2022年1月30日，美国铝协会发布一个新的技术路线图——《2022汽车用铝技术路线图》，详细说明了支持铝行业汽车客户的短期、中期和长期研发（R&D）优先事项。《2022汽车用铝技术路线图》确定了铝供应商、回收商、汽车制造商、决策者、非政府组织和其他行业利益相关者之间关键合作的路径和优先机会，以推动未来十年的创新。
美国铝协汽车委员会主席、Commonwealth铝轧制公司首席执行官Mike Keown表示：“从电动汽车和互联网汽车，到自主技术和供应商可持续性，汽车行业正在经历设计、推进、材料和可制造性方面的结构性转变。为了适应这一时刻，铝行业正准备向市场推出有史以来最先进的汽车合金和产品设计。这一技术路线图详细说明了我们今天的位置、我们的前进方向，以及具体的途径和优先事项，这些将加速技术进步，以支持汽车制造商，因为他们认为乘用车和卡车远远优于当今道路上的任何运输工具，以满足未来十年乃至更长时期的消费者需求。”
为应对快速发展的交通电气化的时代，美国铝协于2021年3月召集了行业利益相关者来确定和解决当前汽车用铝面临的挑战，在五个关键领域达成目标并确定实现这些目标的技术途径。因此，研究起草了这份技术路线图报告，铝业协会把这个报告描述为“在快速发展的市场中，汽车铝行业在展开竞争前的合作事项”，阐明了铝行业共同的努力方向。
现将该报告中确定的主要技术路线摘要刊发如下：
无论是过去、现在，还是未来，铝材是车辆结构的基本元素。从奥迪在20世纪90年代初凭借A2和A8车型占据主导地位，到1997年的全铝克莱斯勒巡游车Prowler，乃至2015年铝合金车身F-150和更近期的捷豹首款全电动创新车型I-PACE，汽车铝合金的设计，跨越了几十年的历程。
作为发展最快的汽车材料，铝材料将推动下一代交通解决方案的设计，并成为内燃机（ICE）车辆和电动汽车（EV）工程师的首选。汽车制造商和供应商都在快速创新，以跟踪趋势，并应对消费者需求和全球保护地球优先事项的不断变化的形势。为了应对这些趋势并与环境优先事项保持一致，铝行业正在倾听来自汽车制造商的有关加强合作和工程协同的呼吁，以了解和沟通铝生产商近期和长期致力开发的关键技术。2022年汽车铝路线图，是铝生产商合作制定的蓝图，它通过确定未来十年推动铝生产的研发目标来回应这一呼吁。
汽车用路线图的目的，是在价值链的各个环节详细说明未来十年汽车用铝产品的解决方案。铝行业确定了几条可持续的前进路径，包括优化与车辆系统的合作、预测铝合金性能的技术、整合零件以提高未来车辆设计效率的工艺，以及扩大铝回收和分拣流程，以实现更环保的制造生态系统。铝业公司共同确定了5个关键主题，它们有助于实现提高汽车性能和提高铝对汽车制造商的价值的总体目标。
设计工程
设计是一个迭代决策过程，通常由基础科学、过程设计工具、计算模型和广泛的物理和化学性质数据支持。设计工程是路线图的第一个专题，概述了围绕汽车制造商和供应商之间合作的3个关键目标，包括提高对铝的优势的认识以制造更好的汽车，解决关键的设计挑战，并创造具有优异性能的未来产品。
铝行业专家将继续与汽车设计工程师合作，以确定整个汽车项目的必要性，并在汽车的战略领域选用铝材，以实现生产和性能的最佳结果。在未5到10年内，铝行业的目标，是为整个价值链上的设计数据协调建立开放获取资源，优化材料连接流程以提高效率，并为坚固耐用的未来车辆提高铝组件的可制造性。最终，这种合作将带来结构设计的改进，以进一步降低车辆重量。铝制造商也在努力制定通用规范，以便通过更大的灵活性与原始设备制造商有效沟通。铝行业还将促进更多研究，为成形和制造模拟开发详细、相关和更新的材料数据。这些目标将为设计具有更高安全性、可回收性、寿命长和最终用户满意度的产品带来新的机遇。
新合金与产品
长期以来，铝的高强特性，与国防和航空航天应用相关联。工程师必须利用从这些应用中获得的经验，创新下一代6xxx和7xxx合金，用于汽车领域。
该路线图提出了几个目标，以改善铝合金的性能特征，扩大特定形状等级的研究，并提高回收能力。通过这些目标，铝行业在铸造和挤压铝型材、轧制铝（即增强强度与可成型性）和可回收合金方面看到了机遇。该行业致力于与汽车制造商合作，重新设计合金，并开发适用于不同工艺的新合金。
有3个具体的数据驱动行动计划，以应对新的合金和产品挑战。首先，该行业必须为汽车OEM特定应用中的高性能要求定制合金，以满足汽车需求。接下来关注的重点，是利用数据分析和合金性能预测建模。这项技术将改进新合金的设计和生产。最后，需要创建标准化的方法来测试、验证性能和鉴定新材料和零部件。
未来车辆
随着新型车辆进入市场，广泛使用的铝密集型电动汽车的时代即将到来。基于铝固有的耐腐蚀性、效率和碰撞性能优势，铝已经为未来的车辆提供了轻量化、高强度的解决方案。DuckerFrontier咨询公司发布的《2020北美轻型车辆用铝量调查和展望报告》（北美轻型汽车用铝量调查报告发布，铝是增长最快的汽车材料！）的研究表明，随着电气化的发展，由于电池外壳、电机外壳和车身结构部件等应用的增加，对铝挤压件和高压铝压铸件的需求将显著增加。
路线图中定义的未来车辆目标，涉及为铝提供最大潜力的组件和市场，包括占据BEV市场的重要份额，以及为2025年设计的车辆做好准备，重点是重量范围平衡。虽然主要集中于乘用车层面，但铝行业也准备将业务扩展到商用和重型车辆、军用车辆以及最后一英里运输车辆等。与所有其它路线图主题一样，如果没有关键性的研究，就无法实现未来的车辆目标。这些研究包括探索高成形性合金、电池组件的合金开发，以及提高BEV价值和效率的生产方法。
新一代加工技术
部件连接是汽车制造业中一项至关重要的制造技术。抛开材料层面，连接工艺在所有汽车应用中都显得至关重要，因为它们影响车辆耐久性、噪声振动平顺（NVH）性能、操控性和碰撞能量管理。除了铸造和挤压等传统制造工艺外，铝还可以以粉末形式用于汽车零部件的增材制造。
与现有和未来车辆中的竞争材料相比，该路线图的下一代制造目标，侧重于改进制造方法，以进一步提高铝的价值。一般来说，下一代加工技术提供了降低材料成本、提高生产质量和增强制造车间可持续性的机会。铝行业已经经历了铸件创新，比如特斯拉的大型铸造（Giga Casts）战略，该战略生产的Y型车只有一块后车身部件，可替换原车辆中的70个不同零件。其它汽车制造商也在采用这种工艺来提高零部件效率。铝行业确定了3个行动计划，以跟随下一代制造工艺发展的步伐，包括开发合金和轧制工艺，以提高可成形性，在制造过程中的所有步骤实时收集工艺数据，以及智能制造实践，以继续创新工业4.0。
再生与可持续性
汽车应用中使用的铝，已经含有大量的再生铝，但仍有很大的机会获得更多的再生铝。在《资源、保护与再循环》杂志（RCR）上发表的2020年度论文中，来自密歇根大学、福特和轻金属顾问有限公司的专家，使用了动态物质流动分析法来估计从当今美国销量最高的汽车中产生的铝车身板（ABS）废料数量。他们发现，如果按照目前的产量继续生产，“2035年，这些车辆的铝车身板（ABS）废料将增加到每年约12.5万吨，2050年将增加到每年24.6万吨。其中的大部分废料，将用于美国的车辆制造加工领域，而其中10%的废料，来自注销车辆出口或报废车辆。”
开发下一代高速、合金选择性、低成本的破碎铝分拣技术，是铝行业为迎接这一波ABS废料做出准备的优先事项。铝回收和可持续性的目标，包括更高效的铝废料回收基础设施，提高废料利用率，同时在所有制造阶段广泛推广汽车铝作为可持续解决方案。铝行业有机会与汽车制造商合作，改善汽车报废料（EOL）的回收，减少加工和铝生产的碳排放，并在一个共同的基线上与竞争材料保持一致，以比较材料加工的碳排放水平。本专题中的目标，具有内在的重要性，并将与路线图中的其它主题协同进行，譬如纳入设计元素，以确保零件能够得到有效拆卸和回收，从而帮助建立交通运输中急需的循环经济。
产业创新蓝图
如果没有铝生产商和整个价值链的利益相关者的战略投入，这项巨大的事业就不可能变为现实。在一个充斥着供应链中断、工人短缺、技术壁垒和应对气候变化的呼声日益高涨的氛围中，汽车制造商、供应商和联邦监管机构都面临着独特的障碍，因此铝行业需要提供智能解决方案来支持。美国铝协的铝运输小组（ATG）很荣幸能代表致力于利用路线图作为行业创新蓝图进行持续合作的铝会员公司。
这一路线图仅仅是开始。每年ATG及其成员将重新评估文件中确定的路径和主题，以反映市场波动、环境变化和任何不可预见的行业演变。ATG未来的所有工作，都将围绕创新而展开，涉及设计工程、新合金产品、未来车辆、新一代铝制造技术以及循环利用和可持续性。
当今社会，铝提供了最快、最安全、最环保和增值的方式来提高车辆性能、改进燃油效率、扩大电池续航里程和减少排放。铝工业是美国制造业的一个关键贡献领域，在过去的10年中，铝工业已经做出了40多亿美元的价值投入，以支持对铝的不断增长的需求。铝生产商还将团结一致，共同致力于推动可持续运输的未来。路线图促进了这种团结和进步，作为一份动态的、有活力的指导性文件，将在未来10年中不断被复审和修订更新。
来源：美国铝协 编译：尚轻时代 董春明
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