未来轻结构车架市场潜力巨大

作者:Christian Kleinhans 文章来源:Berylls战略咨询公司 发布时间:2014-12-16
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到2025年时,轻结构车架市场将以每年平均15%的速度增长--包括中国这一主要市场.Berylls战略咨询公司最新的一项调查报告对未来轻结构车架市场做出了分析和预测.

到2025年时,轻结构车架市场将以每年平均15%的速度增长——包括中国这一主要市场。Berylls战略咨询公司最新的一项调查报告对未来轻结构车架市场做出了分析和预测。

过去的几十年里,由于车辆的舒适性和安全性等需求不断提升,使得汽车的重量螺旋式地上升,今天,面临节能减排的巨大挑战,汽车生产厂商和零部件供应商转向了减轻重量,轻量化已经是一个非常重要的趋势(见图1)。原因有下列几个方面:

第一,减轻汽车的重量以及轻结构设计的措施是减少二氧化碳排放的第二个有力杠杆。为了实现2020年CO2排放量达到95g/km的目标离不开轻量化。

第二,对车辆功能和性能需求的进一步提高,使得车辆的重量螺旋式地上升,而现在不仅要终止这样的上升,还要降下来。例如,大众高尔夫车型的质量就经历了先增加又减轻的过程:1978年的第一代高尔夫只有大约790kg,2008年的第六代高尔夫则达到了大约1300kg,而2012年第七代高尔夫却又比前一代减轻了大约100kg——这100kg的减轻是通过在驱动系、行驶系和车架中大面积采用轻结构设计等技术措施带来的成果,使得燃油效率提升了23%。

第三,轻结构设计的材料给汽车设计、配置方案和汽车结构设计带来了新的自由度。例如,宝马公司不久前推出的新型BMW i3乘客舱采用的就是全新的碳纤维增强材料(CFK),采用了与铝合金空间架构相结合、有地板总成和前后箱结构的车架。

第四,将来,轻结构将会与其他驱动系电气化携手。中等程度的轻结构将会把混合动力,尤其是蓄电池电力驱动部分所增加的重量补偿回来。随着电力驱动程度的提高,蓄电池所带来的附加重量呈指数增长,例如全混合动力车辆比传统常规动力车辆重约100kg,而在插电式混合动力中,这一数字达到了250kg,不过轻结构正在帮助电动汽车增加续驶里程。

当然,轻结构的设计与应用并不局限于高端车或者豪华车,现代化的轻结构也会逐步在大众化车型中出现,实现大批量生产的、消费者支付得起的轻结构材料和方案的竞争越来越激烈。


图1 轻量化是一个非常重要的趋势,特别是轻结构车架,已经形成了一个巨大的市场

千亿欧元的市场已经形成

车辆的车架总成——由车架框架、车门、舱盖和外部蒙皮构成的车架总成,在整个车辆重量中的比例高达20%~25%。轻结构的材料,例如高强度钢、铝合金、镁合金、工程塑料和碳纤维增强材料等,在今天全球的车架市场中只占了10%左右的市场份额,扮演了一个不重要的配角角色。但是,由于国家地域或者车型的不同,轻结构车架的未来市场潜力是非常巨大的,目前,高档轿车中轻结构材料的平均用量已经达到了51%的水平。

今天,全球市场轻结构车架的营业额已经达208亿欧元,其中:欧洲市场大约为82亿欧元,处于市场中的领先位置;北美自由贸易区和中国市场紧随其后,但各自的营业额都不足欧洲的一半。图2所示为全球各个地区轻结构车架的市场增长预测。

以下数据应该会让您感到兴奋:今天的轻结构车架市场主要是高强度钢材的轻结构车架市场,只有欧洲轻结构市场中还有着接近10%的铝合金材料;轻量化车架市场还只是刚刚开始,到2025年时的市场将会是现在的5倍,预计将达987亿欧元。

放眼未来的前景:2025年时,高强度钢材、超高强度钢材的份额将会占到大约45%;把传统车架钢材(到2025年时预计会减少21%左右)挤出市场。在中大型车辆中,轻结构车架的市场份额将会从20%提高到50%。到那时,车架中铝合金材料的营业额将会从2012年的约12亿欧元提高到2025年的169亿欧元——相当于年增长率近23%。

从长远发展的角度来看,明显降低生产成本,尤其是采用很高的生产自动化,有可能使碳纤维增强材料更多地进入高档轿车的市场领域。到2025年时全球车架市场中这种材料的营业额可望达到19亿欧元的规模。

在欧洲市场进一步扩展的同时,中国的轻量化车架预计能够在2025年时增长近30%。那时中国轻结构车架的营业额也会从近几年的大约40亿欧元(2012年数据)增长到258亿欧元(2025年预计数据)——在2025年时几乎赶上了欧洲。此外,北美自由贸易区的市场也显得越来越重要了,因为美国的OEM汽车制造厂商,尤其是大型和重型的车队也对轻结构车架有着巨大的需求。欧洲企业建立在国外的分厂,例如建立在美国、墨西哥和巴西的分厂也都有生产轻结构车架的需求。

轻结构设计方案的众多竞争对手

尽管轻结构车架有着非常好的前景,但在竞争中并不只有轻结构材料,还有轻结构设计方案作为它的竞争对手。潜在的轻结构设计方案的多样性、异构性以及个性化也在不断增加。

参与轻结构车架替代解决方案的竞争是非常激烈的,例如:

1.利用高强度钢材、超高强度钢材的智能化轻结构车架,包括热冲压成形加工(例如大众第七代高尔夫轿车);

2.不同连接和粘接技术的混合材质设计(如第二代奥迪TT);

3.布局优化(梅赛德斯-奔驰 SL与高宽带铝合金解决方案),部件集成和功能集成的整体结构(如保时捷Panamera中铸铝材料的弹簧减振器柱);

4.一个车架构件用两种材料制造的混合解决方案(如奥迪 A6前车顶框架);

5.碳纤维增强材料车架(如宝马i3行驶系);

6.智能化的负载分级方案。

若在今后几年里,异构性和个性化继续发展下去,则可望形成以汽车业务板块为主的、提供了减重并具有很高经济性的标准化解决方案(见图3),如:

1.以钢材为主的轻结构车架设计中,高强度钢材和超高强度钢材将会占到全部车用钢材的60%或者更多。

2.以高强度钢材为主的多材质轻结构车架同样也是以高强度钢材、超高强度钢材为主,辅之以铝合金材料。

3.以铝合金为主的轻结构多材质车架中,铝合金材料会超过50%,再加上一定的镁合金材料和少量的碳纤维增强材料。

4.超轻结构的车架,其碳纤维增强材料和镁合金材料所占比例很高(50%和20%),加上部分铝合金,还有其他高强度钢材和塑料。

这样一来,也许以钢材为主的轻结构车架的质量就会减轻到中档轿车的车架质量了——例如欧宝Insignia的质量减轻20%,也就是减轻60~70kg,相当于传统钢材制造的中档车架质量,这样的轻结构车架可以减少的CO2排放量约为6g/km。

轻结构车架中的竞争

今后几年将是轻结构车架多样化解决方案激烈竞争的年代。汽车车架供应商未来的经营模式要求对现有的轻结构材料进行扩充:除了高强度钢材和超高强度钢材之外,还要扩充到铝合金、镁合金及纤维增强材料等领域。当然,车架产品品种也需扩充,包括模块化的车架。另外,生产加工也应面向全球,以便对OEM汽车生产厂商在世界各地的轻结构车架市场给予有力的支持和保障。对于高层决策者,未来价值增值链的结构也要调整到轻量化的研发和生产之中了。

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