专访蒂森克虏伯Gruneklee博士：30余项最新创新成果全部引入中国
By www.carbonfiber.com.cn
四月底，德国工业巨头蒂森克虏伯集团InCar®项目巡展，第四站来到上海，展会现场，记者看到能够容纳四百到五百人的会议厅，座无虚席，与会嘉宾主要是由国内主要的主机厂和一级零部件厂商构成。而在展会现场由蒂森克虏伯的工程师们为汽车行业研发出的30余项创新成果也一一展现。此前从未有任何一家汽车零部件供应商独立的直接为市场打包推出过如此广泛的系列创新成果。如今，蒂森克虏伯将这个有史以来规模最大的研发项目所取得的成果带到中国市场。展会当天，就InCar®项目为汽车车身、底盘和动力总成提供了哪些最新解决方案等相关问题，蒂森克虏伯InCar®项目负责人Gruneklee博士接受了盖世汽车网的采访。
盖世汽车网：InCar®项目巡展，如今来到上海。这是它的第四站了，此前已在长春、重庆和广州进行过展出，并取得很好的市场反馈和客户欢迎，请简单介绍一下InCar是怎样的一个项目？
蒂森克虏伯： InCar®项目为汽车产业提供了成套的创新解决方案。我们把来自于德国的技术全部带到中国来，其中涵盖了一系列的创新技术，包括材料、车身、汽车底盘和汽车零部件等各个方面的技术，共有30余项创新性的解决方案。
通过InCar®项目，蒂森克虏伯为汽车工业伙伴提供了一系列创新技术。这些解决方案具有很高的成熟度，并能够快速应用于实际生产。针对车身、底盘和动力总成的解决方案能够满足客户在减重、降本、性能提升、碳排放减少和安全等不同方面的需求。
InCar®项目不仅集合了蒂森克虏伯集团中所有关于汽车方面的专家，而且将多家关于材料开发、工程设计、零件制造、设备、样件试制和工装制造等领域的外部公司也纳入到项目团队中。这些公司都在自己的专业领域中处于领先的地位。而这种合作也展示了蒂森克虏伯集团在100多年的历史中一直是汽车领域合作伙伴的优良传统。
盖世汽车网：作为一个工业巨头，在汽车领域贵公司也推出了一系列创新的产品和解决方案，在这次的InCar®项目巡展上也一一进行了展出，请为我们大致介绍一下相关产品？
蒂森克虏伯：首先我要介绍的是我们推出的这个刚度增强型三明治材料的车顶方案，其结构是由两层薄钢板加高分子聚合物的中间层组成。该方案具有较好的重量和成本优势。除了重量较轻之外，其刚度和碰撞性能也能与高性能参考车顶的结构相媲美。而且经验证明，传统连接工艺也适用于将三明治车顶集成到车身当中。
InCar®项目新研发的刚度增强型三明治材料的车顶方案，比标杆车的钢质结构车顶方案重量轻38%（7.29千克），整体成本高出33%左右。总体而言，三明治材料车顶的轻量化成本还是比较诱人的，达到1.35欧元/千克。
该刚度增强型三明治材料是由0.20mm和0.30mm板厚的表面钢板粘结0.40mm厚的高分子聚合物中间层构成，因此，三明治顶盖外板与参考顶盖外板具有相同的板厚。高分子聚合物夹层的密度为1.03克/立方厘米。
盖世汽车网：据悉，除了这种三明治材料的车顶，贵公司还推出了镁质的车顶模块，并能够实现非常好的减重效果，请具体介绍一下？
蒂森克虏伯：InCar®项目的镁质车顶能够实现最好的减重效果：只有8.94千克，比钢质标杆车顶模块轻了62%。
镁材是一种新型减重材料，特别适用于运动型车身的减重。
在高端车领域，镁质车顶与采用碳纤维增强复合材料（CFRP）的车顶相比具有相当的轻量化效果，但更具有成本优势。
镁质车顶方案能满足了各项基本碰撞要求，而且其刚度值与参考结构相当，通过FEM有限元模拟仿真分析、大量的调试和小批量样件试制等方面进行了生产可行性验证。可行的焊接装配技术包含普通点焊，MIG焊、激光焊以及常规的机械连接技术（如机械铆接、螺栓连接和胶结等）。
为了补偿钢材和镁材的热膨胀差异，将镁质车顶模块与车身进行装配时，采用胶结形式，并在B柱连接区域用螺栓进行固定。这种金属连接结构可以用自粘防尘密封条保护。
盖世汽车网：您刚才提到B柱，在这次的InCar®项目巡展上，贵公司推出了不等温热成形的B柱，什么是不等温热成形？这个产品在采用了这一技术后具备了哪些先进的工艺？
蒂森克虏伯：不等温热成形是热成形工艺的延伸，在该工艺下生产的零件，不同区域具有不同强度、不同延伸率等性能特点。在InCar®项目中，B柱采用了新开发的热成形钢MBW®1900，并用这种工艺技术进行生产。1900Mpa材料制成的零件强度比之前热成形材料所制零件的强度要高出约400Mpa。
该B柱具有跟标杆车型一样的碰撞性能，但重量减轻了22%，同时成本降低了9%，这种新工艺在产品全生命周期中减少了122kg二氧化碳排放。
不等温热成形工艺，可在一块热成形板上实现不同区域不同材料性能（依据零件功能载荷要求而定），有利于实现进一步的减重。
在热成形工艺中，锰硼钢先被加热到880℃至950℃，然后在特殊的模具中成形，紧接着快速冷却，这就使得材料有更坚硬的晶相结构。
而采用不等温热成形，热成形模具是受温度控制的，成形过程中只有B柱上部是迅速冷却，以使B柱上部具有很高的强度和较低的延伸率，这跟传统的热成型没有区别。但是在B柱下端，模具要加热使冷却速度变得缓慢，从而使得该区域具有较低的强度和较好的延伸率性能。InCar®项目通过不等温热成形工艺生产的B柱，其下部具有15%的延伸率和700Mpa的扛拉强度，而在上部具有5%的延伸率和1900Mpa的抗拉强度。最终零件的材料性能完全符合载荷工况的要求，厚度也可以显著下降。
盖世汽车网：这个不等温热成形B柱在中国有量产吗？
蒂森克虏伯：还没有。我们和鞍钢的合资工厂可以生产大多数的板材材料，但是特殊的钢材仍然需要进口。不过相信未来更多的钢材材料将实现国产化。
盖世汽车网：在您刚才的产品描述中，反复提到对二氧化碳排放的控制，蒂森克虏伯所有的产品在其开发、生产和使用过程中都会进行二氧化碳排放情况的评估和测试吗？
蒂森克虏伯：是的，InCar®项目中每个新开发方案都有类似的评估系统：零件生产期间所产生的温室气体、使用期间产生的二氧化碳排放、整个生命周期内的排放。同时也在欧盟二氧化碳法规超标排放惩罚的基础上建立了排放的货币评估机制。
在全生命周期评估考虑在生产、使用和回收期间的所有排放，还包括相关的过程如原材料的生产和制造。它能提供有价值的决策，在汽车制造和使用过程中帮助进行全面的环境保护。
盖世汽车网：据悉，凸轮轴产品上，贵公司发明了一种新型的凸轮轴模块，可以节省气缸盖加工费10欧元，降低重量1千克左右，同时还能减小阀门机构10% 的摩擦力。请为我们介绍一下产品的相关情况？
蒂森克虏伯：该创新方案的标杆是一个普通的四缸DOHC气缸盖。目前最先进的气缸盖的特征是拥有分离式的轴承盖，在加工汽缸盖轴承时，轴承盖需要在其装配位置上，然后再将轴承盖移除，以方便凸轮轴的安装。
InCar®项目中，轴承座直接安装在凸轮轴上。而在这个完全环绕在凸轮轴上的轴承座模块是平底的，可以简单地安装在气缸盖上。整个复杂工艺，包括轴承盖安装、轴承加工、轴承盖拆卸、凸轮轴插入、轴承盖再安装等都可取消。通过这个方法可以降低气缸盖的零件高度、零件重量和制造成本，并简化了制造工艺。
凸轮轴安装在一体式轴承上，因此没有可以使轴承油膜破裂的间隙。给轴承座选择合适的材料，可以减少由温度变化引起的润滑间隙波动，同时也降低了对油泵的要求。
另外，该轴承座也适用于一体式滚针轴承或者滚珠轴承。和参考方案相比，可降低阀门机构10%左右的摩擦。
在螺栓力和凸轮的扭矩变化工况下，进行基于温度的有限元分析，优化轴承的变形和应力。在一个凸轮轴的多体仿真测试系统中，测试载荷作用下的材料性能，与弹流分析结果进行耦合。通过相应的模拟仿真分析工具进行系统性分析（包括零件精度和公差控制）和成本优化。
集成式轴承座同样适用于组合式凸轮轴（个凸轮轴组件集成在一根钢管轴上的凸轮轴），只需要在标准装配过程中做一点小小的改动，这个集成的轴承座就可以安装。试验证明，这个集成模块可以实现自动装配，并已经成功在客户已有的发动机中得到验证。
盖世汽车网：今年3.15晚会上曝出部分汽车钢板生锈的质量问题，蒂森克虏伯的钢板材料主要采用的是什么成分？您如何看待目前中国市场汽车钢板材料的使用情况？
蒂森克虏伯：我们生产都是镀锌钢板。而镀锌材料是完全可以做到抵抗各种腐蚀的侵蚀的，而国内目前很多企业采用的汽车钢板并不是镀锌材料，但在美国、欧洲以及日本整车厂普遍采用的都是镀锌钢板。而采用怎样的钢板，不仅是一个防腐蚀的问题，更是一个安全问题。
此外采用什么样的钢板，与中国汽车市场发展环境也不无关系。中国的二手车市场目前占到整个汽车市场份额的只有20%左右，而且只有在一些大的城市，如北京、上海、广州等才会有这样初具规模的二手车市场，更多的三四线城市几乎就还没有形成自己的二手车市场。相比较起来，欧美的二手车市场份额已经达到了70%，因此往往欧美汽车对车身材料的抗腐蚀性能要求会更高，在欧洲汽车钢板抗腐蚀性这一项保修年限已经能够达到十年之多。
试想如果一个一手车的车身防腐性不能达到一个很高的水准，这个车在回收成为二手车后再去返工的时候，成本将会非常高。刚才提到现在中国的二手车业务只占到汽车整体市场的20%，未来如果二手车业务超过40%到50%市场份额时，相信现在所有不用镀锌板的车身在返工后将无法让再进行第二次销售，更无法和那些采用了镀锌钢板的汽车进行竞争。
四月底，德国工业巨头蒂森克虏伯集团InCar®项目巡展，第四站来到上海，展会现场，记者看到能够容纳四百到五百人的会议厅，座无虚席，与会嘉宾主要是由国内主要的主机厂和一级零部件厂商构成。而在展会现场由蒂森克虏伯的工程师们为汽车行业研发出的30余项创新成果也一一展现。此前从未有任何一家汽车零部件供应商独立的直接为市场打包推出过如此广泛的系列创新成果。如今，蒂森克虏伯将这个有史以来规模最大的研发项目所取得的成果带到中国市场。展会当天，就InCar®项目为汽车车身、底盘和动力总成提供了哪些最新解决方案等相关问题，蒂森克虏伯InCar®项目负责人Gruneklee博士接受了盖世汽车网的采访。
盖世汽车网：InCar®项目巡展，如今来到上海。这是它的第四站了，此前已在长春、重庆和广州进行过展出，并取得很好的市场反馈和客户欢迎，请简单介绍一下InCar是怎样的一个项目？
蒂森克虏伯： InCar®项目为汽车产业提供了成套的创新解决方案。我们把来自于德国的技术全部带到中国来，其中涵盖了一系列的创新技术，包括材料、车身、汽车底盘和汽车零部件等各个方面的技术，共有30余项创新性的解决方案。
通过InCar®项目，蒂森克虏伯为汽车工业伙伴提供了一系列创新技术。这些解决方案具有很高的成熟度，并能够快速应用于实际生产。针对车身、底盘和动力总成的解决方案能够满足客户在减重、降本、性能提升、碳排放减少和安全等不同方面的需求。
InCar®项目不仅集合了蒂森克虏伯集团中所有关于汽车方面的专家，而且将多家关于材料开发、工程设计、零件制造、设备、样件试制和工装制造等领域的外部公司也纳入到项目团队中。这些公司都在自己的专业领域中处于领先的地位。而这种合作也展示了蒂森克虏伯集团在100多年的历史中一直是汽车领域合作伙伴的优良传统。
盖世汽车网：作为一个工业巨头，在汽车领域贵公司也推出了一系列创新的产品和解决方案，在这次的InCar®项目巡展上也一一进行了展出，请为我们大致介绍一下相关产品？
蒂森克虏伯：首先我要介绍的是我们推出的这个刚度增强型三明治材料的车顶方案，其结构是由两层薄钢板加高分子聚合物的中间层组成。该方案具有较好的重量和成本优势。除了重量较轻之外，其刚度和碰撞性能也能与高性能参考车顶的结构相媲美。而且经验证明，传统连接工艺也适用于将三明治车顶集成到车身当中。
InCar®项目新研发的刚度增强型三明治材料的车顶方案，比标杆车的钢质结构车顶方案重量轻38%（7.29千克），整体成本高出33%左右。总体而言，三明治材料车顶的轻量化成本还是比较诱人的，达到1.35欧元/千克。
该刚度增强型三明治材料是由0.20mm和0.30mm板厚的表面钢板粘结0.40mm厚的高分子聚合物中间层构成，因此，三明治顶盖外板与参考顶盖外板具有相同的板厚。高分子聚合物夹层的密度为1.03克/立方厘米。
盖世汽车网：据悉，除了这种三明治材料的车顶，贵公司还推出了镁质的车顶模块，并能够实现非常好的减重效果，请具体介绍一下？
蒂森克虏伯：InCar®项目的镁质车顶能够实现最好的减重效果：只有8.94千克，比钢质标杆车顶模块轻了62%。
镁材是一种新型减重材料，特别适用于运动型车身的减重。
在高端车领域，镁质车顶与采用碳纤维增强复合材料（CFRP）的车顶相比具有相当的轻量化效果，但更具有成本优势。
镁质车顶方案能满足了各项基本碰撞要求，而且其刚度值与参考结构相当，通过FEM有限元模拟仿真分析、大量的调试和小批量样件试制等方面进行了生产可行性验证。可行的焊接装配技术包含普通点焊，MIG焊、激光焊以及常规的机械连接技术（如机械铆接、螺栓连接和胶结等）。
为了补偿钢材和镁材的热膨胀差异，将镁质车顶模块与车身进行装配时，采用胶结形式，并在B柱连接区域用螺栓进行固定。这种金属连接结构可以用自粘防尘密封条保护。
盖世汽车网：您刚才提到B柱，在这次的InCar®项目巡展上，贵公司推出了不等温热成形的B柱，什么是不等温热成形？这个产品在采用了这一技术后具备了哪些先进的工艺？
蒂森克虏伯：不等温热成形是热成形工艺的延伸，在该工艺下生产的零件，不同区域具有不同强度、不同延伸率等性能特点。在InCar®项目中，B柱采用了新开发的热成形钢MBW®1900，并用这种工艺技术进行生产。1900Mpa材料制成的零件强度比之前热成形材料所制零件的强度要高出约400Mpa。
该B柱具有跟标杆车型一样的碰撞性能，但重量减轻了22%，同时成本降低了9%，这种新工艺在产品全生命周期中减少了122kg二氧化碳排放。
不等温热成形工艺，可在一块热成形板上实现不同区域不同材料性能（依据零件功能载荷要求而定），有利于实现进一步的减重。
在热成形工艺中，锰硼钢先被加热到880℃至950℃，然后在特殊的模具中成形，紧接着快速冷却，这就使得材料有更坚硬的晶相结构。
而采用不等温热成形，热成形模具是受温度控制的，成形过程中只有B柱上部是迅速冷却，以使B柱上部具有很高的强度和较低的延伸率，这跟传统的热成型没有区别。但是在B柱下端，模具要加热使冷却速度变得缓慢，从而使得该区域具有较低的强度和较好的延伸率性能。InCar®项目通过不等温热成形工艺生产的B柱，其下部具有15%的延伸率和700Mpa的扛拉强度，而在上部具有5%的延伸率和1900Mpa的抗拉强度。最终零件的材料性能完全符合载荷工况的要求，厚度也可以显著下降。
盖世汽车网：这个不等温热成形B柱在中国有量产吗？
蒂森克虏伯：还没有。我们和鞍钢的合资工厂可以生产大多数的板材材料，但是特殊的钢材仍然需要进口。不过相信未来更多的钢材材料将实现国产化。
盖世汽车网：在您刚才的产品描述中，反复提到对二氧化碳排放的控制，蒂森克虏伯所有的产品在其开发、生产和使用过程中都会进行二氧化碳排放情况的评估和测试吗？
蒂森克虏伯：是的，InCar®项目中每个新开发方案都有类似的评估系统：零件生产期间所产生的温室气体、使用期间产生的二氧化碳排放、整个生命周期内的排放。同时也在欧盟二氧化碳法规超标排放惩罚的基础上建立了排放的货币评估机制。
在全生命周期评估考虑在生产、使用和回收期间的所有排放，还包括相关的过程如原材料的生产和制造。它能提供有价值的决策，在汽车制造和使用过程中帮助进行全面的环境保护。
盖世汽车网：据悉，凸轮轴产品上，贵公司发明了一种新型的凸轮轴模块，可以节省气缸盖加工费10欧元，降低重量1千克左右，同时还能减小阀门机构10% 的摩擦力。请为我们介绍一下产品的相关情况？
蒂森克虏伯：该创新方案的标杆是一个普通的四缸DOHC气缸盖。目前最先进的气缸盖的特征是拥有分离式的轴承盖，在加工汽缸盖轴承时，轴承盖需要在其装配位置上，然后再将轴承盖移除，以方便凸轮轴的安装。
InCar®项目中，轴承座直接安装在凸轮轴上。而在这个完全环绕在凸轮轴上的轴承座模块是平底的，可以简单地安装在气缸盖上。整个复杂工艺，包括轴承盖安装、轴承加工、轴承盖拆卸、凸轮轴插入、轴承盖再安装等都可取消。通过这个方法可以降低气缸盖的零件高度、零件重量和制造成本，并简化了制造工艺。
凸轮轴安装在一体式轴承上，因此没有可以使轴承油膜破裂的间隙。给轴承座选择合适的材料，可以减少由温度变化引起的润滑间隙波动，同时也降低了对油泵的要求。
另外，该轴承座也适用于一体式滚针轴承或者滚珠轴承。和参考方案相比，可降低阀门机构10%左右的摩擦。
在螺栓力和凸轮的扭矩变化工况下，进行基于温度的有限元分析，优化轴承的变形和应力。在一个凸轮轴的多体仿真测试系统中，测试载荷作用下的材料性能，与弹流分析结果进行耦合。通过相应的模拟仿真分析工具进行系统性分析（包括零件精度和公差控制）和成本优化。
集成式轴承座同样适用于组合式凸轮轴（个凸轮轴组件集成在一根钢管轴上的凸轮轴），只需要在标准装配过程中做一点小小的改动，这个集成的轴承座就可以安装。试验证明，这个集成模块可以实现自动装配，并已经成功在客户已有的发动机中得到验证。
盖世汽车网：今年3.15晚会上曝出部分汽车钢板生锈的质量问题，蒂森克虏伯的钢板材料主要采用的是什么成分？您如何看待目前中国市场汽车钢板材料的使用情况？
蒂森克虏伯：我们生产都是镀锌钢板。而镀锌材料是完全可以做到抵抗各种腐蚀的侵蚀的，而国内目前很多企业采用的汽车钢板并不是镀锌材料，但在美国、欧洲以及日本整车厂普遍采用的都是镀锌钢板。而采用怎样的钢板，不仅是一个防腐蚀的问题，更是一个安全问题。
此外采用什么样的钢板，与中国汽车市场发展环境也不无关系。中国的二手车市场目前占到整个汽车市场份额的只有20%左右，而且只有在一些大的城市，如北京、上海、广州等才会有这样初具规模的二手车市场，更多的三四线城市几乎就还没有形成自己的二手车市场。相比较起来，欧美的二手车市场份额已经达到了70%，因此往往欧美汽车对车身材料的抗腐蚀性能要求会更高，在欧洲汽车钢板抗腐蚀性这一项保修年限已经能够达到十年之多。
试想如果一个一手车的车身防腐性不能达到一个很高的水准，这个车在回收成为二手车后再去返工的时候，成本将会非常高。刚才提到现在中国的二手车业务只占到汽车整体市场的20%，未来如果二手车业务超过40%到50%市场份额时，相信现在所有不用镀锌板的车身在返工后将无法让再进行第二次销售，更无法和那些采用了镀锌钢板的汽车进行竞争。
