2022年1月30日，美國鋁協會發布《2022汽車用鋁技術路線圖》，詳細說明了支援鋁行業汽車客戶的短期、中期和長期研發（R&D）優先事項。確定了鋁供應商、回收商、汽車製造商、決策者、非政府組織和其他行業利益相關者之間關鍵合作的路徑和優先機會，以推動未來十年的創新。
美國鋁協汽車委員會主席、Commonwealth鋁軋製公司執行長Mike Keown表示：“從電動汽車和網際網路汽車，到自主技術和供應商可持續性，汽車行業正在經歷設計、推進、材料和可製造性方面的結構性轉變。為了適應這一時刻，鋁行業正準備向市場推出有史以來最先進的汽車合金和產品設計。這一技術路線圖詳細說明了我們今天的位置、我們的前進方向，以及具體的途徑和優先事項，這些將加速技術進步，以支援汽車製造商，因為他們認為乘用車和卡車遠遠優於當今道路上的任何運輸工具，以滿足未來十年乃至更長時期的消費者需求。”
為應對快速發展的交通電氣化的時代，美國鋁協於2021年3月召集了行業利益相關者來確定和解決當前汽車用鋁面臨的挑戰，在五個關鍵領域達成目標並確定實現這些目標的技術途徑。因此，研究起草了這份技術路線圖報告，鋁業協會把這個報告描述為“在快速發展的市場中，汽車鋁行業在展開競爭前的合作事項”，闡明瞭鋁行業共同的努力方向。
現將該報告中確定的主要技術路線摘要刊發如下：
無論是過去、現在，還是未來，鋁材是車輛結構的基本元素。從奧迪在20世紀90年代初憑藉A2和A8車型佔據主導地位，到1997年的全鋁克萊斯勒巡遊車Prowler，乃至2015年鋁合金車身F-150和更近期的捷豹首款全電動創新車型I-PACE，汽車鋁合金的設計，跨越了幾十年的歷程。
作為發展最快的汽車材料，鋁材料將推動下一代交通解決方案的設計，併成為內燃機（ICE）車輛和電動汽車（EV）工程師的首選。汽車製造商和供應商都在快速創新，以跟蹤趨勢，並應對消費者需求和全球保護地球優先事項的不斷變化的形勢。為了應對這些趨勢並與環境優先事項保持一致，鋁行業正在傾聽來自汽車製造商的有關加強合作和工程協同的呼籲，以瞭解和溝通鋁生產商近期和長期致力開發的關鍵技術。2022年汽車鋁路線圖，是鋁生產商合作制定的藍圖，它透過確定未來十年推動鋁生產的研發目標來回應這一呼籲。
汽車用路線圖的目的，是在價值鏈的各個環節詳細說明未來十年汽車用鋁產品的解決方案。鋁行業確定了幾條可持續的前進路徑，包括最佳化與車輛系統的合作、預測鋁合金效能的技術、整合零件以提高未來車輛設計效率的工藝，以及擴大鋁回收和分揀流程，以實現更環保的製造生態系統。鋁業公司共同確定了5個關鍵主題，它們有助於實現提高汽車效能和提高鋁對汽車製造商的價值的總體目標。
設計工程
設計是一個迭代決策過程，通常由基礎科學、過程設計工具、計算模型和廣泛的物理和化學性質資料支援。設計工程是路線圖的第一個專題，概述了圍繞汽車製造商和供應商之間合作的3個關鍵目標，包括提高對鋁的優勢的認識以製造更好的汽車，解決關鍵的設計挑戰，並創造具有優異效能的未來產品。
鋁行業專家將繼續與汽車設計工程師合作，以確定整個汽車專案的必要性，並在汽車的戰略領域選用鋁材，以實現生產和效能的最佳結果。在未5到10年內，鋁行業的目標，是為整個價值鏈上的設計資料協調建立開放獲取資源，最佳化材料連線流程以提高效率，併為堅固耐用的未來車輛提高鋁元件的可製造性。最終，這種合作將帶來結構設計的改進，以進一步降低車輛重量。鋁製造商也在努力制定通用規範，以便透過更大的靈活性與原始裝置製造商有效溝通。鋁行業還將促進更多研究，為成形和製造模擬開發詳細、相關和更新的材料資料。這些目標將為設計具有更高安全性、可回收性、壽命長和終端使用者滿意度的產品帶來新的機遇。
新合金與產品
長期以來，鋁的高強特性，與國防和航空航天應用相關聯。工程師必須利用從這些應用中獲得的經驗，創新下一代6xxx和7xxx合金，用於汽車領域。
該路線圖提出了幾個目標，以改善鋁合金的效能特徵，擴大特定形狀等級的研究，並提高回收能力。透過這些目標，鋁行業在鑄造和擠壓鋁型材、軋製鋁（即增強強度與可成型性）和可回收合金方面看到了機遇。該行業致力於與汽車製造商合作，重新設計合金，並開發適用於不同工藝的新合金。
有3個具體的資料驅動行動計劃，以應對新的合金和產品挑戰。首先，該行業必須為汽車OEM特定應用中的高效能要求定製合金，以滿足汽車需求。接下來關注的重點，是利用資料分析和合金效能預測建模。這項技術將改進新合金的設計和生產。最後，需要建立標準化的方法來測試、驗證效能和鑑定新材料和零部件。
未來車輛
隨著新型車輛進入市場，廣泛使用的鋁密集型電動汽車的時代即將到來。基於鋁固有的耐腐蝕性、效率和碰撞效能優勢，鋁已經為未來的車輛提供了輕量化、高強度的解決方案。DuckerFrontier諮詢公司釋出的《2020北美輕型車輛用鋁量調查和展望報告》的研究表明，隨著電氣化的發展，由於電池外殼、電機外殼和車身結構部件等應用的增加，對鋁擠壓件和高壓鋁壓鑄件的需求將顯著增加。
路線圖中定義的未來車輛目標，涉及為鋁提供最大潛力的元件和市場，包括佔據BEV市場的重要份額，以及為2025年設計的車輛做好準備，重點是重量範圍平衡。雖然主要集中於乘用車層面，但鋁行業也準備將業務擴充套件到商用和重型車輛、軍用車輛以及最後一英里運輸車輛等。與所有其它路線圖主題一樣，如果沒有關鍵性的研究，就無法實現未來的車輛目標。這些研究包括探索高成形性合金、電池元件的合金開發，以及提高BEV價值和效率的生產方法。
新一代加工技術
部件連線是汽車製造業中一項至關重要的製造技術。拋開材料層面，連線工藝在所有汽車應用中都顯得至關重要，因為它們影響車輛耐久性、噪聲振動平順（NVH）效能、操控性和碰撞能量管理。除了鑄造和擠壓等傳統制造工藝外，鋁還可以以粉末形式用於汽車零部件的增材製造。
與現有和未來車輛中的競爭材料相比，該路線圖的下一代製造目標，側重於改進製造方法，以進一步提高鋁的價值。一般來說，下一代加工技術提供了降低材料成本、提高生產質量和增強制造車間可持續性的機會。鋁行業已經經歷了鑄件創新，比如特斯拉的大型鑄造（Giga Casts）戰略，該戰略生產的Y型車只有一塊後車身部件，可替換原車輛中的70個不同零件。其它汽車製造商也在採用這種工藝來提高零部件效率。鋁行業確定了3個行動計劃，以跟隨下一代製造工藝發展的步伐，包括開發合金和軋製工藝，以提高可成形性，在製造過程中的所有步驟實時收集工藝資料，以及智慧製造實踐，以繼續創新工業4.0。
再生與可持續性
汽車應用中使用的鋁，已經含有大量的再生鋁，但仍有很大的機會獲得更多的再生鋁。在《資源、保護與再迴圈》雜誌（RCR）上發表的2020年度論文中，來自密歇根大學、福特和輕金屬顧問有限公司的專家，使用了動態物質流動分析法來估計從當今美國銷量最高的汽車中產生的鋁車身板（ABS）廢料數量。他們發現，如果按照目前的產量繼續生產，“2035年，這些車輛的鋁車身板（ABS）廢料將增加到每年約12.5萬噸，2050年將增加到每年24.6萬噸。其中的大部分廢料，將用於美國的車輛製造加工領域，而其中10%的廢料，來自注銷車輛出口或報廢車輛。”
開發下一代高速、合金選擇性、低成本的破碎鋁分揀技術，是鋁行業為迎接這一波ABS廢料做出準備的優先事項。鋁回收和可持續性的目標，包括更高效的鋁廢料回收基礎設施，提高廢料利用率，同時在所有制造階段廣泛推廣汽車鋁作為可持續解決方案。鋁行業有機會與汽車製造商合作，改善汽車報廢料（EOL）的回收，減少加工和鋁生產的碳排放，並在一個共同的基線上與競爭材料保持一致，以比較材料加工的碳排放水平。本專題中的目標，具有內在的重要性，並將與路線圖中的其它主題協同進行，譬如納入設計元素，以確保零件能夠得到有效拆卸和回收，從而幫助建立交通運輸中急需的迴圈經濟。
產業創新藍圖
如果沒有鋁生產商和整個價值鏈的利益相關者的戰略投入，這項巨大的事業就不可能變為現實。在一個充斥著供應鏈中斷、工人短缺、技術壁壘和應對氣候變化的呼聲日益高漲的氛圍中，汽車製造商、供應商和聯邦監管機構都面臨著獨特的障礙，因此鋁行業需要提供智慧解決方案來支援。美國鋁協的鋁運輸小組（ATG）很榮幸能代表致力於利用路線圖作為行業創新藍圖進行持續合作的鋁會員公司。
這一路線圖僅僅是開始。每年ATG及其成員將重新評估檔案中確定的路徑和主題，以反映市場波動、環境變化和任何不可預見的行業演變。ATG未來的所有工作，都將圍繞創新而展開，涉及設計工程、新合金產品、未來車輛、新一代鋁製造技術以及迴圈利用和可持續性。
當今社會，鋁提供了最快、最安全、最環保和增值的方式來提高車輛效能、改進燃油效率、擴大電池續航里程和減少排放。鋁工業是美國製造業的一個關鍵貢獻領域，在過去的10年中，鋁工業已經做出了40多億美元的價值投入，以支援對鋁的不斷增長的需求。鋁生產商還將團結一致，共同致力於推動可持續運輸的未來。路線圖促進了這種團結和進步，作為一份動態的、有活力的指導性檔案，將在未來10年中不斷被複審和修訂更新。
資料來源：尚輕時代
