用系统工程捕获铝材料在汽车应用中的潜力

长期以来，铝是航空航天、欧洲汽车设计和其他行业的首选材料，由于它的高强度重量比、轻重量和耐腐蚀性能，它正迅速被北美汽车设计师们所接受。然而，铝的特性不同于钢，它需要一个系统工程方法来释放最大的价值。

系统工程为一个共同目标提供了一种开放式的思想交流:开发一种最能实现功能和规则相关设计目标的铝合金，同时优化制造效率以满足成本和时间轴的要求。

由此带来的改进正在催化下一代铝合金的开发，其功能和成本正在提高全球汽车制造商的盈利能力。

系统工程是如何工作的

在传统的工程场景中，材料创新是使用瀑布式方法开发的，在这种方法中，各种工程功能都以线性方式处理。如果在引导阶段出现了一个障碍，那么必须对多个步骤进行重新跟踪，以找到并纠正根本问题，为开发过程增加时间和成本。

系统工程采用了材料开发的生命周期观点。它将研发、生产和管理工程师融入到一个团队中，负责设计和管理客户驱动的解决方案。这个跨学科的工程师团队从一开始就合作，缩短了市场的时间，并提高了对客户目标的响应能力。

功能设计

在系统工程中，材料开发工程师与内部的汽车设计团队紧密合作，以清晰地定义设计的每个功能元素。例如，汽车可能需要基于钢结构轮廓的尖锐线条，大幅降低整体重量，高水平的抗冲击性和/或最佳可回收性。

同时，材料合作伙伴的生产工程师提供与实现设计师目标相关的生产变量的输入。通过权衡各种模具设计、冲压工艺或尺寸控制的优缺点，一个有经验的生产工程师可以帮助优化生产过程，提高操作效率和性能。

系统成本

在一个典型的汽车场景中，在设计、开发和制造过程中评估了超过300个固定和可变成本。在系统工程团队中，有知识的成本分析人员使用行业公认的模型来评估每个可想到的选择对总生命周期成本的影响。例如，材料的成形性特征的成本增加变化可能被生产过程中的适应性所抵消。

前进

一旦汽车制造商确定环境重量要求排除了使用钢材的可能性，下一步就是用铝制处理器进行评估可用的选择。通过一个采用系统工程方法的材料处理器，一个汽车制造商可以获得重量轻，耐腐蚀和高强度重量比的好处。

成本分析

内部门的5000系列材料和外板的6016系列合金的组合现在最常用，但新的6000级可以满足内门的成型要求。应用行业公认的成本模型显示，在考虑所有因素的情况下，使用6000内部和外部面板的门设计可以产生轻微的重量和成本节约。

冲压优化

与钢相比，铝具有非常快的应变硬化反应。在设计时必须特别小心，允许最大限度地伸展外板。此外，新的高成型性能的铝支持单合金闭包概念。通过模拟和实际的冲压试验，可以实现类似的、有时甚至是高级的成形性。

其他考虑

即使需要成本、成形性和表面质量，也应评估其他影响，以优化整体关闭系统的需求。例如，可焊性/连接行为、腐蚀控制和摩擦学规范，是其他需要详细评估的关键因素。