减肥似乎是每个人都在考虑的事情。但是，尽管轻量化是大多数原始设备制造商的首要目标，但沙特基础工业公司(SABIC)创新塑料业务的迈克尔•吉尔伯特(Michael Gilbert)表示，通过零件整合来降低系统成本也很重要，可持续性也是如此。SABIC工程树脂集团总经理Gilbert表示:“我们正在做大量工作，为客户提供更可持续的解决方案。其中很大一部分是用可回收的热塑性塑料取代不可回收的热固性塑料。吉尔伯特说，热塑性塑料本质上更易于加工，使工程师能够创造独特的形状，并更容易地整合系统中的部件数量。

oem将继续尝试设计更轻重量的车辆，以提高燃油效率，并满足缩短停车距离的规定。密歇根州特拉弗斯城Century 3/Plus LLC (Century)业务发展经理吉姆•麦克马纳斯表示:“我们发现46%的商业卡车运输市场认为轻量化极其重要或非常重要。”

不断上涨的燃料价格将继续推动对燃油效率和轻量化的需求，以及未来的政府法规。英国伦敦塔塔钢铁欧洲公司吊装和挖掘铅客户技术服务部的Dominic Hill表示，未来的立法将开始关注车辆本身。“下一代立法将在未来三到四年出台，可能会关注二氧化碳的含量₂你在实际使用车辆时才会产生能量。”

为了满足他们各种各样的需求，原始设备制造商和部件制造商求助于材料供应商，以帮助他们制造能够满足他们所有需求的部件和系统。对于材料供应商来说，被拉向如此多的方向，以满足各种有时相反的要求，这是一个挑战，但这也带来了一些独特和创新的解决方案，并扩大了制造商以前没有考虑过的材料的供应。

高强度钢

由于高强度钢的强度和耐久性，高强度钢在结构或支撑应用中表现良好，它们将承担重量或提升物体，以及冲击和磨损应用，如卡车床身。SSAB Americas首席商务官Jeff Moskaluk表示，钢的应用通常取决于它的合金结构。Moskaluk说:“这是钢铁的化学成分和材料的制造过程的结合。”“这不仅是食谱本身的问题，也是你如何烘焙的问题。”

然而，制造出强度、耐用性和减重相结合的钢材并不容易。塔塔钢铁的希尔表示:“材料开发的主要挑战在于，人们同时想要不同的东西。”“挑战在于同时向五个不同的方向发展。”他说，如果客户想要的只是一种强度更高的钢，那么添加更多的合金就很容易得到想要的效果。但是，由于他们还想提高焊接性和韧性，开发这种钢变得更具挑战性。希尔说:“为了提高强度，你在冶金中添加的材料自然会在可焊性、可成形性、延展性和韧性方面做出妥协。”

传统上，在钢中添加碳是为了使其更坚固，但这使钢的可焊性降低，也降低了钢的韧性。混合不同的合金体系是钢铁制造商可以创造出满足客户不同需求的产品的一种方法。希尔说，塔塔钢铁公司还研究铬含量和不同类型的钢，比如硼钢。和Moskaluk一样，Hill也指出了找到化学和材料加工的正确组合以创造满足客户应用需求的产品的重要性。钢的冷却温度和速度是决定其性能的关键因素。“从根本上说，钢比其他金属更灵活，因为它有大量的相，每个相都有不同的性质，”希尔说。“如果你用不同的速度冷却钢铁，你会得到完全不同的产品。”

对于可能考虑使用高强度钢的制造商来说，高强度钢的成本通常是一个问题。Moskaluk说，虽然高强度钢似乎比低碳钢更贵，但重要的是要看看钢将用于的应用的总维护成本和寿命周期预期是多少。从长远来看，高强度钢实际上更具有成本效益，因为客户不需要像碳钢那样购买那么多的钢材来获得相同的刚度和强度。它还能更好地承受严酷、磨蚀或恶劣的操作环境，减少维护时间和成本。Moskaluk说:“如果你的设备在更换之前可以工作2000小时而不是800小时，这是一件大事。”“如果你能把它建造得足够坚固，可以运行四五年而不是两三年，(这对设备的整个生命周期很重要)。”

金属基复合材料

尽管金属基复合材料(mmc)自20世纪50年代以来就已经存在，但它们还没有在重型汽车行业找到立足点。然而，在过去的几年里，对轻量化的兴趣增加，已经开始引起对这种材料的更多关注。mmc通常是陶瓷和铝的组合，尽管也有陶瓷和镁mmc。因为铝的密度比铁低2.5倍，重量轻，而且它的吸热能力是铁的3倍，这在制造盘式制动器等零件时非常重要。由于铝是一种密度较低、硬度较低的材料，为了耐磨，添加了碳化硅陶瓷;它还有助于在高温下保持高性能。REL的Halonen说:“当刹车变热时，铝中添加的陶瓷可以提高材料强度和尺寸稳定性。”

MMC部件的制造方法有很多种。REL采用功能梯度法，在制动器摩擦界面上放置较高的陶瓷浓度，并在不需要的区域降低陶瓷浓度。对于制动转子，较高浓度的陶瓷用于转子的外周，较少的陶瓷朝向中心。在制动盘上，其外围旋转速度最快，温度最高，这有助于在长时间制动过程中提供稳定性，并消除制动抖动和转子翘曲。功能梯度消除了MMC和无增强铝合金之间的刚度和热膨胀系数(CTE)的强烈对比。

另一方面，Century使用了一种被称为选择性强化的方法，即将MMC放在需要的地方。麦克马纳斯说:“我们所拥有的这项技术就是将铸铁和钢的特性添加到零件中需要的地方。”例如，在制动鼓上，Century将创建一个由铝渗透的陶瓷箍;陶瓷的海绵状孔隙吸收铝，形成金属基质。这个MMC箍将成为滚筒的内磨损面，而其余部分将由铝制成。麦克马纳斯说:“最终，制动鼓的磨损面积是真正耐磨、坚硬和坚固的。”“它有铸铁的特性。”制造整个制动鼓的MMC，被称为100%加强MMC部分，也不会起作用。McManus表示，对于这种特殊的应用，加工成本将高得令人望而却步，而且完全采用MMC将消除在高刚度铝MMC周围使用延展性铝的优势。

mmc可以用于各种类型的部件，“基本上是工程师想要在不损失刚度、耐磨性和强度的情况下减轻重量的任何部件，”麦克马纳斯说。Halonen补充说，对于重型卡车来说，MMC部件最适合那些在满载前就变重的卡车，比如散装搬运车。REL和Century都将MMC工作重点放在制动部件上，因为原始设备制造商对节省车辆轮端的重量非常感兴趣，因为有弹簧质量和非弹簧质量的概念。McManus说:“当你在车轮端节省重量(非簧载质量)时，它会对车辆其他部分(簧载质量)产生量化影响。”“你通常可以在车轮端节省一磅，从数量上来说，这意味着汽车可以再减轻4磅的重量。”他说，这就是为什么这么多汽车的轮辋和轮毂都是铝制的，还有塑料部件。

当原始设备制造商使用MMC部件时，重量的节省可以真正开始增加。世纪已经制作了一个16 1/2英寸x 7英寸的滚筒原型，用于7到8级卡车的后轴。MMC制动鼓重62.5磅，而同样尺寸的铸铁制动鼓一般重113磅。麦克马纳斯说:“每个轮端可以减轻50磅的重量，相当于每根轴减轻100磅。”

塑料

在过去的几年里，随着塑料的强度和减重特性的提高，塑料越来越多地进入到汽车设计中。沙特基础工业公司的吉尔伯特说:“我们将继续致力于生产塑料材料，以提高强度重量比。”为了实现这一目标，SABIC一直在扩大其产品组合，包括LEXAN聚碳酸酯树脂和共聚物，这些聚合物具有更好的耐候性、更好的抗冲击性和更高的流动性。

流量是塑料结构的一个重要方面，因为更高的流量为客户提供了更大的设计灵活性。吉尔伯特说:“改善塑料材料的流动可以让熔融材料在冷却前流过更长的空间，这样(制造商)就可以制造更大的部件。”沙特基础工业公司(SABIC)为客户提供塑料颗粒，这些颗粒被加热，直到变成熔化的材料，被推入模具，以创造特定的形状或几何形状。吉尔伯特说:“你可以采用一些非常独特的几何图形和形状来创造特定客户想要达到的风格。”这对于希望整合车辆或特定系统中的部件数量的原始设备制造商尤其有帮助。

吉尔伯特说，沙特基础工业公司一直在研究可以在塑料中加入哪些类型的填料，以提高塑料的刚度和强度，同时还能满足轻量化的要求。吉尔伯特认为碳纤维填充塑料是一个有前途的领域，因为它们具有“令人难以置信的强度特性”。

由于可持续发展对沙特基础工业公司及其客户来说是如此重要的一个方面，该公司一直致力于开发更多的“绿色”产品，例如Valox iQ树脂，一种由升级回收的塑料瓶制成的聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)树脂。作为制造塑料材料的原料，SABIC的专有工艺使该公司能够使用高达65%的消费后塑料废物，“(这)可以显著减少碳足迹，比其他工程树脂低50%至85%，”吉尔伯特说。通过这个过程，塑料瓶的寿命可以从几周或几个月增加到几十年，这取决于它的应用。

沃尔沃卡车最近开始将Valox iQ树脂纳入其2012年重型卡车平台。(请访问oemoffhighway.com/10688832阅读沃尔沃使用Valox iQ的更多信息。)该公司将卡车侧风偏转系统上的金属支架换成了Valox iQ树脂制成的支架。吉尔伯特表示，除了可持续发展的优势之外，沃尔沃还能够通过使用PBT树脂而不是金属来减轻重量，以及制造支架和组装系统所需的步骤数量。“有成本优势、制造优势和零部件整合，”吉尔伯特说。“这是一场全面的胜利。”

沙特基础工业公司一直致力于其他可持续发展工作，包括将颜色成型为塑料，以消除二次涂层步骤。这有助于消除或减少组件所需的油漆量，以及与之相关的挥发性有机化合物(VOCs)。

铁

SiboDur——“Si”代表硅，“bo”代表硼，“Dur”代表耐用性——是一种超高强度铸造球墨铸铁材料，通过在需要的地方只铸造精确数量的材料来帮助制造商减轻重量。由Georg Fischer AG开发，Grede Holdings LLC, Southfield, MI被独家授权在北美生产SiboDur。Grede业务发展总监Jeff Nichols表示:“在给定载荷路径的给定部件上存在高度应力集中，那么我们可以充分发挥SiboDur的力量和成本价值。”“对于我们的客户来说，这将具有特定的价值，因为他们有兴趣在高应力、高扭矩、高负荷应用中降低成本和质量。”

例如，由SiboDur生产的卡车支架后轴可以减轻18%的重量;原来的钢焊接版本重26公斤，而SiboDur轴重21.3公斤。这意味着通过只在必要的地方放置材料，可以减轻4.7公斤的重量，并且仍然保持这种安全关键部件所必需的强度特性。通常情况下，为了减轻重量，制造商被迫做出权衡。以铝为例，它为oem提供了大量的节省，但迫使他们放弃抗拉强度，设计包络空间，并可能增加成本。另一方面，SiboDur不仅强度是铝的三倍，而且还提供了延展性、抗拉强度和伸长率高达20%的良好平衡。尼科尔斯说:“你不能同时减轻重量和减少力量。”“我们的目标是通过设计优化效率来保持或增加组件强度，并降低质量，这正是SiboDur材料特性允许我们做到的。”他还指出，由于SiboDur是一种铸造材料工艺，它提供了更多的设计自由度。“(它)为新的创意和设计打开了大门。”

西博杜尔也有它的环境效益。尼科尔斯说，与钢、铝或镁相比，Grede的铁工艺对这种材料的二氧化碳排放量最低，而且它是100%可回收的材料。Grede还重复利用了加工SiboDur时产生的废料。生产铸件所需的浇口和冒口被重新熔化，然后用于生产下一批材料。尼科尔斯说:“我们用于原材料合金的大部分基本材料来自回收产品。”

在选择使用哪种材料时，oem必须牢记许多因素，最重要的是该材料将用于何种应用。所有材料供应商都同意，与客户合作是确定哪种材料最适合他们的需求的最佳方式。Grede的Nichols说:“这是关于在早期设计概念化阶段更聪明地与我们的客户一起工作。”“我们越早参与进来，作为客户和供应商合作伙伴，我们就能越早实现质量(节约)和设计优化。”