鑄造行業(yè)正面臨著深遠的變化。到目前為止最大的變化是汽車電動化趨勢。電動汽車發(fā)展的推動因素很多, 除了氣候變化帶來的不可預見后果，資源稀缺和價格波動，還有城市化以及社會責任的承擔。重要的是，作為城市生活方式的一部分，年輕一代越來越關注可持續(xù)的交通方式。此外，歐洲委員會和歐洲議會于2009年4月23日起正式通過了減少小型汽車二氧化碳排放量的法規(guī)（圖1），這為電動汽車打開了發(fā)展之門，同時給汽車行業(yè)及其供應商帶來了相當大的壓力。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。如果不銷售電動汽車，專家們認為這些目標值是無法實現(xiàn)的。

汽車動力分析

      電動汽車的發(fā)展伴隨著驅動技術的巨大變化，這將對鑄造行業(yè)產生重大影響。其原因在于,根據驅動技術的不同，一些動力總成系統(tǒng)中的組件被取代�；旌蟿恿ζ�車是鑄造行業(yè)增長的推動力，因為兩種推動技術-內燃機和電動機-同時應用在混合動力汽車中。由于空間的原因，增加的電動機僅僅作為附加部件嵌在變速箱和聯(lián)軸器之間。

      圖2為不同驅動技術一覽圖 - 從傳統(tǒng)的動力總成系統(tǒng)，到混合驅動，直至純電動汽車。

汽車部件使用情況分析

      盡管內燃機極其可能在未來數年將繼續(xù)被作用驅動器使用，并將持續(xù)進行優(yōu)化，但其作為產生驅動能量唯一解決方案的重要性將會降低。

      圖3展示了與電池電力驅動相比，傳統(tǒng)動力驅動系統(tǒng)中所使用的鑄件情況。與傳統(tǒng)動力系統(tǒng)相對，電池電力驅動系統(tǒng)組件數量顯著減少。

傳統(tǒng)驅動裝置中的鑄件

      內燃機汽車驅動系統(tǒng)中最重要的部件是發(fā)動機和變速器。車輛中大部分的鑄件都被組裝在這兩大部件中。

      對于發(fā)動機本身，輔助機組以及變速箱的各種組件都是通過鑄造進行生產的。這包括驅動裝置中最大的兩個組件，曲軸箱和變速箱�？偟膩碚f，根據發(fā)動機和變速器的不同設計，所組裝的鑄件超過30個（圖3）。對于內燃機，可以減少以下部件（圖4）：

>帶集成閥驅動模塊的氣缸罩蓋；

>冷卻液泵模塊；

>氣缸蓋；

> 進氣集成模塊；

>曲柄連桿機構；

>油槽模塊；

>排氣集成模塊；

>氣缸體曲軸箱；

> 控制和輔助驅動模塊。

電力驅動裝置中的鑄件

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

>用于連接電力電子設備的插槽；

>變速箱；

>蓋板；

>外殼；

> 轉子；

> 角形連接器；

> 定子, 磁活性元件；

> 帶冷卻系統(tǒng)的內殼。

電池外殼:

      電池是一輛電力驅動車輛的最大部件。盡管在BEV（電池電動車輛）中取消了大量部件，但是也存在新的應用和挑戰(zhàn)。圖6展示了薄壁電池外殼，通過冷卻流道局部實現(xiàn)了電池調溫。

電力電子部件:

      在電力電子部件中裝有為發(fā)動機提供電池能量所需的元件（圖7）。在所有電動汽車中，敏感的電子元件被安裝在堅固的外殼中。這一外殼根據不同的結構設計，由鑄件，金屬板以及部分塑料組成。通常，需設計冷卻結構以冷卻電力電子部件時，需要使用鑄件。

變速器:

      變速器是內燃機中最復雜的部件之一，在電動汽車中的尺寸要小許多，也簡單很多（圖8）。在電動汽車中，變速器僅用作減速器，即，發(fā)動機相對高的速度被轉換為較低的速度。這種轉換通常是持久性的，因此沒有切換操作，從而不再需要離合器。

不同驅動技術下的鑄件應用

      本章節(jié)比較了與鑄造部件相關的驅動技術。其目的是，通過取消或增加的組件來直接比較鑄造部件的重量，從而展現(xiàn)對于鑄造行業(yè)的可能影響。

      圖9中的比較情況表明，通過電動化，鑄件重量預計減少約35%。不同驅動方式下，鑄件重量的直接比較顯示，經典內燃機到緊湊型轎車全混合動力的改變，使得鑄件重量增加了約27%。

      通過完全電動化，重量減少將達到52%（圖10）。圖11展示了對中級轎車中鑄件的分析情況。通過電動化，鑄件重量發(fā)生了很大改變。在混合動力汽車中，除了傳統(tǒng)的內燃機之外，增加的一些部件，比如電池外殼，電力電子部件外殼和電動機，使得鑄件重量平均增加了約21%。在完全電力驅動的情況下，內燃機的取消使得動力總成系統(tǒng)中鑄件重量平均減少約44%（圖12）。

車身輕量化鑄件的應用

      結構件是壓鑄工藝的最新應用領域。早先通過壓鑄來生產結構部件是不可想象的。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顯示了車輛結構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:

>內門板；

>縱梁；

>減震塔；

>通風裝置外殼,

>底盤橫梁,

>敞篷車支架,

>敞篷車頂蓋和

>輪轂。.

2025德國汽車行業(yè)預測

      在不發(fā)生全球政治變化的情況下，考察德國境內電動汽車領域的變化，原始設備制造商將在2021年之前, 通過相應數量電動汽車的投放，來實現(xiàn)聯(lián)邦政府要求的95克/公里二氧化碳排放量。傳統(tǒng)汽車將與電動汽車并行地被保留在市場上，并進一步予以優(yōu)化。

      在圖14中可以看到對全球發(fā)動機產量所進行的預測。這一預測以IHS（埃士信）公司所進行的調查和AVL(李斯特)公司的內部分析作為基礎。根據分析，2025年全球范圍內用于不同類型車輛的內燃機產量將達到1億臺。根據這一預測，可以估計，到2025年，汽車鑄件的市場增長率約為23％。不同類型車輛中，例如插電式混合動力車和全混合動力車，所增加的鑄造部件將使得對鑄造產品的需求增加。

結論

對于輕量化的結論

      到目前為止，盡可能多地采用輕量化部件，會是電動汽車達到理想行駛里程的關鍵。

      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中較高的車輛負載。更高的電池系統(tǒng)重量會對軸向載荷和有效載荷產生額外的負面影響。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發(fā)新的輕量化概念將成為汽車工業(yè)中越來越重要的分支。

對于德國鑄造業(yè)的分析

      關于對德國鑄造業(yè)的影響，可以說無論未來情況如何，產品類型早已發(fā)生變化。縮小尺寸和材料復合如今已影響到了那些經典的鑄造部件，并成為電動汽車的先行部件。不管是電動汽車，還是混合動力汽車都必須變得更輕，以補償電池所增加的重量，并延長行使里程。除了電動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要求的可能性。由于可以實現(xiàn)極小的壁厚，通過部分復雜冷卻流道實現(xiàn)電池調溫的薄壁電池外殼和支架，顯示了鑄件的未來潛力。另外電動機本身也具有相應的潛力，因為這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化設計提供了多種可能性。它允許高度的設計自由度，以便將合適的材料放置在合適的位置，并有助于將多個功能集成到一個部件中。對于德國鑄造業(yè)來說，一些部件確實會在電動汽車中消失。但是盡管如此，通過相應的外形調整，在電動汽車中的需求仍將存在。