2022年1月30日，美國(guó)鋁協(xié)會(huì)發(fā)布一個(gè)新的技術(shù)路線圖——《2022汽車用鋁技術(shù)路線圖》，詳細(xì)說(shuō)明了支持鋁行業(yè)汽車客戶的短期、中期和長(zhǎng)期研發(fā)（R&D）優(yōu)先事項(xiàng)?！?022汽車用鋁技術(shù)路線圖》確定了鋁供應(yīng)商、回收商、汽車制造商、決策者、非政府組織和其他行業(yè)利益相關(guān)者之間關(guān)鍵合作的路徑和優(yōu)先機(jī)會(huì)，以推動(dòng)未來(lái)十年的創(chuàng)新。

美國(guó)鋁協(xié)汽車委員會(huì)主席、Commonwealth鋁軋制公司首席執(zhí)行官M(fèi)ike Keown表示：“從電動(dòng)汽車和互聯(lián)網(wǎng)汽車，到自主技術(shù)和供應(yīng)商可持續(xù)性，汽車行業(yè)正在經(jīng)歷設(shè)計(jì)、推進(jìn)、材料和可制造性方面的結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變。為了適應(yīng)這一時(shí)刻，鋁行業(yè)正準(zhǔn)備向市場(chǎng)推出有史以來(lái)最先進(jìn)的汽車合金和產(chǎn)品設(shè)計(jì)。這一技術(shù)路線圖詳細(xì)說(shuō)明了我們今天的位置、我們的前進(jìn)方向，以及具體的途徑和優(yōu)先事項(xiàng)，這些將加速技術(shù)進(jìn)步，以支持汽車制造商，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為乘用車和卡車遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于當(dāng)今道路上的任何運(yùn)輸工具，以滿足未來(lái)十年乃至更長(zhǎng)時(shí)期的消費(fèi)者需求?！?/span>

為應(yīng)對(duì)快速發(fā)展的交通電氣化的時(shí)代，美國(guó)鋁協(xié)于2021年3月召集了行業(yè)利益相關(guān)者來(lái)確定和解決當(dāng)前汽車用鋁面臨的挑戰(zhàn)，在五個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域達(dá)成目標(biāo)并確定實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的技術(shù)途徑。因此，研究起草了這份技術(shù)路線圖報(bào)告，鋁業(yè)協(xié)會(huì)把這個(gè)報(bào)告描述為“在快速發(fā)展的市場(chǎng)中，汽車鋁行業(yè)在展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)前的合作事項(xiàng)”，闡明了鋁行業(yè)共同的努力方向。

現(xiàn)將該報(bào)告中確定的主要技術(shù)路線摘要刊發(fā)如下：

無(wú)論是過(guò)去、現(xiàn)在，還是未來(lái)，鋁材是車輛結(jié)構(gòu)的基本元素。從奧迪在20世紀(jì)90年代初憑借A2和A8車型占據(jù)主導(dǎo)地位，到1997年的全鋁克萊斯勒巡游車Prowler，乃至2015年鋁合金車身F-150和更近期的捷豹首款全電動(dòng)創(chuàng)新車型I-PACE，汽車鋁合金的設(shè)計(jì)，跨越了幾十年的歷程。

作為發(fā)展最快的汽車材料，鋁材料將推動(dòng)下一代交通解決方案的設(shè)計(jì)，并成為內(nèi)燃機(jī)（ICE）車輛和電動(dòng)汽車（EV）工程師的首選。汽車制造商和供應(yīng)商都在快速創(chuàng)新，以跟蹤趨勢(shì)，并應(yīng)對(duì)消費(fèi)者需求和全球保護(hù)地球優(yōu)先事項(xiàng)的不斷變化的形勢(shì)。為了應(yīng)對(duì)這些趨勢(shì)并與環(huán)境優(yōu)先事項(xiàng)保持一致，鋁行業(yè)正在傾聽(tīng)來(lái)自汽車制造商的有關(guān)加強(qiáng)合作和工程協(xié)同的呼吁，以了解和溝通鋁生產(chǎn)商近期和長(zhǎng)期致力開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。2022年汽車鋁路線圖，是鋁生產(chǎn)商合作制定的藍(lán)圖，它通過(guò)確定未來(lái)十年推動(dòng)鋁生產(chǎn)的研發(fā)目標(biāo)來(lái)回應(yīng)這一呼吁。

汽車用路線圖的目的，是在價(jià)值鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)詳細(xì)說(shuō)明未來(lái)十年汽車用鋁產(chǎn)品的解決方案。鋁行業(yè)確定了幾條可持續(xù)的前進(jìn)路徑，包括優(yōu)化與車輛系統(tǒng)的合作、預(yù)測(cè)鋁合金性能的技術(shù)、整合零件以提高未來(lái)車輛設(shè)計(jì)效率的工藝，以及擴(kuò)大鋁回收和分揀流程，以實(shí)現(xiàn)更環(huán)保的制造生態(tài)系統(tǒng)。鋁業(yè)公司共同確定了5個(gè)關(guān)鍵主題，它們有助于實(shí)現(xiàn)提高汽車性能和提高鋁對(duì)汽車制造商的價(jià)值的總體目標(biāo)。

設(shè)計(jì)工程

設(shè)計(jì)是一個(gè)迭代決策過(guò)程，通常由基礎(chǔ)科學(xué)、過(guò)程設(shè)計(jì)工具、計(jì)算模型和廣泛的物理和化學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)支持。設(shè)計(jì)工程是路線圖的第一個(gè)專題，概述了圍繞汽車制造商和供應(yīng)商之間合作的3個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)，包括提高對(duì)鋁的優(yōu)勢(shì)的認(rèn)識(shí)以制造更好的汽車，解決關(guān)鍵的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，并創(chuàng)造具有優(yōu)異性能的未來(lái)產(chǎn)品。

鋁行業(yè)專家將繼續(xù)與汽車設(shè)計(jì)工程師合作，以確定整個(gè)汽車項(xiàng)目的必要性，并在汽車的戰(zhàn)略領(lǐng)域選用鋁材，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和性能的最佳結(jié)果。在未5到10年內(nèi)，鋁行業(yè)的目標(biāo)，是為整個(gè)價(jià)值鏈上的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)建立開(kāi)放獲取資源，優(yōu)化材料連接流程以提高效率，并為堅(jiān)固耐用的未來(lái)車輛提高鋁組件的可制造性。最終，這種合作將帶來(lái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)，以進(jìn)一步降低車輛重量。鋁制造商也在努力制定通用規(guī)范，以便通過(guò)更大的靈活性與原始設(shè)備制造商有效溝通。鋁行業(yè)還將促進(jìn)更多研究，為成形和制造模擬開(kāi)發(fā)詳細(xì)、相關(guān)和更新的材料數(shù)據(jù)。這些目標(biāo)將為設(shè)計(jì)具有更高安全性、可回收性、壽命長(zhǎng)和最終用戶滿意度的產(chǎn)品帶來(lái)新的機(jī)遇。

新合金與產(chǎn)品

長(zhǎng)期以來(lái)，鋁的高強(qiáng)特性，與國(guó)防和航空航天應(yīng)用相關(guān)聯(lián)。工程師必須利用從這些應(yīng)用中獲得的經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新下一代6xxx和7xxx合金，用于汽車領(lǐng)域。

該路線圖提出了幾個(gè)目標(biāo)，以改善鋁合金的性能特征，擴(kuò)大特定形狀等級(jí)的研究，并提高回收能力。通過(guò)這些目標(biāo)，鋁行業(yè)在鑄造和擠壓鋁型材、軋制鋁（即增強(qiáng)強(qiáng)度與可成型性）和可回收合金方面看到了機(jī)遇。該行業(yè)致力于與汽車制造商合作，重新設(shè)計(jì)合金，并開(kāi)發(fā)適用于不同工藝的新合金。

有3個(gè)具體的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)行動(dòng)計(jì)劃，以應(yīng)對(duì)新的合金和產(chǎn)品挑戰(zhàn)。首先，該行業(yè)必須為汽車OEM特定應(yīng)用中的高性能要求定制合金，以滿足汽車需求。接下來(lái)關(guān)注的重點(diǎn)，是利用數(shù)據(jù)分析和合金性能預(yù)測(cè)建模。這項(xiàng)技術(shù)將改進(jìn)新合金的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。最后，需要?jiǎng)?chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化的方法來(lái)測(cè)試、驗(yàn)證性能和鑒定新材料和零部件。

未來(lái)車輛

隨著新型車輛進(jìn)入市場(chǎng)，廣泛使用的鋁密集型電動(dòng)汽車的時(shí)代即將到來(lái)?；阡X固有的耐腐蝕性、效率和碰撞性能優(yōu)勢(shì)，鋁已經(jīng)為未來(lái)的車輛提供了輕量化、高強(qiáng)度的解決方案。DuckerFrontier咨詢公司發(fā)布的《2020北美輕型車輛用鋁量調(diào)查和展望報(bào)告》（北美輕型汽車用鋁量調(diào)查報(bào)告發(fā)布，鋁是增長(zhǎng)最快的汽車材料?。┑难芯勘砻鳎S著電氣化的發(fā)展，由于電池外殼、電機(jī)外殼和車身結(jié)構(gòu)部件等應(yīng)用的增加，對(duì)鋁擠壓件和高壓鋁壓鑄件的需求將顯著增加。

路線圖中定義的未來(lái)車輛目標(biāo)，涉及為鋁提供最大潛力的組件和市場(chǎng)，包括占據(jù)BEV市場(chǎng)的重要份額，以及為2025年設(shè)計(jì)的車輛做好準(zhǔn)備，重點(diǎn)是重量范圍平衡。雖然主要集中于乘用車層面，但鋁行業(yè)也準(zhǔn)備將業(yè)務(wù)擴(kuò)展到商用和重型車輛、軍用車輛以及最后一英里運(yùn)輸車輛等。與所有其它路線圖主題一樣，如果沒(méi)有關(guān)鍵性的研究，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)未來(lái)的車輛目標(biāo)。這些研究包括探索高成形性合金、電池組件的合金開(kāi)發(fā)，以及提高BEV價(jià)值和效率的生產(chǎn)方法。

新一代加工技術(shù)

部件連接是汽車制造業(yè)中一項(xiàng)至關(guān)重要的制造技術(shù)。拋開(kāi)材料層面，連接工藝在所有汽車應(yīng)用中都顯得至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈冇绊戃囕v耐久性、噪聲振動(dòng)平順（NVH）性能、操控性和碰撞能量管理。除了鑄造和擠壓等傳統(tǒng)制造工藝外，鋁還可以以粉末形式用于汽車零部件的增材制造。

與現(xiàn)有和未來(lái)車輛中的競(jìng)爭(zhēng)材料相比，該路線圖的下一代制造目標(biāo)，側(cè)重于改進(jìn)制造方法，以進(jìn)一步提高鋁的價(jià)值。一般來(lái)說(shuō)，下一代加工技術(shù)提供了降低材料成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量和增強(qiáng)制造車間可持續(xù)性的機(jī)會(huì)。鋁行業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了鑄件創(chuàng)新，比如特斯拉的大型鑄造（Giga Casts）戰(zhàn)略，該戰(zhàn)略生產(chǎn)的Y型車只有一塊后車身部件，可替換原車輛中的70個(gè)不同零件。其它汽車制造商也在采用這種工藝來(lái)提高零部件效率。鋁行業(yè)確定了3個(gè)行動(dòng)計(jì)劃，以跟隨下一代制造工藝發(fā)展的步伐，包括開(kāi)發(fā)合金和軋制工藝，以提高可成形性，在制造過(guò)程中的所有步驟實(shí)時(shí)收集工藝數(shù)據(jù)，以及智能制造實(shí)踐，以繼續(xù)創(chuàng)新工業(yè)4.0。

再生與可持續(xù)性

汽車應(yīng)用中使用的鋁，已經(jīng)含有大量的再生鋁，但仍有很大的機(jī)會(huì)獲得更多的再生鋁。在《資源、保護(hù)與再循環(huán)》雜志（RCR）上發(fā)表的2020年度論文中，來(lái)自密歇根大學(xué)、福特和輕金屬顧問(wèn)有限公司的專家，使用了動(dòng)態(tài)物質(zhì)流動(dòng)分析法來(lái)估計(jì)從當(dāng)今美國(guó)銷量最高的汽車中產(chǎn)生的鋁車身板（ABS）廢料數(shù)量。他們發(fā)現(xiàn)，如果按照目前的產(chǎn)量繼續(xù)生產(chǎn)，“2035年，這些車輛的鋁車身板（ABS）廢料將增加到每年約12.5萬(wàn)噸，2050年將增加到每年24.6萬(wàn)噸。其中的大部分廢料，將用于美國(guó)的車輛制造加工領(lǐng)域，而其中10%的廢料，來(lái)自注銷車輛出口或報(bào)廢車輛。”

開(kāi)發(fā)下一代高速、合金選擇性、低成本的破碎鋁分揀技術(shù)，是鋁行業(yè)為迎接這一波ABS廢料做出準(zhǔn)備的優(yōu)先事項(xiàng)。鋁回收和可持續(xù)性的目標(biāo)，包括更高效的鋁廢料回收基礎(chǔ)設(shè)施，提高廢料利用率，同時(shí)在所有制造階段廣泛推廣汽車鋁作為可持續(xù)解決方案。鋁行業(yè)有機(jī)會(huì)與汽車制造商合作，改善汽車報(bào)廢料（EOL）的回收，減少加工和鋁生產(chǎn)的碳排放，并在一個(gè)共同的基線上與競(jìng)爭(zhēng)材料保持一致，以比較材料加工的碳排放水平。本專題中的目標(biāo)，具有內(nèi)在的重要性，并將與路線圖中的其它主題協(xié)同進(jìn)行，譬如納入設(shè)計(jì)元素，以確保零件能夠得到有效拆卸和回收，從而幫助建立交通運(yùn)輸中急需的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新藍(lán)圖

如果沒(méi)有鋁生產(chǎn)商和整個(gè)價(jià)值鏈的利益相關(guān)者的戰(zhàn)略投入，這項(xiàng)巨大的事業(yè)就不可能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。在一個(gè)充斥著供應(yīng)鏈中斷、工人短缺、技術(shù)壁壘和應(yīng)對(duì)氣候變化的呼聲日益高漲的氛圍中，汽車制造商、供應(yīng)商和聯(lián)邦監(jiān)管機(jī)構(gòu)都面臨著獨(dú)特的障礙，因此鋁行業(yè)需要提供智能解決方案來(lái)支持。美國(guó)鋁協(xié)的鋁運(yùn)輸小組（ATG）很榮幸能代表致力于利用路線圖作為行業(yè)創(chuàng)新藍(lán)圖進(jìn)行持續(xù)合作的鋁會(huì)員公司。

這一路線圖僅僅是開(kāi)始。每年ATG及其成員將重新評(píng)估文件中確定的路徑和主題，以反映市場(chǎng)波動(dòng)、環(huán)境變化和任何不可預(yù)見(jiàn)的行業(yè)演變。ATG未來(lái)的所有工作，都將圍繞創(chuàng)新而展開(kāi)，涉及設(shè)計(jì)工程、新合金產(chǎn)品、未來(lái)車輛、新一代鋁制造技術(shù)以及循環(huán)利用和可持續(xù)性。

當(dāng)今社會(huì)，鋁提供了最快、最安全、最環(huán)保和增值的方式來(lái)提高車輛性能、改進(jìn)燃油效率、擴(kuò)大電池續(xù)航里程和減少排放。鋁工業(yè)是美國(guó)制造業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵貢獻(xiàn)領(lǐng)域，在過(guò)去的10年中，鋁工業(yè)已經(jīng)做出了40多億美元的價(jià)值投入，以支持對(duì)鋁的不斷增長(zhǎng)的需求。鋁生產(chǎn)商還將團(tuán)結(jié)一致，共同致力于推動(dòng)可持續(xù)運(yùn)輸?shù)奈磥?lái)。路線圖促進(jìn)了這種團(tuán)結(jié)和進(jìn)步，作為一份動(dòng)態(tài)的、有活力的指導(dǎo)性文件，將在未來(lái)10年中不斷被復(fù)審和修訂更新。