用系統(tǒng)工程捕獲鋁材料在汽車(chē)應(yīng)用中的潛力

長(zhǎng)期以來(lái)，鋁是航空航天、歐洲汽車(chē)設(shè)計(jì)和其他行業(yè)的首選材料，由于它的高強(qiáng)度重量比、輕重量和耐腐蝕性能，它正迅速被北美汽車(chē)設(shè)計(jì)師們所接受。然而，鋁的特性不同于鋼，它需要一個(gè)系統(tǒng)工程方法來(lái)釋放最大的價(jià)值。

系統(tǒng)工程為一個(gè)共同目標(biāo)提供了一種開(kāi)放式的思想交流:開(kāi)發(fā)一種最能實(shí)現(xiàn)功能和規(guī)則相關(guān)設(shè)計(jì)目標(biāo)的鋁合金，同時(shí)優(yōu)化制造效率以滿(mǎn)足成本和時(shí)間軸的要求。

由此帶來(lái)的改進(jìn)正在催化下一代鋁合金的開(kāi)發(fā)，其功能和成本正在提高全球汽車(chē)制造商的盈利能力。

系統(tǒng)工程是如何工作的

在傳統(tǒng)的工程場(chǎng)景中，材料創(chuàng)新是使用瀑布式方法開(kāi)發(fā)的，在這種方法中，各種工程功能都以線(xiàn)性方式處理。如果在引導(dǎo)階段出現(xiàn)了一個(gè)障礙，那么必須對(duì)多個(gè)步驟進(jìn)行重新跟蹤，以找到并糾正根本問(wèn)題，為開(kāi)發(fā)過(guò)程增加時(shí)間和成本。

系統(tǒng)工程采用了材料開(kāi)發(fā)的生命周期觀(guān)點(diǎn)。它將研發(fā)、生產(chǎn)和管理工程師融入到一個(gè)團(tuán)隊(duì)中，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和管理客戶(hù)驅(qū)動(dòng)的解決方案。這個(gè)跨學(xué)科的工程師團(tuán)隊(duì)從一開(kāi)始就合作，縮短了市場(chǎng)的時(shí)間，并提高了對(duì)客戶(hù)目標(biāo)的響應(yīng)能力。

功能設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)工程中，材料開(kāi)發(fā)工程師與內(nèi)部的汽車(chē)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)緊密合作，以清晰地定義設(shè)計(jì)的每個(gè)功能元素。例如，汽車(chē)可能需要基于鋼結(jié)構(gòu)輪廓的尖銳線(xiàn)條，大幅降低整體重量，高水平的抗沖擊性和/或最佳可回收性。

同時(shí)，材料合作伙伴的生產(chǎn)工程師提供與實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)師目標(biāo)相關(guān)的生產(chǎn)變量的輸入。通過(guò)權(quán)衡各種模具設(shè)計(jì)、沖壓工藝或尺寸控制的優(yōu)缺點(diǎn)，一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的生產(chǎn)工程師可以幫助優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，提高操作效率和性能。

系統(tǒng)成本

在一個(gè)典型的汽車(chē)場(chǎng)景中，在設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和制造過(guò)程中評(píng)估了超過(guò)300個(gè)固定和可變成本。在系統(tǒng)工程團(tuán)隊(duì)中，有知識(shí)的成本分析人員使用行業(yè)公認(rèn)的模型來(lái)評(píng)估每個(gè)可想到的選擇對(duì)總生命周期成本的影響。例如，材料的成形性特征的成本增加變化可能被生產(chǎn)過(guò)程中的適應(yīng)性所抵消。

前進(jìn)

一旦汽車(chē)制造商確定環(huán)境重量要求排除了使用鋼材的可能性，下一步就是用鋁制處理器進(jìn)行評(píng)估可用的選擇。通過(guò)一個(gè)采用系統(tǒng)工程方法的材料處理器，一個(gè)汽車(chē)制造商可以獲得重量輕，耐腐蝕和高強(qiáng)度重量比的好處。

成本分析

內(nèi)部門(mén)的5000系列材料和外板的6016系列合金的組合現(xiàn)在最常用，但新的6000級(jí)可以滿(mǎn)足內(nèi)門(mén)的成型要求。應(yīng)用行業(yè)公認(rèn)的成本模型顯示，在考慮所有因素的情況下，使用6000內(nèi)部和外部面板的門(mén)設(shè)計(jì)可以產(chǎn)生輕微的重量和成本節(jié)約。

沖壓優(yōu)化

與鋼相比，鋁具有非?？斓膽?yīng)變硬化反應(yīng)。在設(shè)計(jì)時(shí)必須特別小心，允許最大限度地伸展外板。此外，新的高成型性能的鋁支持單合金閉包概念。通過(guò)模擬和實(shí)際的沖壓試驗(yàn)，可以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的、有時(shí)甚至是高級(jí)的成形性。

其他考慮

即使需要成本、成形性和表面質(zhì)量，也應(yīng)評(píng)估其他影響，以?xún)?yōu)化整體關(guān)閉系統(tǒng)的需求。例如，可焊性/連接行為、腐蝕控制和摩擦學(xué)規(guī)范，是其他需要詳細(xì)評(píng)估的關(guān)鍵因素。