从材料和生产工艺的研发，看通用汽车中国的开放式创新

车企在全球设置研究院已经成为一种普遍现象，通过利用当地的市场、人才、资源储备，挖掘未来5~15年的前瞻技术，完成从单点辐射到全球市场的技术普及。车企研究院往往是距离新技术最近的地方。

通用汽车在全球有4座研究院，分别位于美国密西根、加州、以色列赫兹利亚以及中国上海。上海研究院成立于2009年，主要从事先进材料、电池材料及制造、智能网联汽车技术、先进制造工艺，以及先进驱动系统研究。

众所周知，为了达到油耗标准，车企都在进行轻量化方面的探索，主要实现方法就是轻量化材料的应用。活动现场通用展示了一个轻量化展台来介绍相关成果，目前已经应用的材料有三种：

1.镁合金，2012年凯迪拉克赛威（行李舱内板）使用了镁合金部件，比铝合金内板轻1.2公斤；

2.QP980第三代高强度钢，在2015年雪佛兰乐风RV（顶盖内测前纵梁）上第一次应用，单个零件减重了20%；

3.铸造铝合金，2016款凯迪拉克旗舰车型CT6上应用了这款材料。

据工程师介绍，从材料到最终产品应用，中间要经过不断试错和验证的过程。以铸造铝合金为例，在研发获得铝合金样件后，工程师首先要镶嵌磨抛制作金相试样；随后要进行组织分析，用工业显微镜（光学信号）放大观察组织表面，观察铸造工艺可能会产生的气孔缺陷和组织结构；强度分析，通过拉伸测试分析材料的强度和韧性；利用扫描电子显微镜（电子信号），对材料做物理切割和化学分析。所有测试的结果都会反馈到铸造实验室，最终调控生产出又强又韧的材料。


▲拉伸试验

获得不同材料只是第一步，合适的生产工艺才能把材料加工成白车身，最后进一步变成产品。生产工艺创新上，通用研究院现有两种技术已经实现应用，分别为“镀锌钢板零间隙激光焊接技术”、“铝合金远程激光焊接”技术。


▲镀锌板-创新激光焊接方法

传统镀锌钢板焊接如果不进行预处理而直接激光焊接，不仅表面形态较差，而且会存在很多缺陷。据介绍，通用研发的镀锌钢板零间隙激光焊接技术通过发明特殊装置，来实现对激光路径和激光能量的特殊控制，可以在不需要对锌层预处理的前提下，将两块镀锌钢板一次性焊接在一起。

铝合金在汽车上的应用越来越多，如果使用传统激光焊接容易生成气孔和开裂，导致力学性能下降，因而目前主要是采用自成铆接等机械连接。但是这些连接方法效率低，成本高，需要用到几十种不同的钉子不同的枪。相关工程师介绍，铝合金远程激光焊接可以减少工艺的复杂程度，可让焊接速度提升3-5倍，操作空间需求降低50%-70%。

为了应对越来越严苛的排放标准，轻量化是其中一个有效的技术方案。但对于消费者来说，他们同时也会考虑是否安全，价格是否可接受，能否做出喜欢的造型，是不是耐用……反馈到材料上，都对强度、成本、耐腐蚀性提出了更高的要求。 因此研发是一项关于“平衡”的工作。

这项“平衡工作”的目的是确保新材料最大程度发挥性能，并且成功应用到产品之上。因为涉及市场和消费端需求评估，材料研发和整车生产制备，因此从研发到产品化不是单凭一己之力就能完成。

在技术介绍之外，通用介绍了现阶段如何把创新思想迅速转变成产品，也就是“开放式创新”思路。传统创新是封闭式创新，很多创新在没有变成产品。开放式创新不仅是来自内部，而是可以来自供应商、创业公司或是高校。当创新者原本资源不够，也可以从外部输入资源来把想法落地。

通用汽车中国科学研究院院长杜江凌博士在现场指出，应该很多角色一起把饼做大，而不是什么东西都自己做。例如QP980第三代高强度钢便是由通用中国研究院、合资企业合作伙伴、宝钢和同济大学一起推动在量产车上应用。

在这次多方合作中，车企更接近市场和消费者，因此清楚产品理念，可以提供更好的方向。研究院和高校合作，负责一些前瞻探索。材料企业熟悉如何在轻量化的同时保证材料的强度和耐久性。主机厂擅长设计制造工艺，了解产品化中如何评估，并且需要结合材料进行应用技术的开发。各方在新材料研发的早期就开始合作，才能把发明变成产品。