鑄造行業(yè)正面臨著深遠(yuǎn)的變化。到目前為止最大的變化是汽車電動(dòng)化趨勢(shì)。電動(dòng)汽車發(fā)展的推動(dòng)因素很多, 除了氣候變化帶來(lái)的不可預(yù)見(jiàn)后果，資源稀缺和價(jià)格波動(dòng)，還有城市化以及社會(huì)責(zé)任的承擔(dān)。重要的是，作為城市生活方式的一部分，年輕一代越來(lái)越關(guān)注可持續(xù)的交通方式。此外，歐洲委員會(huì)和歐洲議會(huì)于2009年4月23日起正式通過(guò)了減少小型汽車二氧化碳排放量的法規(guī)（圖1），這為電動(dòng)汽車打開(kāi)了發(fā)展之門(mén)，同時(shí)給汽車行業(yè)及其供應(yīng)商帶來(lái)了相當(dāng)大的壓力。該法規(guī)規(guī)定，到2021年，二氧化碳排放量必須減少到平均95克/公里。二氧化碳排放量95克，相當(dāng)于每100公里消耗4.1升汽油或3.6升柴油。如果不銷售電動(dòng)汽車，專家們認(rèn)為這些目標(biāo)值是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

汽車動(dòng)力分析

      電動(dòng)汽車的發(fā)展伴隨著驅(qū)動(dòng)技術(shù)的巨大變化，這將對(duì)鑄造行業(yè)產(chǎn)生重大影響。其原因在于,根據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的不同，一些動(dòng)力總成系統(tǒng)中的組件被取代�；旌蟿�(dòng)力汽車是鑄造行業(yè)增長(zhǎng)的推動(dòng)力，因?yàn)閮煞N推動(dòng)技術(shù)-內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)-同時(shí)應(yīng)用在混合動(dòng)力汽車中。由于空間的原因，增加的電動(dòng)機(jī)僅僅作為附加部件嵌在變速箱和聯(lián)軸器之間。

      圖2為不同驅(qū)動(dòng)技術(shù)一覽圖 - 從傳統(tǒng)的動(dòng)力總成系統(tǒng)，到混合驅(qū)動(dòng)，直至純電動(dòng)汽車。

汽車部件使用情況分析

      盡管內(nèi)燃機(jī)極其可能在未來(lái)數(shù)年將繼續(xù)被作用驅(qū)動(dòng)器使用，并將持續(xù)進(jìn)行優(yōu)化，但其作為產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)能量唯一解決方案的重要性將會(huì)降低。

      圖3展示了與電池電力驅(qū)動(dòng)相比，傳統(tǒng)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中所使用的鑄件情況。與傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)相對(duì)，電池電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組件數(shù)量顯著減少。

傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置中的鑄件

      內(nèi)燃機(jī)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中最重要的部件是發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器。車輛中大部分的鑄件都被組裝在這兩大部件中。

      對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)本身，輔助機(jī)組以及變速箱的各種組件都是通過(guò)鑄造進(jìn)行生產(chǎn)的。這包括驅(qū)動(dòng)裝置中最大的兩個(gè)組件，曲軸箱和變速箱。總的來(lái)說(shuō)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的不同設(shè)計(jì)，所組裝的鑄件超過(guò)30個(gè)（圖3）。對(duì)于內(nèi)燃機(jī)，可以減少以下部件（圖4）：

>帶集成閥驅(qū)動(dòng)模塊的氣缸罩蓋；

>冷卻液泵模塊；

>氣缸蓋；

> 進(jìn)氣集成模塊；

>曲柄連桿機(jī)構(gòu)；

>油槽模塊；

>排氣集成模塊；

>氣缸體曲軸箱；

> 控制和輔助驅(qū)動(dòng)模塊。

電力驅(qū)動(dòng)裝置中的鑄件

      與帶內(nèi)燃機(jī)的車輛相比，電池電力汽車取消了易磨損和/或成本密集型部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，變速箱和燃料箱。這不僅帶來(lái)了成本優(yōu)勢(shì)，而且至少部分抵消了電池的較大重量。帶電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力總成系統(tǒng)在最多情況下包含以下鑄件（圖5）：

>用于連接電力電子設(shè)備的插槽；

>變速箱；

>蓋板；

>外殼；

> 轉(zhuǎn)子；

> 角形連接器；

> 定子, 磁活性元件；

> 帶冷卻系統(tǒng)的內(nèi)殼。

電池外殼:

      電池是一輛電力驅(qū)動(dòng)車輛的最大部件。盡管在BEV（電池電動(dòng)車輛）中取消了大量部件，但是也存在新的應(yīng)用和挑戰(zhàn)。圖6展示了薄壁電池外殼，通過(guò)冷卻流道局部實(shí)現(xiàn)了電池調(diào)溫。

電力電子部件:

      在電力電子部件中裝有為發(fā)動(dòng)機(jī)提供電池能量所需的元件（圖7）。在所有電動(dòng)汽車中，敏感的電子元件被安裝在堅(jiān)固的外殼中。這一外殼根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由鑄件，金屬板以及部分塑料組成。通常，需設(shè)計(jì)冷卻結(jié)構(gòu)以冷卻電力電子部件時(shí)，需要使用鑄件。

變速器:

      變速器是內(nèi)燃機(jī)中最復(fù)雜的部件之一，在電動(dòng)汽車中的尺寸要小許多，也簡(jiǎn)單很多（圖8）。在電動(dòng)汽車中，變速器僅用作減速器，即，發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)高的速度被轉(zhuǎn)換為較低的速度。這種轉(zhuǎn)換通常是持久性的，因此沒(méi)有切換操作，從而不再需要離合器。

不同驅(qū)動(dòng)技術(shù)下的鑄件應(yīng)用

      本章節(jié)比較了與鑄造部件相關(guān)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)。其目的是，通過(guò)取消或增加的組件來(lái)直接比較鑄造部件的重量，從而展現(xiàn)對(duì)于鑄造行業(yè)的可能影響。

      圖9中的比較情況表明，通過(guò)電動(dòng)化，鑄件重量預(yù)計(jì)減少約35%。不同驅(qū)動(dòng)方式下，鑄件重量的直接比較顯示，經(jīng)典內(nèi)燃機(jī)到緊湊型轎車全混合動(dòng)力的改變，使得鑄件重量增加了約27%。

      通過(guò)完全電動(dòng)化，重量減少將達(dá)到52%（圖10）。圖11展示了對(duì)中級(jí)轎車中鑄件的分析情況。通過(guò)電動(dòng)化，鑄件重量發(fā)生了很大改變。在混合動(dòng)力汽車中，除了傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)之外，增加的一些部件，比如電池外殼，電力電子部件外殼和電動(dòng)機(jī)，使得鑄件重量平均增加了約21%。在完全電力驅(qū)動(dòng)的情況下，內(nèi)燃機(jī)的取消使得動(dòng)力總成系統(tǒng)中鑄件重量平均減少約44%（圖12）。

車身輕量化鑄件的應(yīng)用

      結(jié)構(gòu)件是壓鑄工藝的最新應(yīng)用領(lǐng)域。早先通過(guò)壓鑄來(lái)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)部件是不可想象的。通常，車身幾乎完全由鋼板組成，鋼板通過(guò)各種成形和連接工藝組裝成一體。而如今，材料和制造工藝的多樣性都有所增加。

      圖13顯示了車輛結(jié)構(gòu)中各種潛在的鑄造部件都比較大。為了在2021年之前將車輛的二氧化碳排放量減少到95克/公里，原始設(shè)備制造商必須減輕車輛重量。

輕量化的車身鑄件示例如下:

>內(nèi)門(mén)板；

>縱梁；

>減震塔；

>通風(fēng)裝置外殼,

>底盤(pán)橫梁,

>敞篷車支架,

>敞篷車頂蓋和

>輪轂。.

2025德國(guó)汽車行業(yè)預(yù)測(cè)

      在不發(fā)生全球政治變化的情況下，考察德國(guó)境內(nèi)電動(dòng)汽車領(lǐng)域的變化，原始設(shè)備制造商將在2021年之前, 通過(guò)相應(yīng)數(shù)量電動(dòng)汽車的投放，來(lái)實(shí)現(xiàn)聯(lián)邦政府要求的95克/公里二氧化碳排放量。傳統(tǒng)汽車將與電動(dòng)汽車并行地被保留在市場(chǎng)上，并進(jìn)一步予以優(yōu)化。

      在圖14中可以看到對(duì)全球發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)量所進(jìn)行的預(yù)測(cè)。這一預(yù)測(cè)以IHS（埃士信）公司所進(jìn)行的調(diào)查和AVL(李斯特)公司的內(nèi)部分析作為基礎(chǔ)。根據(jù)分析，2025年全球范圍內(nèi)用于不同類型車輛的內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)量將達(dá)到1億臺(tái)。根據(jù)這一預(yù)測(cè)，可以估計(jì)，到2025年，汽車鑄件的市場(chǎng)增長(zhǎng)率約為23％。不同類型車輛中，例如插電式混合動(dòng)力車和全混合動(dòng)力車，所增加的鑄造部件將使得對(duì)鑄造產(chǎn)品的需求增加。

結(jié)論

對(duì)于輕量化的結(jié)論

      到目前為止，盡可能多地采用輕量化部件，會(huì)是電動(dòng)汽車達(dá)到理想行駛里程的關(guān)鍵。

      較高的電池重量意味著可能較高的車輛重量，也就意味著在碰撞模擬試驗(yàn)中較高的車輛負(fù)載。更高的電池系統(tǒng)重量會(huì)對(duì)軸向載荷和有效載荷產(chǎn)生額外的負(fù)面影響。為此可以采用最高比例的車身輕量化解決方案。

      因此，輕量化這一課題以及利用新材料開(kāi)發(fā)新的輕量化概念將成為汽車工業(yè)中越來(lái)越重要的分支。

對(duì)于德國(guó)鑄造業(yè)的分析

      關(guān)于對(duì)德國(guó)鑄造業(yè)的影響，可以說(shuō)無(wú)論未來(lái)情況如何，產(chǎn)品類型早已發(fā)生變化�？s小尺寸和材料復(fù)合如今已影響到了那些經(jīng)典的鑄造部件，并成為電動(dòng)汽車的先行部件。不管是電動(dòng)汽車，還是混合動(dòng)力汽車都必須變得更輕，以補(bǔ)償電池所增加的重量，并延長(zhǎng)行使里程。除了電動(dòng)汽車不再需要的部件外，壓鑄工藝還提供了作為鑄造工藝滿足輕量化這一趨勢(shì)要求的可能性。由于可以實(shí)現(xiàn)極小的壁厚，通過(guò)部分復(fù)雜冷卻流道實(shí)現(xiàn)電池調(diào)溫的薄壁電池外殼和支架，顯示了鑄件的未來(lái)潛力。另外電動(dòng)機(jī)本身也具有相應(yīng)的潛力，因?yàn)檫@里也同樣能夠集成冷卻流道和其它一些功能。鑄造工藝為部件輕質(zhì)化設(shè)計(jì)提供了多種可能性。它允許高度的設(shè)計(jì)自由度，以便將合適的材料放置在合適的位置，并有助于將多個(gè)功能集成到一個(gè)部件中。對(duì)于德國(guó)鑄造業(yè)來(lái)說(shuō)，一些部件確實(shí)會(huì)在電動(dòng)汽車中消失。但是盡管如此，通過(guò)相應(yīng)的外形調(diào)整，在電動(dòng)汽車中的需求仍將存在。