見證未來 揭秘通用汽車前瞻研發中心

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這是一個禁區，即使是被允許參觀的人也會受到嚴格的限制。每個人的手機攝像頭都貼有“封條”，即使上廁所也要有人引導。這是位于上海的通用汽車中國前瞻技術研究中心。雖然位于中國，但這個研究中心面對的是通用汽車的全球業務。這里就像是未來的溫床，有各種各樣的車間和尖端設備，用于探索新技術，將新思想付諸實踐。

新材料:推廣鎂合金材料。

目前，就汽車的發展趨勢而言，輕量化設計和研發越來越受到重視，而更輕的車身重量對燃油經濟性和操控性有著積極的影響。理論上，每減少10%的重量，油耗可以減少7%左右。

車身部分零件由傳統鋼材改為鋁材。通過制造工藝的改進，在減輕重量的同時，仍能滿足相關的使用要求。對于一些高端車型來說，為了充分發揮鋁的優勢，他們干脆把整個車身都做成鋁制的，比如最近備受關注的奧迪A8（查成交價|參配|優惠政策）、捷豹XJ（查成交價|參配|優惠政策）、特斯拉models。此外，一些制造商已經將目光投向了碳纖維材料，但這種材料本身的成本和制造工藝并不是每個汽車制造商都能負擔得起的，至少在短期內，它無法得到廣泛應用。

通用汽車技術與研究中心將輕量化的需求放在鎂合金上，鎂合金的重量與碳纖維相似，但其制造成本可以得到有效控制，這對大規模生產非常重要。原材料價格方面，目前全球80%的鎂礦開采在中國，這決定了其價格不會太高。考慮到產量變化帶來的價格波動，鎂的價格大致比鋁高10%~20%。

然而，成品鎂合金零件的成本遠高于鋁合金零件，這種差異主要發生在后續的表面處理中。眾所周知，鎂是一種相對活潑的金屬。為了保證其穩定性，需要特殊的涂層材料和表面處理工藝，這將導致鎂合金零件的成本更高。

為了提高研究效率，實驗室專門引進了立式鎂合金擠壓鑄造機。與傳統臥式鎂合金鑄造機相比，該設備優化了鑄造工藝，可將熔融鎂水直接壓入鑄造機。為了保證材料的穩定性，整個制造過程都是在全封閉空室內進行，省去了工序。

隨著制造技術的提高，零部件的集成度越來越高。比如一個儀表盤支架原來需要30個部件焊接，現在完全可以集成。在強度方面，根據不同部位的具體情況，我們可以適當增加板材的厚度或者搭建相應的結構，保證整體強度能夠滿足需求。其實我們不用擔心加厚的部分會增加整體重量，別忘了鎂的密度只有鋁的三分之二。

●電池:正在努力尋找更節能、更穩定的電池類型。

通用汽車在全球有三個電氣化團隊。除了上海，另外兩支球隊分別駐扎在美國和德國。雖然他們位于三個不同的地方，但他們仍然可以通過互聯網保持密切聯系。他們甚至可以通過自己的監控系統幫助其他團隊進行測試監控，尤其是耐久性測試。由于測試周期大多較長，為了優化人員安排，地球另一端的美國隊可以在中國隊下班后通過數據和圖像監控為中國隊值班。

最小電池單元的形成

電池材料的驗證是在電氣化實驗室進行的。說到電池研究，基本上可以歸納為三個部分:能量密度、熱穩定性和安全性。圍繞這三個部分，這里將全面研究單體電池的結構組成和材料。

首先將選用的正負極材料和導電碳材料制成糊狀，實驗室有專門的設備進行涂覆。糊料的涂覆工藝直接關系到電池的最終性能。首先，漿糊的涂層要盡可能均勻，在干燥過程中，不要急于求成。成型后，經過滾壓、切片、層壓后，可以用鋁塑膜包裝，最終形成電池片。

電池的當前使用情況

雪佛蘭沃蘭達Volt使用的電池材料為LG Chem提供的三元材料。在動力和能量方面，三元材料電池各方面的性能相對均衡。與磷酸鐵鋰電池相比，三元材料的電池在一定體積下難以支撐續航里程更長的車輛，但續航里程對于電動汽車來說無疑是非常重要的。

目前，通用研究中心也在嘗試尋找和驗證其他材料的可行性。未來有可能將磷酸亞鐵鋰與三元材料相結合。至于電池材料的來源，不排除與國內供應商合作的可能性。

汽車的使用環境非常復雜，環境溫度的變化對電池有直接影響。雪佛蘭沃蘭達Volt采用冷卻系統，可根據不同工況、不同環境實時調節電池內部溫度。為了進一步提高電池的適應性，需要在測試過程中盡可能模擬不同的環境溫度，不斷對不同溫度環境下的電池進行充放電測試。通過采集大量數據，構建相應的數學模型，使得固有的電池控制系統能夠不斷優化，使電池在實際使用過程中具有更高的穩定性。

●概念車整車集成中心

從設計構思到最終定稿需要一個漫長的過程。文稿更多的是表達一個想法，而實際效果的評價比模型更直觀。在模型的制作過程中，我們熟悉手工制作的污泥模型，但今天我們要介紹的是由5軸銑床制作的實體模型。

五軸銑床:可實現銑刀的斜向運動。

傳統銑床一般可以實現3軸運動，即上下、左右、前后，而木工車間的銑床還增加了A軸和C軸，從而實現斜向運動模式，使銑刀可以完成更多角度的操作，從而更好地還原參數數據。

藍光掃描儀:將形狀轉換為數據

三維打印

傳統工藝，如銑削和車削，通過去除材料來制造零件，而3D打印通過添加材料來制造零件。在傳統工藝中，鑄造也屬于添加材料的范疇，但精度遠不如3D打印技術。

在R&D驗證階段，為了更直觀地向外界展示自己的設計，工程師需要將自己的想法從CAD圖紙轉化為模型。這種工作在R&D核查階段既常見又重要。按照傳統的工作方式，模型制作過程需要較長的工作周期，這無疑減緩了研發進度，3D打印技術的應用可以改變這種情況。

一臺Stratasys品牌多材質3D打印機已在通用研究中心投入使用，Stratasys是全球專業3D打印領域的領先企業。借助Stratasys 3D打印技術，工程師可以在短短幾個小時內將數據轉換為由樹脂材料制成的物理模型。同時，采用高精度打印處理，成品模型與CAD數據不會有明顯差異。車身零件的打印模型可以直接用于車輛對比，但不要以為3D打印機出來的模型只是樣品，打印的原材料可以根據車型要求選擇。因此，印刷模型也可以應用于車輛的一些需要受力的部位。當然，以現在的3D打印技術，只是一些沒有受力或者簡單的部分。

編輯摘要:

這個研究中心所做的研發工作，主要是讓相關的供應商看到某項技術的可行性。所以在量產階段，配件的供應還是要靠供應商的支持。以鎂合金材料的應用為例。在提出這個概念的初期，很多供應商并不看好，很大一部分原因是供應商總是對沒有投入量產的技術產生懷疑。如果汽車制造商能夠驗證相關技術的可行性，這將為供應商提供指導，促進技術的應用。