從材料和生產(chǎn)工藝的研發(fā)，看通用汽車中國的開放式創(chuàng)新

車企在全球設(shè)置研究院已經(jīng)成為一種普遍現(xiàn)象，通過利用當(dāng)?shù)氐氖袌觥⑷瞬?、資源儲備，挖掘未來5~15年的前瞻技術(shù)，完成從單點(diǎn)輻射到全球市場的技術(shù)普及。車企研究院往往是距離新技術(shù)最近的地方。

通用汽車在全球有4座研究院，分別位于美國密西根、加州、以色列赫茲利亞以及中國上海。上海研究院成立于2009年，主要從事先進(jìn)材料、電池材料及制造、智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)、先進(jìn)制造工藝，以及先進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)研究。

眾所周知，為了達(dá)到油耗標(biāo)準(zhǔn)，車企都在進(jìn)行輕量化方面的探索，主要實(shí)現(xiàn)方法就是輕量化材料的應(yīng)用。活動現(xiàn)場通用展示了一個(gè)輕量化展臺來介紹相關(guān)成果，目前已經(jīng)應(yīng)用的材料有三種：

1.鎂合金，2012年凱迪拉克賽威（行李艙內(nèi)板）使用了鎂合金部件，比鋁合金內(nèi)板輕1.2公斤；

2.QP980第三代高強(qiáng)度鋼，在2015年雪佛蘭樂風(fēng)RV（頂蓋內(nèi)測前縱梁）上第一次應(yīng)用，單個(gè)零件減重了20%；

3.鑄造鋁合金，2016款凱迪拉克旗艦車型CT6上應(yīng)用了這款材料。

據(jù)工程師介紹，從材料到最終產(chǎn)品應(yīng)用，中間要經(jīng)過不斷試錯和驗(yàn)證的過程。以鑄造鋁合金為例，在研發(fā)獲得鋁合金樣件后，工程師首先要鑲嵌磨拋制作金相試樣；隨后要進(jìn)行組織分析，用工業(yè)顯微鏡（光學(xué)信號）放大觀察組織表面，觀察鑄造工藝可能會產(chǎn)生的氣孔缺陷和組織結(jié)構(gòu)；強(qiáng)度分析，通過拉伸測試分析材料的強(qiáng)度和韌性；利用掃描電子顯微鏡（電子信號），對材料做物理切割和化學(xué)分析。所有測試的結(jié)果都會反饋到鑄造實(shí)驗(yàn)室，最終調(diào)控生產(chǎn)出又強(qiáng)又韌的材料。


▲拉伸試驗(yàn)

獲得不同材料只是第一步，合適的生產(chǎn)工藝才能把材料加工成白車身，最后進(jìn)一步變成產(chǎn)品。生產(chǎn)工藝創(chuàng)新上，通用研究院現(xiàn)有兩種技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，分別為“鍍鋅鋼板零間隙激光焊接技術(shù)”、“鋁合金遠(yuǎn)程激光焊接”技術(shù)。


▲鍍鋅板-創(chuàng)新激光焊接方法

傳統(tǒng)鍍鋅鋼板焊接如果不進(jìn)行預(yù)處理而直接激光焊接，不僅表面形態(tài)較差，而且會存在很多缺陷。據(jù)介紹，通用研發(fā)的鍍鋅鋼板零間隙激光焊接技術(shù)通過發(fā)明特殊裝置，來實(shí)現(xiàn)對激光路徑和激光能量的特殊控制，可以在不需要對鋅層預(yù)處理的前提下，將兩塊鍍鋅鋼板一次性焊接在一起。

鋁合金在汽車上的應(yīng)用越來越多，如果使用傳統(tǒng)激光焊接容易生成氣孔和開裂，導(dǎo)致力學(xué)性能下降，因而目前主要是采用自成鉚接等機(jī)械連接。但是這些連接方法效率低，成本高，需要用到幾十種不同的釘子不同的槍。相關(guān)工程師介紹，鋁合金遠(yuǎn)程激光焊接可以減少工藝的復(fù)雜程度，可讓焊接速度提升3-5倍，操作空間需求降低50%-70%。

為了應(yīng)對越來越嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)，輕量化是其中一個(gè)有效的技術(shù)方案。但對于消費(fèi)者來說，他們同時(shí)也會考慮是否安全，價(jià)格是否可接受，能否做出喜歡的造型，是不是耐用……反饋到材料上，都對強(qiáng)度、成本、耐腐蝕性提出了更高的要求。 因此研發(fā)是一項(xiàng)關(guān)于“平衡”的工作。

這項(xiàng)“平衡工作”的目的是確保新材料最大程度發(fā)揮性能，并且成功應(yīng)用到產(chǎn)品之上。因?yàn)樯婕笆袌龊拖M(fèi)端需求評估，材料研發(fā)和整車生產(chǎn)制備，因此從研發(fā)到產(chǎn)品化不是單憑一己之力就能完成。

在技術(shù)介紹之外，通用介紹了現(xiàn)階段如何把創(chuàng)新思想迅速轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品，也就是“開放式創(chuàng)新”思路。傳統(tǒng)創(chuàng)新是封閉式創(chuàng)新，很多創(chuàng)新在沒有變成產(chǎn)品。開放式創(chuàng)新不僅是來自內(nèi)部，而是可以來自供應(yīng)商、創(chuàng)業(yè)公司或是高校。當(dāng)創(chuàng)新者原本資源不夠，也可以從外部輸入資源來把想法落地。

通用汽車中國科學(xué)研究院院長杜江凌博士在現(xiàn)場指出，應(yīng)該很多角色一起把餅做大，而不是什么東西都自己做。例如QP980第三代高強(qiáng)度鋼便是由通用中國研究院、合資企業(yè)合作伙伴、寶鋼和同濟(jì)大學(xué)一起推動在量產(chǎn)車上應(yīng)用。

在這次多方合作中，車企更接近市場和消費(fèi)者，因此清楚產(chǎn)品理念，可以提供更好的方向。研究院和高校合作，負(fù)責(zé)一些前瞻探索。材料企業(yè)熟悉如何在輕量化的同時(shí)保證材料的強(qiáng)度和耐久性。主機(jī)廠擅長設(shè)計(jì)制造工藝，了解產(chǎn)品化中如何評估，并且需要結(jié)合材料進(jìn)行應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)。各方在新材料研發(fā)的早期就開始合作，才能把發(fā)明變成產(chǎn)品。