汽车的板簧(让商用汽车更轻便、更承重、更安全——“绿色”板簧在济南迎风起势)

莱蔚特公司生产的复合材料板簧。

近日，一条国内某商用车厂家在新款重卡上使用了复合材料板簧的消息在业内引起震动。多名专家表示，复合材料板簧这一具有革命性意义的技术应用，将再一次开启商用车技术创新的新时代。一片小小的复合材料板簧得到这么高的关注，是因为它具有优于传统板簧的轻量化、承载力、绿色化和安全性等特点。先手即是机遇，复合材料板簧这片新蓝海正在济南迎风起势。

“绿色”板簧拥有良好的承载力和安全性

复合材料在汽车上应用很多，包括格栅、导流罩、保险杠、油底壳等部件，但这些部件都不是承重件。而板簧作为汽车悬架的重要组成部分，需要同时具备承重和减振功能，板簧性能决定着一款车的承载能力和减振性能。随着材料技术进步和市场规范，国内卡车经历了从多片簧到少片簧的发展过程，但在商用车上前后板簧全部为复合材料一片簧，市场上不多见。

国内复合材料学术泰斗黄家康介绍，板簧件和覆盖件不同，在运行过程中要吸收振动能量，材料要具备更好的吸能性，还要比较容易变形，但又不能太软，对材料的密度和弹性模量要求很高。通过相关计算发现，在板簧上使用纤维复合材料，相比金属材料在重量、承载性、使用寿命等方面优势明显。

为何复合板簧能够胜出?测试结果表明，同体积的复合材料板簧和金属板簧相比，在重量方面前板簧相差29.29公斤，后板簧相差46.23公斤，轻量化作用非常明显;在承载性和抗压能力对比方面，同条件同时长极限载荷压力测试，金属板簧变形量3mm，复合材料板簧为0mm;在使用寿命方面，同条件极限载荷耐久测试，金属板簧2万次失效，复合材料板簧40万次仍未失效，寿命是前者的20倍。

从物理性质上区分，金属材料属于各向同性材料，所以金属板簧很脆，在裂纹出现之后很快就会断裂;而复合材料属于各向异性材料，竹子、碳纤维都属于这种材料，韧性更好，对裂纹缺陷不敏感，即使失效也是局部失效，不会快速断裂导致车辆停驶。基于这样的材料特性，复合材料板簧不仅使用寿命更长，而且安全性更高。

年产20万条的项目落地济南

板簧是汽车悬架的重要组成部件，当前传统钢板弹簧项目，普遍存在生产工序多、设备占地面积大、能耗高、自重大等缺点，多片簧向单片簧、钢板板材向复合材料升级换代，已成为发展的必然。基于对新材料的认知和行业发展前景的预判，2021年底，专注于商用车复合材料研发生产的山东莱蔚特复合材料有限责任公司成立。

今年3月12日，以玻璃纤维为辅材的第一条复合材料板簧正式下线。

“传统的板簧是钢材的，我们研发的复合材料板簧的辅材是玻璃纤维，等应力设计让板簧整个比较轻，实现了汽车板簧的轻量化，进而带动整车的轻量化。”公司研发团队带头人，山东交通学院汽车工程学院院长、教授李伟介绍，“以轻卡货车为例，每辆轻卡用板簧4架，更换为复合材料板簧后，每辆车可减重100公斤，百公里油耗可降低0.4-0.6升，减排二氧化碳排放约1公斤。车辆降低100公斤，也意味着计重收费时，每趟可比同行多装100公斤货物，减重等于增收。”

莱蔚特研发团队成功将承重1.5吨的卡车板簧从现有的26公斤降到10公斤，这一成果在济南双创大赛上获得三等奖，并顺利拿到400多万元的成果转化基金。并且，复合材料板簧项目成功入选2021年济南市5150引才倍增计划和2022年济南市第一批新动能十强产业。

在“为汽车减重、为环保助力”的理念下，莱蔚特生产的复合材料板簧更经济，降低油耗的同时增加车辆荷载，提高车主效益，也更环保，易于加工和安装，降低了对公路的损害。

“产品一下线就得到了极大的关注。目前，我们正在与中国重汽、陕重汽、一汽集团、三一重工、山东汽车制造、五征集团、豪驰汽车等汽车厂家开展了良好的互动和推介。”莱芜交通发展集团董事长靳凤玉介绍。

目前，项目一期投资5000万元，年产20万条复合材料板簧的自动化生产线已投产，2期100万条产能的生产线正在建设中，投产后将成为国内最大的复合材料板簧生产基地。

产业基础雄厚 汽车板簧将迎来新时代

先进材料产业是国家科技进步的基石，是国民经济的物质基础，是“发明之母”和“产业粮食”。

目前，济南的宽禁带半导体材料、酚醛树脂、特种环氧树脂、高吸水性树脂、改性尼龙、粉末冶金材料、聚异丁烯等先进材料处于国际先进、国内领先水平，碳化硅晶体生长和衬底加工技术达到世界先进水平。

济南市《关于加快建设工业强市的实施意见》明确提出，实施重点突破攻坚行动，加快工业经济跨越赶超发展，并提出四个“集中攻坚”，其中之一便是集中攻坚精品钢与先进材料产品开发，推进特种功能材料、高性能金属材料、先进复合材料等先进材料工程化和商业化应用。根据规划，今年，我市精品钢与先进材料产业规模将提升至2000亿元级。

济南拥有良好的产业基础、优质的政策环境等“天时地利”，还有雄厚的研发力量这一“人和”。目前，山东大学在新材料研究领域具备雄厚的科研力量，可以为先进材料产业发展提供有力技术支持。济南大学在新型建筑材料、陶瓷材料、玻璃材料、金属基复合材料、新能源材料等研究领域取得了一批具有重大理论与工程实践意义的成果。山东非金属材料研究所从事先进复合材料研究，具有高水平研发平台，在民用复合材料方面具有产业化成果。

我国汽车板簧行业每年消耗的钢材在120万吨以上，如果将部分钢板簧替换为复合材料板簧，则可以节约社会资源，降低能源消耗、减少排放。同时，复合材料板簧的使用车型主要为商用车，据不完全统计，2020年和2021年我国商用车产销分别为416.6万辆和428.8万辆，汽车板簧材质仍以钢材为主，以此测算，复合材料板簧市场前景广阔。

同时，专家表示，在商用车行业，任何一项新技术的推广普及都需要经过市场逐步认识和接受的过程，复合材料板簧同样如此。为此，莱蔚特已经对这项技术进行了充分的试验验证。对于广大用户来说，对于轻量化技术也要不断更新认知，轻并不代表着可靠性和使用寿命的降低，真正的轻量化可通过新材料、新技术、新结构三种途径实现，复合材料板簧正是其中的一种，只要它轻得合理、轻得科学，就会被市场接受。 (文/图 本报记者 邹建明)