刘春晓
全球生态环境因工业进步承受巨压，防止环境污染是全球各国的一项共同议题，汽车制造为制造业大宗，身负环保重责，轻量化与节能已是现今全球汽车制造业发展的必然趋势。
实验证明，在确保性能的基础上，汽车重量每降低1%，油耗可降低0.7%，或者每减少100千克，百公里油耗降低0.3升-0.6升。为此，全球汽车制造大国皆推出了各自的汽车轻量化政策，各大车企巨头也把轻量化研发作为重中之重。而美国通用汽车公司一直致力于汽车轻量化的研发，并取得了相当不错的进展2012年凯迪拉克ATS亮相，此款新车比宝马3系轿车减轻了数百公斤；2016款雪佛兰科鲁兹比2015款减轻113公斤；2016款雪佛兰迈锐宝比2015款车型减重136公斤；2016款雪佛兰科迈罗比2015款车型减重181公斤；2016款别克君越比2015款车型减重136公斤.2017款凯迪拉克XT5作为SRX的替代车型，较前者减重127公斤。而这些成绩的取得与通用汽车沃伦技术中心打造的汽车轻量化秘密武器密不可分。
通用轻量化研发进展显著
坐落于美国密歇根州底特律市郊外的通用汽车沃伦技术中心的“通用设计穹顶”，在汽车业界以其标志性的穹顶造型闻名遐迩。自1956年落成以来，通用汽车沃伦技术中心承担着通用汽车全部的设计研发工作。如今，这里的工程师正在致力于汽车轻量化的研发，并取得了显著的进展。
过去100多年来，低碳钢一直是汽车制造材料的标准选材。事实上，低碳钢由于其价格低廉、易于锻造和塑形，抗磨损等特性，一直是汽车制造的最优之选。不过其缺点也同样突出——易腐蚀和重量大。随着现代工艺技术的发展，喷漆和电镀几乎已弥补了其第一大缺点，但天生重量过大的物理特性却无法改变。
以前，乘用车车重问题并不是汽车制造商的担心所在，制造商更关心的是乘用车的舒适性和动力性，他们可以通过增加动力来对冲车重。但是，随着各国对燃油效率的立法日趋严格以及业界对汽车轻量化带来性能提高的认识逐步深入，轻量化已经成为全球汽车制造商研发的重中之重。而通用汽车在轻量化研发方面已取得了显著进展。
焊接工艺突破熔合难点
通用汽车在轻量化方面的研发采取了多种方式综合的做法，包括采用新型制造材料和新型制造方式。
铝合金是通用汽车轻量化的第一件秘密武器。铝合金一直是制造商用飞机的基础材料，近年来引入到汽车制造业，成为汽车制造商的轻量化首选材料。铝合金的特点是重量轻、易于加工、耐用性强，而且比低碳钢更抗腐蚀。但其缺点是工具加工成本过高，并且很难与其他异种材料装配在一起。这大大增加了整车制造成本。
通用的做法是使用铝板制作车身外板、挤制铝制作汽车框架，复杂的铝铸件制作零部件，这大大降低了车重、增强了硬度，提升了汽车的碰撞性能。在雪佛兰克尔维特C7和雪佛兰Malibu两款车的制造材料中都大量使用铝。新款凯迪拉克CT6也使用大量的轻量化铝合金代替低碳钢，使得这款全尺寸车型的整体重量比中大型车型宝马5系轿车的重量还要轻。
有些情况下，单独使用铝并非最好的材料，高强度钢与铝合金一起能更好增加强度、抗腐蚀性和吸波性能。但这两种材料金属属性不同，这就要求通用汽车工程师们研发出新型工艺来结合这两种材料。
解决方案之一就是高级点焊技术。通用工程研发团队开发的这项特殊工艺能令不同熔点的金属材料焊接在一起。这样，通用就可以制造出拥有轻量化铝合金车身（如引擎盖或后备箱盖）和坚固钢框架的汽车，这既增强了汽车的坚固性同时又减轻了整体车重。据悉，通用有望将这一技术授权给其他汽车制造商使用。
汽车零部件通常需要更好的接合紧固性。当熔合同种材质的金属时，这并非难事。但当熔合铝和钢时，就变得十分困难。铝的熔点为648摄氏度，而钢的熔点为1426摄氏度。通用研发团队研发出的特别工艺能够使不同属性的金属材料焊接在一起而不破坏其原有属性，采用这种工艺，通用汽车制造部门能将铝和铝、钢和铝以及钢和钢焊接在一起，并极大地提高了装配速度。而且采用这种不同材料的焊接工艺后，通用汽车不再需要使用质量重、价格高的铆钉，每生产一辆整车就节省上游铆钉成本100美元。
新型制造材料降低车重
铝和高强度钢并非通用汽车使用的唯一金属，这家车企巨头正在研发将金属镁用于汽车制造。镁是最轻的金属，比铝还要轻33%，但其强度和抗腐蚀性都远远优于铝。镁易于铸造和机器加工，其更低的工作温度延长了以镁制造的零部件的使用寿命。但镁与大多数其他金属相比，熔点更低，而且其强度不够，特别是与钢相比，这些致命缺陷限制了其应用。不过，作为大型铸件和某些特别零部件，镁的优点可以得到充分发挥。通用汽车目前正在试验将镁板用于制造车门和后备箱，希望能使整车重量减轻1千克。
据美国汽车材料联盟预计，到2020年，每辆汽车材料中将会应用158.8千克的镁来替代226.8千克钢材和59千克铝，使得车辆整体重量减轻15%。这样的车身轻量化措施可实现节省燃油达9%到12%。
通用汽车公司全球车身工程部执行总监格雷格·沃顿表示：“就改善燃油经济性而言，每一克的重量减轻都至关重要。能够利用最轻质的金属之一来替代较重的金属有助于我们为全世界的消费者提供更好的车辆燃油经济性，同时提供消费者所期待的安全性与耐用性。”说道。
碳纤维是汽车轻量化制造材料中最具使用前景的一种材料。碳纤维的强度是钢的5倍，硬度是钢的2倍，而其重量又非常之轻，非金属特性令其极易塑形。而且碳纤维极其强硬，耐腐蚀性极高，但与大多数金属相比，其耐热性较差。
赛车和飞机制造过去几十年一直使用碳纤维，但其高昂的成本被认为不适合用于大规模生产的汽车制造。但通用正在进行的碳纤维车轮项目研发将改变这一现状。据悉，该项目有望降低车重近18千克，而车轮重量一直被认为是“旋转的非簧载质量”，这意味着每减轻0.02千克，将极大提高汽车的能效和驾驶动力。
