“輕”功 走向輕量化

內家輕功，其理玄妙，汽車輕量化，同樣很深奧，讓我們一起進入汽車輕量化與造型設計的奇妙世界。

這款寶馬“攢”出來的小車(M3后視鏡、老款后軸以及Z4引擎等)沒有優越的血統，但正是得益于它優秀的輕量化設計、完美的空氣動力調教以及優良的動力輸出，使之基本上難逢對手(除了重量級的跑車以外)，而且更節能，更環保。這就是為什么今天，寶馬、奧迪、大眾等國際巨頭們以每年數以億計的資金投入到其研究當中，因為在未來的日子里，利用輕量化來實現環保節能要比新能源現實得多；即使新能源取代了傳統內燃機，由于其所需的電池組體積較大而且非常重，輕量化依然是頭號課題之一。

筆者認為，汽車輕量化總的來說可以分為視覺以及物質輕量化兩種，而這兩者之間又是相輔相成，密不可分的。視覺輕量化帶來的一定是物質輕量化，而物質輕量化需要視覺輕量化來體現。那么，就讓我們來分享幾組最優秀的作品從而進一步地解析視覺輕量化是如何實現的。

2008年，寶馬在當代汽車設計頭號人物Chris Bangle的帶領下，創作了輕量化展望概念車GINA concept，這是一輛“富有生命的汽車”，因為它的外殼是一種特殊金屬織物，輕、有彈性、耐高溫且韌性好，而它的車架則由一系列可伸縮的片狀鋁合金結構組成，這就意味著它的許多部位可以像動物的肢體一樣伸縮自如，同時還可以根據空氣動力學需求進行變化。這款概念車開啟了汽車輕量化的新時代，用“里程碑”一詞來形容一點都不為過。2009年，寶馬的新繼承人Von Hooydonk繼續發揚了時代領軍者的作風，推出了高效動力概念車EfficientDy concept。與GINA concept一樣，這兩輛概念車都是以“包覆”為設計主題，不同的是這次寶馬的設計師們將輕量化重點放在空氣動力學的運用上：其造型仿如絲帶隨風飄起，將水晶座艙包裹于其中，結合碳素纖維等高科技材料以及片狀電子化大燈，同樣搏得了觀眾的陣陣掌聲。由此，我們可以看到，視覺輕量化的實現主要從4個方面著手：一，造型設計應將空氣動力學放在首位，力圖將不同車型的空氣動力性能調整到最優化狀態；二，從飛機、橋梁、蜂窩等輕量化結構上汲取靈感，創造出高強度低用料的架構式造型；三，廣泛運用復合碳素纖維、鋁合金、鎂合金等高科技材料來實現物料輕量化，并將其本身材質紋理運用成造型設計的一部分，如寶馬的328 Hommage概念車；四，保證穩定性的同時使交互及操控功能大幅電子化，減少零部件數量并簡化造型，使之更整體統一。

在未來的汽車材料中，鋁、鎂、陶瓷、塑料、聚碳酸酯玻璃、玻璃纖維、碳纖維復合材料以及光纖維等輕量化材料都將扮演非常重要的角色，而首當其沖的要數鋁金屬、聚碳酸酯玻璃以及碳素纖維復合材料了。寶馬公司采購部負責人赫爾伯特?蒂埃斯(Herbert Diess)日前接受《歐洲汽車新聞》采訪時透露，寶馬目前已經成為了全球汽車產業中最大鋁金屬采購商，寶馬5系和7系車型分別含有230千克和300千克鋁金屬。蒂埃斯同時指出，下一個在汽車輕量化中扮演重要角色的材料將是碳素纖維復合材料。據了解，寶馬集團投入了1億美元用于修建碳纖維工廠，這是首家由汽車制造商修建的碳纖維工廠，它將保證這種材料的供應，并降低其成本。盡管，碳纖維材料比鋼材的價格貴20倍，但未來的電動車必須依靠這些輕質材料來平衡電池組的重量，所以研發和降低成本顯得至關重要。

鋁金屬相信都為大家所熟知，鋁的密度約為鋼的1／3，是最常見的輕質金屬，主要用于發動機、車架、車身結構、輪轂及細節部件等方面，而且在未來還有很大的發展空間。由于其合金造價低廉、性能多樣而且可以回收再利用，深受各大廠商的喜愛。在造型設計的材質使用上，鋁金屬可以采用拋光處理工藝，要比鍍鉻件更有高科技感，同時它還可以采用拉絲、磨砂等處理工藝，選擇非常豐富。鋁的合金本身存在著硬而脆、壓鑄件還不能熱處理等缺點，但由于工藝水平的不斷提高，這些問題也在相應的得到解決，而且同時也正在不斷地制造出更輕的合金。

對于聚碳酸酯玻璃也許讀者不是很熟悉，它的英文名叫Polycarbonate，簡稱PC，是一種無色透明的無定性熱塑性材料，它有耐沖擊性好、耐熱、折射率高，易加工以及好回收再利用等良好特性。近來，美國的通用電氣公司以及德國拜耳公司分別跟各大汽車廠商合作，將這種輕便的透明材料大面積運用于車身造型當中，在大幅提高視覺輕量化的同時，也降低了材料自身的重量。

在碳素纖維方面，由于它輕且韌、耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等特性被廣泛的應用于高性能跑車當中，而且其紋理圖案現在也有了更多的選擇，因此在近兩年的許多概念車上，碳纖既被運用為強度材料，同時也成為造型設計的一部分。大家也許不知道，許多世界有名的設計師還在計劃用碳纖復合材料來建一座摩天大樓，對其推崇可見一斑。正是由于其優越的特性，寶馬、奧迪等巨頭們已加大了其大批量生產的步伐，使得造價昂貴的問題也在不斷得到解決。盡管如此，碳纖目前來說還存在著一個致命的缺點一無法回收再利用，這是因為碳纖本身就是一根根的纖維編織成的“布”，需要化學聚酯膠來將這些“布”粘合成“板”，而目前這些化學膠是不可分解的，這樣的材料在大批量生產十到二十年后將造成巨大的堆積。現在科學家們正在加緊研究一種可以加熱到800-900度高溫后自動分解的聚酯膠，相信在不斷的努力下，碳纖維可以更快步入我們的生活。

另外，除了上述的輕量化材料以外，輕量化結構也是物質輕量化的重點攻關課題。例如，奧地利跑車生產商KTM公司為它的輕量跑車XBOW設計了一種威化餅似的夾層結構材料用于它的底盤和車身，它是由上下兩片玻璃纖維薄板夾著蜂窩狀的鋁合金箔組成，這種材料造價低廉，韌性和強度都非常好，而且通過特殊的工藝可以將其拆分，并回收再利用，是人類的又—智慧結晶。

總而言之，輕量化是決定未來汽車發展的關鍵課題，現在也是業界巨頭們追逐的熱點，同時它還是汽車造型設計改革創新的機遇所在，當代的設計師們必須把握且利用好這個機遇，將汽車視覺輕量化以及物質輕量化的知識及方法融會貫通、不斷推陳出新，才能創造出領軍時代、與時俱進的作品。