北京汽车股份有限公司（以下简称北汽股份）汽车研究院是北京汽车为实现北京汽车工业集团化发展战略目标，构筑自主研发平台，提升自主创新能力，打造“北京”汽车自主品牌而出资组建的研发中心。中国汽车材料网策划的以“材料和工艺提升汽车产品性能和竞争力”的“车企材料与工艺负责人系列专访”活动，本期邀请到北汽股份汽车研究院/新技术及材料部张春林部长，与行业同仁交流分享北汽的汽车材料与工艺技术发展历程及未来的发展方向。
北汽股份汽车研究院 新技术及材料部
北汽新技术及材料部发展历程及组织结构
2011年3月15日，新技术研究部于正式组建成立，张部长告诉我们，部门成立初衷是以围绕研究总院自主品牌的发展战略为工作中心，逐步提高自身的能力，努力建造一个实验室（轻量化国家重点实验室），打造三个平台（汽车前瞻技术研究和集成应用、新技术发展战略研究和新技术交流和合作），提升三个能力（汽车轻量化零件设计和工艺研究、新材料试验及评估和新技术信息处理），为把北汽研究总院建设成为世界一流的自主品牌乘用车研发中心，积极努力工作，起到保驾护航的作用。
2013年9月，部门职能整体划入北汽股份汽车研究院，同时新技术研究部与材料及紧固件部合并为新技术及材料部。目前新技术及材料部共有5个科室，分别是金属材料技术科、非金属材料技术科、紧固件管理科、轻量化及行业联盟管理科、整车新技术研究科。部门由成立之初的不到10人，至今已达到45人，其中85%为硕士以上学历，70%年龄为35岁以下，60%工作年限为5年以上，呈现出高学历、研发经验丰富、充满活力的人员优势，有利于部门保持稳定的发展，并且带动团队朝着日趋成熟的方向推进。
新技术及材料部产品开发的主要业务
目前，新技术及材料部业务涵盖金属材料技术、非金属材料技术、紧固件设计与应用管理、轻量化技术应用、轻量化技术联盟及实验室建设、新技术应用开发及管理、科技管理、整车防腐、整车耐候与老化、ELV法规、国六整车CH蒸发排放、生态设计示范企业建设等12个业务板块。其中，轻量化技术、紧固连接及整车ELV性能管控等取得突破进展，在国内处于行业领先地位。
张部长还表示：轻量化已制定详细的EVI开发流程，规范了轻量化技术的开发与应用，可有效降低开发风险和开发成本、缩短后期技术开发周期。北汽股份轻量化工作已取得很大的突破，在塑料后尾门、温成形B柱、碳纤维发动机罩、短流程低成本热成形钢应用等重点零部件轻量化技术开发方面取得了长足进展，新开发的两款车型应用轻量化方案60多项，整备重量的轻量化达到行业领先水平；另外，新技术及材料部牵头承担国家重点研发计划新能源汽车重点专项《耐蚀镁合金汽车零部件设计、成形与评价方法》，是北汽股份汽车研究院首次承担国家级专项课题。
紧固件业务充分对标国外先进车企，以紧固件设计开发及管理为基础，以紧固件应用支持为提升，以紧固连接专项研究为技术储备，积极强化业务能力。目前，紧固件设计开发及管理工作日渐成熟，在设计开发过程中正积极开展计算校核及测试校核，以推进紧固连接正向设计，以避免或减少质量问题，提升整车研发质量；并通过制定相关企业标准和制度，指导与管控紧固连接相关工作，如通过紧固件前置管理，减少或避免后期设计变更，提高研发效率，降低成本。通过通用化规范，管控紧固件新增数量，同时开展典型连接结构通用化设计，实现连接结构的通用化，减少试验验证费用；紧固件应用支持重点从事试验测试、失效分析及扭矩管控等相关工作。紧固连接专项研究既有牵头的国家级课题《多材料连接建模分析、疲劳设计与性能评价方法》，也有公司级课题《拧紧工艺及夹紧力对扭矩衰减的影响分析》，为提供公司紧固件应用水平，避免紧固件失效提供技术储备。
北汽股份作为国内首批通过ELV公告审核的整车企业，目前ELV工作已实现精益化管控，通过绿色供应链体系，从前期车型策划到后期回收利用阶段的全生命周期过程中均加入禁限用物质管控要求，以禁止采用污染环境、危害人体健康的材料及加工工艺的基本原则，优先考虑使用环保节能材料，全生命周期阶段，整车零部件及材料的禁限用物质含量符合法规要求。北汽绅宝D70是国内首款通过RRR核算车型，截止到目前，新技术及材料部牵头北汽股份先后荣获“北京市第二十九届现代化管理创新成果二等奖”、“北汽集团第三届现代化管理创新成果一等奖”、国内汽车行业首批生态设计示范企业试点单位等多项荣誉，积极响应国家环保政策号召，引领汽车行业绿色转型升级。
整车开发过程中重量管理与轻量化技术应用
北汽集团也是国内非常重视轻量化的汽车企业之一，徐和谊董事长亲自挂帅成立了轻量化工作推进组，在业务承接方面轻量化也是新技术及材料部的核心业务之一。对于北汽股份在整车开发过程中重量管理与轻量化技术应用推进的方式及取得的成绩，张部长从管理和技术两个方面给我们进行了详细的介绍。
重量管理方面：
领导高度重视，徐和谊董事长亲任北汽集团轻量化工作领导小组组长，各二级单位设立轻量化工作推进组，重点车型项目成立轻量化TFT攻关组，确保轻量化目标的达成；
专家保驾护航：行业资深专家王旭副院长、林逸副院长及汽车轻量化联盟的专家为北汽股份轻量化工作提供技术指导；
全员参与：形成了新技术及材料部牵头，各兄弟部门协同配合，六大专业积极参与的全员参与轻量化的良好工作氛围。
轻量化技术开发与应用方面：
北汽股份轻量化管理通过重量管理及关键轻量化技术推进来实现。
北汽股份通过行业内大数据分析，建立整车及系统轻量化目标设定及方法：主要通过三个方面实现：(1) 轻量化工作已纳入整车开发流程，明确了阀点交付物；(2)基于大数据及单一技术对标车型；（3）基于现有平台各系统重量占比，结合新车型技术路线，明确各专业轻量化目标；(3)综合考虑油耗限值、动力经济性等，对整车及各系统目标进行调整。通过整车轻量化管理，北汽股份新开发两款车型，整车整备质量与换代车型相比减重达100kg以上，整车轻量化水平达到行业内领先水平：
北汽股份充分整合集团内部轻量化资源，同时利用集团战略合作伙伴和轻量化联盟平台，加强深层次合作开发，推进轻量化技术的开发与应用；目前已完成塑料前端模块、塑料后尾门、短流程低成本热成形材料、铝合金防撞梁、碳纤维顶盖等技术研究与应用。
北汽股份将致力发展轻量化2.0战略目标，不断掌握汽车轻量化关键技术，建立轻量化对标数据库，培养轻量化专家技术团队，以保障2020新车型在2015年的基础上实现减重10%的战略目标。
整车企业轻量化推进的障碍
轻量化推进过程中难免会存在一些障碍，张部长称，最大的障碍是成本。同时在轻量化推进过程中，在质量、周期等方面也存在一定的制约。
首先，在成本方面，除结构优化外，轻量化材料、轻量化工艺的使用，在成本方面普遍高于原有设计。而轻量化材料和工艺，又是整车轻量化的基础。因此，车型轻量化推进过程中，成本的增加不可避免。目前北汽股份已经建立一套轻量化成本评价的方法，重点推动低成本轻量化技术落地应用，同时结合轻量化对于整车性能的贡献，以及具体车型的成本可接受度，选择合适的轻量化方案。
其次，在质量、周期方面。由于轻量化方案均基于数据较新的设计，在此前车型上未经应用和验证，因此，在首次应用时，对于方案的可行性分析至关重要，北汽股份轻量化的开发流程从项目开发的各个节点保证轻量化方案的可实施性，对于可工程化开发的车型进行搭载应用。
此外，北汽股份轻量化在流程体系、数据库建设等方面均进行较大投入，以共性技术为基础，推进轻量化在车型上的应用。
新材料及新技术助力新能源及节能减排
新技术及材料部是北汽股份汽车研究院进行新技术新材料研发工作的核心部门。张部长表示：北汽股份一直注重轻量化新材料新技术的开发，碳纤维发动机罩、塑料前端模块、铝合金防撞梁等都有开发及应用。今年我们将重点推进镁合金轮毂、短流程高强钢、温成形钢、VRB（变厚度板）等新技术的应用。
2016年，北汽股份首次承担国家重点研发计划新能源汽车重点专项《耐蚀镁合金汽车零部件设计、成形及评价方法》课题，重点进行镁合金汽车零部件设计、成形技术和评价方法，争取实现镁合金车轮在北汽新能源汽车上的应用。依托该课题今年重点开发镁合金轮毂，目前已完成车型路试。张部长本人作为课题负责人，牵头国家课题《多材料连接建模分析、疲劳设计与性能评价方法》，本课题的研究旨在解决多种材料连接问题，可为新一代电动汽车轻量化多材料应用、正向设计开发、产业的快速发展提供强有力的技术支撑和保障。其中，北汽股份负责镁合金与高强钢的连接子课题，目前已完成镁合金与高强钢的连接方案设计，数学建模及零部件性能试验同步开展中，后续将搭载北汽自主车型进行实车验证。参与由奇瑞牵头的《超高强度钢汽车零部件成形与应用关键共性技术》课题，北汽股份负责其中的温成形钢零件开发，目前已完成零件试制。短流程热成形和短流程冷成形钢可以在轻量化同时大幅降低成本，目前北汽股份在大力推进，其中短流程热成形钢已完成零件试制，进入装车验证阶段。
轻量化新材料作为节能及减排的一个关键路径，北汽股份在推进目前重点新材料的基础上，将持续关注新材料的发展。
非金属在北汽车型上的具体应用
材料是汽车的基础，所有功能的实现都离不开优质、合适材料的选择。中国汽车材料网在今年的5月23日在北汽组织了一场“非金属材料展”，此次展会上，很多非金属新材料在汽车上的应用案例和未来趋势都对行业人士有很大的意义。张部长也就此给我们详细描述了北汽非金属在北汽车型上的具体应用，并且给我们带来了一些经验分享：
非金属材料技术是整车轻量化的重要技术路径，也是提高汽车感官质量（PQ），车内空气质量和耐久可靠性（耐候耐老化）的重要途径。在非金属材料应用方面，北汽股份有很多成功的典型应用案例：塑料后尾门、碳纤维机盖、前端模块、进气歧管、免喷涂材料以及计划应用的PLA（聚乳酸）、发泡PVC底涂、TPEE、三聚氰胺等。
①塑料后尾门模块
北汽股份为自主品牌中首批进行塑料尾门模块设计、验证的主机厂。基于北汽股份一款小型SUV尾门进行全新优化设计，外板采用改性聚丙烯，内板采用长玻纤增强聚丙烯，胶水为双组分聚氨酯胶粘剂。集成度高，将原15个钣金件集成为内板和外板2个塑料件，可实现减重4.1kg，减重率约26%。内/外板一次注塑成型，通过胶粘成一体，省去冲压、焊接、电泳等工序，减少装配工具，节约场地。设计自由度高，造型美观。
②碳纤维机盖
汽车发动机盖是汽车前部重要的外观造型件，除了突出造型特征，美观装饰外，主要起前舱密封、空气导流、保护发动机及周边管线零件等作用。目前，出于成本、设计能力及生产能力等多方面因素考虑，发动机盖的材质主要以钢材质为主，国际趋势于采用铝合金材质，并已向中低端车型发展，碳纤维复合材料发动机盖主要用于豪华轿跑及部分赛车。
北汽自主品牌一款新的全尺寸大型SUV，整车外观沉稳大气、动力充沛、配置豪华、安全舒适，是一款面向商务和政务的高端SUV。在综合对比评估了钢制、铝制以及碳纤维发动机盖三种方案后，最终采用了适合短周期、小批量、多品种的碳纤维发动机罩方案。碳纤维发动机盖采用内外板粘接结构设计，同时，为了增加铰链和机盖锁位置的刚度，增加了加强板设计，连接方式同样使用粘接。同时，利用碳纤维铺层结构优势，该设计将铰链、机盖锁等处的螺栓进行了预埋，方便后期直接进行安装。碳纤维材料在汽车轻量化上所起的作用越来越受到国内外各大主机厂的重视，在允许的车型开发轻量化的碳纤维零件，可以积累开发经验，对后期碳纤维零件的开发方向具有指导意义。
③塑料前端模块
不同车系主要车型的前端结构形式各成体系，差异明显。前端模块以塑代钢技术在轻量化、集成化、平台化、尺寸精度方面优势突出，并且综合成本持平 ，目前韩、德、美系车都采用以塑代钢，自主品牌新开发车型前端模块应用已成趋势。北汽前端模块在设计、开发、验证、平台化应用技术积累了一定的经验，摸索出以塑代钢复杂零部件开发流程：集成方案确定、布置和工况分析、概念设计/优化、材料方案、加强筋设计、安装点设计、三维建模、CAE分析等，新车型的前端模块采用全塑结构，材料分别为长玻纤增强聚丙烯和短玻纤增强尼龙，已完成验证工作达到量产状态。
④塑料进气歧管
进气歧管是发动机进气系统关键零部件之一， 决定着发动机的进气效率和均匀性。传统进气歧管采用铝合金，短玻纤增强尼龙材料，比铝合金质量轻、成本低、气流阻力小、设计自由度高，因而得到广泛的应用。长玻纤增强聚丙烯材料具有高强度、高刚性、高韧性、耐蠕变等优点，代替尼龙制造的进气歧管，能够减重10%以上、制造成本更优化、在1-5kHz噪声降低5dB、机械性能不受环境湿度影响，因此，研究长玻纤增强聚丙烯进气歧管开发应用技术，对帮助解决整车企业油耗、排放问题，增强汽车关键零部件自主研发能力意义重大。
⑤免喷涂材料
随着材料和模具工艺的发展，免喷涂技术近年来已经越来越广泛的应用在汽车内外饰零部件上，究其原因是，免喷涂材料可以节约成本，降低废品率、减少喷涂成本和劳动力；还有一个重要的原因就是更加环保。对于汽车工业来说，低碳材料的应用也是汽车设计的要求，免喷涂材料由于省去了喷漆的过程，避免了热固性油漆的喷涂过程，还有利于零部件的回收再利用。北汽股份已经在内饰、外饰零件上大量推广免喷涂技术，很多零件已经量产使用。
⑥生物环保材料的开发
新型生物材料应用方面，除了轻质化、性能可设计外，更具有环保性、低VOC、隔热吸音、能量吸收能力好等优点，也是各车企的研发热点之一。生物环保材料经过适当的改性，在力学性能、耐高低温环境、光热老化、耐刮擦等方面都能够达到汽车材料要求；并且生物环保材料的来源脱离了石油及其副产品，聚乳酸材料以可再生的农产品玉米为原料生产、材料极低的VOC，车内空气改善明显。目前，生物环保材料应用方面，北汽正在开展一些功能组件和装饰件的研究开发工作。
⑦新型热塑性弹性体
TPEE是一种新型聚酯类的热塑性工程弹性体材料，具有橡胶的弹性和工程塑料的强度，优点主要有以下五个方面：卓越的韧性和回弹性；高抗蠕变，抗冲击和屈挠疲劳性；高温下良好的热稳定性；出色的低温柔弹性；优良的耐化学品、耐油和溶剂性能。优异的TPEE新材料适用于制动管路、进出气管、波纹管、防尘罩等汽车零部件上，目前北汽绅宝X55车型的空气滤清器出气管材料已成功的采用TPEE新材料，耐油、耐疲劳等性能效果优异。
⑧PVC发泡底涂胶
PVC发泡底涂胶是一种以PVC树脂为主要原材料，与增塑剂、填充剂、合成树脂、添加剂及发泡剂等混合配制成的加热硬化型浆糊状涂料。主要喷涂在汽车底部、车轮罩、后备箱等部位，起到保护底部钢板及阻隔声音的作用。与传统PVC底涂胶相比，发泡底涂胶加入发泡微珠，根据车型需要发泡倍率在50%到200%之间，可有效降低车身重量（约30%）并降低单车用量，从而降低单车成本（约20%）；与此同时，也可以提高隔音性能，提高整车NVH。PVC发泡底涂胶已进入验证阶段，预计今年年底北汽全系车型将全部切换使用。
"智能化"、"电动化"、"互联网化"前瞻领域
伴随着汽车市场竞争日趋激烈，传统汽车制造业正依托互联网思维、智能制造，谋求新的发展空间。北汽股份也致力于智能化、电动化、互联网化等前瞻性汽车领域的深入研发。
张部长告诉中国汽车材料网的记者，“智能化”、“电动化”、“互联网化”也是北汽十三五期间重点发展方向。今年年初，北汽股份在北美CES首次发布了自己的智能化战略—NOVA-PLS。而且在今年4月份的上海车展上，也展示了基于智能驾舱平台的智能化展品。
智能互联方面，我们主要是以驾车人和乘车人为核心，融合大量移动互联网资源，并逐步引入人工智能技术，打造适合在驾舱环境使用的、便捷的、人性化的功能，满足用户在车里的各类需求。
C70G和C30EV曾参加2014年“中国未来智能车挑战赛”，分别取得了民品车第一名和第二名的好成绩。
最后，张春林部长补充道：“新技术及材料部能取得今天骄人的成绩，要感谢徐和谊董事长对北汽轻量化、新技术及新材料等相关工作的重视，感谢北汽股份及研究院各级领导的大力支持，感谢王旭副院长、林逸副院长、孔凡忠副院长的科学指导，同时也要感谢中国汽车材料网、中国汽车工程学会、北汽海纳川等合作单位和合作伙伴对我们工作的鼎力相助。特别要感谢新技术及材料部全体同事具有工匠精神、富有创新成效的工作！未来的日子，我们一起努力前行！北京汽车，加油！”
专家介绍
张春林，北汽股份汽车研究院 新技术及材料部 部长，兼任北京理工大学兼职硕士生导师、汽车腐蚀与防护专业委员会委员、中国汽车工程学会标准（CSAE）金属材料分技术委员会委员等。长期从事与汽车材料科学与工程相关的工作，在轻量化关键技术的开发和应用方面取得了突出成果,如SFE轻量化设计优化、铝合金零部件和塑料前端模块的应用开发等，2016年10月荣获中国汽车工业科学技术一等奖；负责牵头北汽股份ELV管理体系创建工作，2014年12月荣获北京市现代化企业管理创新成果二等奖及北汽集团一等奖；负责牵头北汽股份生态设计示范企业及绿色供应链创建等工作。
编后:
北汽股份是国内为数不多重视新技术新材料创新应用的自主车企，从张春林部长阐述的业务可知，车企的材料部门已经完全不同于我们对传统材料专业的印象：扫描电镜、拉伸试验机、化学试剂……。这也是汽车材料这个领域所具有的独特性，他是以材料应用研究为基础，以满足客户需求和产品性能为目标，解决汽车产品工程开发过程中的相关材料应用问题的基础专业部门。尤其是以满足轻量化、ELV和防腐老化等与产品法规高度相关的产品属性为诉求，使得汽车材料技术成为每个车企产品研发的重要组成部分。材料部门也有因此而拓展的紧固件开发、材料认可、整车开发轻量化技术应用、整车禁限用物质管控和生产一致性检验等工作。这些工作职责赋予汽车材料专业新的定位，也因此，使得材料技术在汽车行业受到越来越多的重视。
由中国汽车材料网、汽车轻量化在线、浙江众泰汽车制造有限公司前瞻技术中心 联合主办的“2017（第二届）新能源汽车轻量化技术研讨暨展示会”定于7月6-7日在浙江杭州举行，希望通过此次活动，强化行业对新能源轻量化技术应用的认识，加快推进新能源汽车轻量化技术应用与产品研发，促进材料供应商、零部件厂商、科研机构与新能源整车厂的交流与合作。
