輕量化技術長期以來一直是，而且肯定會繼續是汽車、航空航天工程、造船和許多其他行業的支柱。更輕的材料和組件也有助于減少導致氣候變化的排放。但較輕的選擇更貴，而且相對高昂的成本阻礙了它們的采用。由于一個由汽車制造商、供應商和研究機構組成的聯盟的努力，這種情況即將改變。稱為聯盟和協調由戴姆勒和弗勞恩霍夫研究所結構耐久性和系統可靠性磅力,這個項目也為設計師一些好消息:事實證明,完全有可能構建組件輕33%的額外的成本每kilogram-saved不到3歐元。

如果我們想應對氣候變化，我們就必須遏制汽車的有害排放。一種方法是制造更輕的汽車。汽車制造商在這條路上走得很慢，因為輕型部件價格昂貴。對于經濟型汽車來說，它們實在太貴了。如果輕量化設計成為主流，并成為安裝部件的主要組成部分，工程師們將不得不設法降低價格。

二氧化碳排放量減少了25%

這正是眾多參與歐盟負擔得起的輕型汽車聯盟項目或短期聯盟的合作伙伴所要做的。他們發掘了節約的潛力，開發了技術以抓住最有希望的機會。六個主要的汽車制造商，六個零部件和材料供應商，以及各種研究機構參與了這個由戴姆勒和位于達姆施塔特的弗勞恩霍夫結構耐久性和系統可靠性LBF研究所協調的項目。弗勞恩霍夫LBF的知識管理主管Thilo Bein教授說:“我們共同努力，證明了低成本的輕量級設計是可行的。”作為指定的項目秘書，他負責聯系合作伙伴，跟蹤結果，組織會議等。“我們成功地將單個部件的重量降低了30%以上，從而將它們在二氧化碳排放中所占的比例降低了25%——每個部件的成本平均只增加了2.67歐元/公斤——這對汽車制造商來說是可以接受的。”該項目的倡導者發現，如果從一開始就考慮二氧化碳和能源平衡，成本甚至可以更低。

設計第一，連接最后

弗勞恩霍夫LBF的科學家們所做的不僅僅是幫助協調這個項目。他們還將自己的研究技能運用到零部件的設計中。工程師必須從下至上地優化汽車零部件的所有新材料。他們微調這些部件的重量、壁厚和自然頻率，這些對控制噪音非常重要。為此，常采用有限元法。以擋泥板為例。它的設計者將首先創建一個虛擬模型，然后將其劃分成許多小單元來計算和優化這部分的物理行為。這些模型的缺點是它們非常復雜。“這就是為什么我們在弗勞恩霍夫LBF開發了一個參數化模型，極大地簡化了這個過程，”Bein說。這些專家簡化了模型，降低了模型的復雜性，同時保留了重量、固有頻率或壁厚等參數。這個簡單的模型用于優化參數，然后這些參數又回到原來的有限元模型中。“這種多參數優化可以在早期的概念階段和后期的詳細設計中使用，”Bein說。研究人員在一個歐寶前端組件的虛擬演示模塊上測試了他們的方法，發現這是一個很大的幫助:它使組件的設計具有更少的迭代步驟，并提供了實現目標參數的更好方法。

加入方法也在聯盟計劃的議程上。它們將以安全可靠的方式連接輕量級組件。開發工作確定了14種不同的合適的連接過程。當需要測試結構耐久性時，弗勞恩霍夫的專家們拿出了他們的專業知識。他們的任務是研究將鉚釘與粘接劑結合在一起的混合連接過程，他們讓類似部件的樣品經受各種循環載荷，以確定接頭的耐磨性。弗勞恩霍夫LBF的研究人員還測試了一個塑料豐田車底的結構耐久性。兩項測試的結果都很好。

這個項目已經結束了，但該財團決定將其研究擴展到其他領域，因此后續項目正在籌備中。“這些成果將在未來幾年流入產品開發領域，”貝因信心十足地表示。