在全球低碳和绿色出行浪潮的推动下，新能源汽车行业正以前所未有的活力引领着未来出行的深刻变革。随着消费者对车辆性能、经济效率、环保指标及安全性日益增长的追求，新能源汽车制造商们正以前瞻性的视角，不断探索与突破，追求卓越的技术创新。作为新能源汽车的“心脏”，电池系统的安全防护问题，成为了行业内外关注的焦点。因此，如何设计出既能有效保障电池安全，又能兼顾轻量化与成本效益的车身结构，成为了摆在汽车制造商面前的重大课题。
汽车材料网获悉，近期，VAMA、GONVVAMA与优尼强强联手，共同合作开发的创新前地板正式下线，见图1。该创新产品全部采用铝硅镀层热成形钢，通过激光拼焊（Tailor Welded Blank ,简称TWB）技术和高度精密的工艺控制，将多种材料、多种厚度的热成形钢板巧妙融合，打造出既坚固又轻盈的前地板结构。该产品的推出，标志着前地板集成化技术取得突破性进展，是复杂多零件集成(Multi Part Integration™，MPI)的又一次成功案例。
作为车身底部的一部分，汽车前地板需要承载车内乘员重量，隔绝驾驶过程中路面物体的撞击及路面噪音等，因此良好的碰撞安全性能是不可或缺的，这就要求材料需要具备足够高的强度，以承受车辆行驶过程中的冲击、振动和扭转力，保护车内乘员的安全。同时，前地板的刚度对于车辆的操控性和乘坐舒适性至关重要，过强的刚度会导致车辆操控困难，过弱的刚度则会影响乘坐舒适性。
因此，在设计过程中，需要在强度和刚度之间找到一个平衡点，并综合考虑各方面因素，并采取合适的设计策略。
结构设计：通过合理的结构设计，提高总成的抗碰撞能力。例如，采用能够吸收碰撞能量的结构设计，可以减轻碰撞对车辆和乘员的伤害。
材料选择：选择具有良好抗碰撞性能的材料，可以提高总成的碰撞安全性。例如，采用高强度钢材可以提高总成的抗碰撞能力。
在传统油改电的新能源汽车车身前地板的设计中，因其三电布置需要向原有的燃油车平台让路，会导致部分结构不合理。因此，行业内全新电动汽车的前地板已逐步过渡到全新车身平台开发，其结构相对平整，但也会带来两个问题：
（1）前地板总成的刚度、模态会有所下降，需要更加合理的材料厚度分布来确保刚度和模态等性能要求。
（2）电动汽车车身底部由于布置了电池包，为了在侧面碰撞时更好地保护电池，需要前地板的侧向具有更好刚度（不变形）和承载能力（能吸能）。
因此，前地板的局部需要更大的料厚（刚度），以及应用更高强度的材料，来达到前地板的综合性能（强度、刚度和模态等），热成形激光拼焊板在材料厚度、强度选择和匹配方面的优势，无疑是电动汽车前地板设计的新选择。
此次VAMA、GONVVAMA与优尼发布的TWB前地板就主要应用于新能源汽车领域，该前地板的尺寸为1365*1493 mm，采用铝硅镀层热成形钢（PHS）Usibor®1500和Ductibor®1000作为核心材料，进一步实现了整车轻量化，从而提高续航里程（燃油经济性），降低碳排放。Usibor®1500的高强度，能够起到承载作用，Ductibor®1000强度适中，且韧性极佳，可融入软区概念。TWB集成化前地板的设计方案如图2所示，B和D区域是侧面碰撞的重要支撑点，需要有更高的碰撞支撑能力，碰撞时不变形或少变形，从而更好的保护电池包，因此选用了厚度为1.8 mm的Usibor®1500。而在F和G区域是侧面碰撞的吸能区，需要承担侧面碰撞的能量吸收作用，选用了1.0 mm的Ductibor®1000，以确保电池包壳体不变形、少变形，从而保护电池电芯的安全，避免起火。两者相辅相成实现了材料强度与厚度的灵活布局，从而在保障结构强度和刚度的同时，优化了碰撞时吸能效果。
此外，创新引入的交叉焊缝拼焊技术，确保了复杂零件的精准制造，进一步提升了产品的整体性能与可靠性。同时，基于地板整体的强度和厚度的分布，实现了前地板重量的最优分布，实现重量、成本和性能的综合平衡。TWB集成化前地板板坯样件见图3。
图2 TWB集成化前地板设计方案图
图3 TWB集成化前地板板坯样件
VAMA、GONVVAMA与优尼三方在此次合作中展现出了高度协同。
优尼凭借其在热成形数字化模拟与热冲压模具制作方面的强大实力，为项目提供了坚实的技术保障；
VAMA则以高品质的铝硅镀层热成形材料为方案的成功落地奠定了基础；
而GONVVAMA则可以提供TWB坯料的优化布料方案，并承担了激光拼焊等关键工艺的试制工作，确保了产品从设计到生产和交付的无缝衔接。
三方团队的共同努力与不懈探索，最终克服了重重技术难关，实现了这一创新产品的顺利下线，助力汽车行业的低碳和可持续发展。图4为TWB集成化前地板的首个样件。
图4 TWB集成化前地板首个样件
相比传统前地板方案，该创新TWB前地板集成化方案具有轻量化、安全环保、易于实施的特点。
在成本方面，通过集成化的TWB方案和一次冲压的方式，极大地简化了整车的生产流程，有效节约了设备投资和制造成本；在性能方面，TWB前地板满足了汽车行业对轻量化的迫切需求，并显著提高了电动汽车的抗碰撞性能；在环保方面，通过材料的最少量应用，减少冲压的次数，有效降低碳排放，助力碳中和目标的实现。
白车身作为汽车制造的重要一环，历来是主机厂和冲压厂关注的重点。得益于主机厂平台化设计战略的深入实施，包括前地板在内的下车体集成化解决方案将迎来更加广泛的应用。此次下线的创新TWB前地板新产品，具备减轻车身重量，提高碰撞性能，减少主机厂后工序焊装总成本等诸多优点。TWB前地板集成化方案为下车体、电池包等关键部件的开发提供了新思路，也将连同其它下车体集成化方案，制造更安全的车身结构，守护驾乘人员安全，赋能汽车行业创新前行。
素材来源：中国汽车材料网
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