塑料這種材質，在汽車上絕不算少見。

比如一坐進車內，習慣性就上手敲敲中控臺，看看究竟是軟塑料還是硬塑料。

當然除此以外，車內的各種大小零件，更是隨處可見塑料的身影。

但如果告訴你，塑料還被用在了汽車的部分結構件，這你敢信嗎？

就比如一種名為“工程塑料+金屬材料”的混合結構，最大的優點當然是輕。特斯拉Model 3的前端框架就采用了這種材質的“π”字型結構，重量從鈑金材質的5.2kg直接降到2.3Kg。

  

對于Model 3這樣的純電動車型而言，類似“挖空心思”的偷輕減重手法，目的不僅僅在于降低車頭的荷載以提升操控，更輕的車重更能有效提升續航里程。

  

前端框架的主要作用是固定中冷器、冷凝器等負責散熱的零件，當然有時還會用于固定大燈等其他配件。上圖便是前端框架與其對手件的裝配情況。

那有沒有可能更進一步，把工程塑料運用到更需要減重的部件上，比方說懸架呢？

畢竟懸架的輕量化，不僅有利于降低油耗或電耗，減小的簧下質量可以帶來大幅的操控性提高。

只是這回輪到消費者犯嘀咕了。因為按照常規認知，塑料這種脆了吧唧的材質，當真能代替金屬的活么？

工程塑料在汽車底盤上有哪些創新應用？

汽車結構件運用工程塑料這件事，主機廠其實干的挺低調的。

一是因為消費者對工程塑料替換金屬件多少有些排斥，所以這些年廠家也一直在小心摸索，應用到量產車上的規模并不大；其次也是出于相同的原因，就算用了，也極少會大張旗鼓的宣揚。

那暫且把這一做法的利弊放在一邊，先來看看都有哪些車型，已經使用了這項新技術。

Model 3的前懸上控制臂

Model 3的前懸上控制臂，采用的便是單層沖壓鋼板+內部填充樹脂，優點是相比于鈑金拼焊方案能減重30%。

  

這種結構應該是用高強鋼外包覆+“PA6+GF50”為主的復合材料，來自韓國日進和巴斯夫聯合開發。

  

從實物圖能明顯看出，靠下一側采用了工程塑料，但在固定軸處還是傳統的鋼材。

克爾維特C7采用碳纖維下控制臂

在2013北美車展上，雪佛蘭發布了超級跑車克爾維特C7 Stingray。

  

C7最大的特色就是各種挖空心思的輕量化手段，除了采用全鋁車身，車門、翼子板、后護板等部位，還采用了比上一代更輕的碳纖維以及復合材料，成功減重17kg；而單是采用碳纖維材料打造的下控制臂，就減去了多達4kg的簧下質量。

  

克爾維特C7 Stingray采用的是雙叉臂前后懸掛，因此下控制臂的受力比上控制臂更大。

理想One下控制臂使用工程塑料

接下來就是頗具話題性的理想One。這款車的前下控制臂，采用了高強鋼外包覆PA6+GF50為主的尼龍/玻纖復合材料，和特斯拉為同一供應商。其下控制臂重量僅為約3.2kg，和鋁合金下控制臂重量相當。

  

理想One的前懸因為是傳統且常見的麥弗遜結構，因此并沒有上控制臂。

沃爾沃XC90與S90用葉片彈簧作為后彈簧

如果說以上的案例只在受到沖擊相對較小的上下控制臂做文章，那么沃爾沃的做法更具爭議性，因為他們采用了一種橫向纖維增強復合材料葉片彈簧，代替傳統金屬螺旋彈簧。這款葉片彈簧由50%的玻纖增強材料和50%的聚氨酯原料構成，新型葉片彈簧僅重3kg左右，減重接近50%。

  

葉片彈簧的形狀看起來很像是扁擔，也就是連接左右懸架的綠色部分。而這根新奇的零部件，是由本提供玻璃纖維的特勒公司和提供聚氨酯的漢高公司聯合開發。

科爾維特C5、C6、C7用板簧作為后彈簧

豪華車用板簧大概已經刷新很多人的認知，但除此以外，其實個別超跑也會使用類似的結構。

在沃爾沃之前，克爾維特就是忠實的板簧愛好者。從C5開始到C7，其減振原件都是這種橫向的葉片彈簧式設計，且前后均為板簧。

  

我們的擔心是什么？

使用工程塑料最直觀的優勢，懸架變輕了。

以沃爾沃S90為例，因為板簧比螺旋彈簧輕，相當于降低了簧下質量，懸掛系統得以具備更好的動態響應。另外板簧還有效降低了汽車振動，改善了NVH性能，同時還讓后備箱空間變得更大。

只是這些優勢并不足以打消消費者的疑慮，畢竟“塑料”這個詞多少會讓人有些發怵：它的強度會不會減弱、抗疲勞能力和抗撞擊能力又能否達標？

再拿控制臂舉個例子，眾所周知，這類零件是要做疲勞壽命耐久測試。

比方最常見的測試方法：載荷力F2=6.82KN，試驗頻率f=2Hz。疲勞壽命限值次數不得小于30萬次，試驗后不允許出現大于10mm裂紋，樣件能正常加載且不失效。

  

而以實際的測試結果來看，塑料+鑄鐵的抗疲勞能力的確會減弱。其實連特斯拉之前都沒敢這么用，Model S和Model X的上控制臂是雙層沖壓鋼板。Model 3作為新車型，新車狀態下普通消費者或許不太能直觀感受到差別，但五六年之后的確是個潛在問題。

相比于上控制臂，下控制臂的受力會更大。比如理想ONE，前麥弗遜懸架只有下控制臂；加之這臺車的重量高達2270kg，所以抗疲勞能力如何很值得關注。

在下控制臂的控制標準中，有一項靜強度測試，測試方法和要求如下所示。

  

測試過程中，需要在上圖的F1~F4四個方向，對擺臂施加力。

  

就筆者接觸到的，鋁合金的下擺臂普遍能做到要求的100%~150%水平；但由于未能接觸到實際案例，工程塑料打造的下擺臂有何表現不得而知。

  

不過理想ONE的官方宣傳里倒是提到過，“這種復合材料打造的下控制臂其強度甚至要稍高于鋁合金?！?/p>

沃爾沃也曾宣稱，“疲勞壽命，葉片彈簧是螺旋彈簧的1.5倍?！?/p>

只是略顯可惜的是，廠家沒有公布或者宣傳更多的技術細節，釋放更多測試細節，也難怪消費者會對這種新型材料有所疑慮。

到底是技術先進還是廠家的借口？

由于沒有數據支撐，下面的討論僅是拋磚引玉，歡迎大家爆料更多的資料，豐富今天討論的話題。

就發展趨勢看，汽車底盤用料確實在朝著輕量化方向發展，比如早期的控制臂多采用鑄鐵、鑄鋼或鋼板沖壓焊接制成。

隨著計算機輔助設計與制造技術的提高，鋁合金在強度上的劣勢可以被經過優化的造型和制造技術彌補，在中高端車型市場，鍛造和鑄造鋁合金控制臂正在逐步替代鋼和鑄鐵控制臂。

  

“工程塑料+金屬材料”的混合結構則是更進一步，確實是很有創造力的展現。

不過對這些材料的應用，筆者持開放、但稍不樂觀的態度。

首先這種產品對工藝和結構設計水平要求很高。

比如上文提到的PA6和GF50混合結構，“PA6”是尼龍的一種，介紹是說它有著比較好的機械強度、剛度、韌性和耐磨性，常常用于機械結構零部件；“GF50”代表了玻纖含量為50%，加入它的目的是增強機械性能，不過玻纖百分比越大強度也越大，但材料的韌性就會變差。

至于結構設計更是不用說，工程塑料與鋼板的配合如何達到最佳狀態要反復的仿真和實際測試。就筆者接觸到的塑料前端框架產品，行業內的結構設計水平就層次不齊。此類非安全件表現尚且如此，懸架件的表現多少讓人擔憂。

而鍛造和鑄造鋁合金工藝技術已經成熟，整體質量表現更穩定。加之懸架結構的重點，在大部分人看來，舒適性、駕控感還是得排在穩定性和耐久性之后。

AL頻道小結

現在看來，工程塑料作為懸架結構使用還有很大阻礙，這來自于消費者的不信賴，也和新技術的不透明、市場不夠成熟有關。

值得肯定的是，汽車發展到現在，底盤懸架結構基本定型，想要大刀闊斧減重已經很難，只有在細節處找辦法；但用腳投票的話，筆者還是站傳統模式這一邊，至少在現階段，還沒必要去冒險越過危險線