Future of Automotive Design amp; Materials

Trends and Developments in Design and Materials

1 INTRODUCTION

Design and Materials are two different worlds and still strongly related. Each very different in their being and both equally important in shaping the physical world around us. Design creates products and products are made of materials. Design gives functions to products and materials are chosen and formed to best incorporate those functions. Design can also relate to graphics and the virtual world observed on displays or advanced visualization techniques. This trend study however focuses on Design of the physical world, shaped in 3D. And since this trend study originates from the Automotive Technology Centre the subject of this focus is on automotive products

The Automotive Technology Centre is the cluster organization of the Dutch Automotive sector. The goal of the ATC is to stimulate innovation and cooperation in order to strengthen en grow the automotive industry in The Netherlands. The ATC has five fields of action of which Design amp; Materials is one; the others being Vehicle Efficiency, Electric Mobility, lsquo;Smart Mobilityrsquo; and Manufacturing amp; Logistics.

These fields of action represent the strengths of the Dutch automotive sector and the areas that are vital for futureautomotive development. To shine a light on the future the ATC has taken the initiative to produce trend studies on each of these fivesubjects. This report concludes the range. The other reports are available at the ATC.

Design has become a stronghold of the Dutch economy. The creative industry in The Netherlands has acquired an international profile in different markets as furniture, fashion, TV programs and gaming. Dutch Design has a meaning of a new way of looking at things, down to earth, out of the box and often with a touch of humor. The Netherlands have many design education institutes and Dutch design graduates have found their way to make a career at international automotive Design studios. Others put their design creativity to work in product planning, engineering or product management. New is the design of the virtual world . The Netherlands is strong in game design and design of Human Machine Interface (HMI) displays.

Design is more than shape. Design is product creation.Materials are an important part of the Dutch automotive industry. The Netherlands is home to a number of large raw material suppliers like Corus, DSM, Sabic, Styron, Dow or Akzo Nobel and an industry for advanced semi manufactured materials and components.

There is a synergy to be explored between these two fields of expertise. Both show strong developments. There are trends that relate to both and are important for future automotive innovations. However the two subjects are different enough to also have their own specific trends. Therefore this study, in its different chapters, first describes the current situation and future trends for Design and Materials separately and subsequently in combination.

2 CURRENT SITUATION

The automotive industry is always on the move. It is a world of constant change and improvement. In this light a description of the current situation is a snapshot of where the current trends have led to. There are short lived trends and trends of today that will continue long into the future. Sustainability is such a long term megatrend. It determines most automotive developments including those on Design and Materials. Sustainability has been a major driver of innovation for decades and will continue to be for the foreseeable future. It reflects on almost every chapter of this report, but to structure this report aspects of sustainability are (mainly) handled in the chapter Future trends. Design This chapter describes the form this study most relevant aspects of the current situation in automotive Design, first from an international perspective and secondly focused on the situation in The Netherlands.

2.1.1 International

bull; Technology as driver

Designers are looking for new possibilities and technology can provide what they are looking for. New technology can be an option, it can also be a mandatory road to follow. LED technology is an example of the first, aerodynamics of the latter. Technology is a driver for Design.

bull; LED technology LED

Lights are very important styling elements on the exterior of a car. They started as true add-ons, mounted on a bracket, were than fluently integrated in the body shape and today stand out enormous design freedom in arranging multiple small light units into strings or clusters. The looks in the dark, when lighted, become more important than during daytime. Some brands started to use lights this way to make their as true eye catchers dominating the front end. Chromed lighting cars very recognizable. LEDs are very energy efficient and technology is dressed to its best behind full transparent glass. The design in no longer the shape of the body, but in the interior of the light; the bulb, the lenses. LED lighting adds an add to fuel economy but the benefits in styling and image seem to have gained more importance then the functional benefits and outweigh the on cost.

bull; Aerodynamics

Aerodynamics have been very important in car design since the fifties. First as a gimmick, later as a serious means for fuel efficiency. The ideal aerodynamic shape is still that of droplet, but technology has found ways of making aerodynamic shapes of much more diverse nature. Aerodynamics no longer makes all cars look alike. It is now clear that much can be gained by attention to detail (gaps), underbody. Huge wings or spoilers have been replaced by a subtle radius in tailgate design to free the airflow. Higher seating position have decreased aerodynamics as have done the larger grille openings to accommodate the higher need of air of modern high performing engines. Ac

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

汽车设计与材料的未来

设计与材料的趋势与发展

1介绍

设计和材料是两个不同的世界，仍然密切相关。他们的性质都非常不同但是都对塑造我们周围的物质世界同样重要。设计创造产品，产品由材料制成。设计赋予的功能，以产品和材料的选择，以最好地形式展现将这些功能。设计还可以涉及到图形和显示或先进的可视化技术。然而，这一趋势研究着重于物理世界的设计，三维成型。而且，由于这一趋势的研究起源于汽车技术中心，这个重点的主题是关于汽车产品。

是荷兰汽车行业的集群组织。汽车技术中心的目的是为了刺激创新和合作，以加强连接在荷兰长大的汽车行业。汽车技术中心有五大领域行动，设计与材料是其中的一个;其余为“车辆的 使用效率”，“电动交通”，“智能移动”和“制造业与物流”。 这些行动领域所代表的荷兰汽车领 域的优势，而且对未来汽车发展至关重要。为了照亮未来，汽车技术中心已主动作出了五个领域趋势研究。该报告总结范围广泛。其他报告可在 ATC 获得。

创意产业在荷兰已经获得了国际形象，在不同的市场如家具，时尚，电视节目和游戏 “荷兰设计”有意味的看事情，脚踏实地，开箱即用，并往往带有幽默感。荷兰 有许多的设计教育机构与荷兰设计的毕业生已经找到自己的方式在国际汽车设计工作室做出一番事业。其他人把他们的设计创意运用在产品规划，工程或产品的管理工作。新的是虚拟世界的设计。荷兰强在游戏设计和人机界面（HMI）显示设计。设计是多形。设计是产品创新。

荷兰一些大型原材料供应商的大本营，如 Corus公司，帝斯曼，沙特基础工业公司，斯泰隆，陶氏和阿克苏诺贝尔和业界先进的半导体制造材料和部件企业。

专业知识间的协同作用有待探索。都显示出强劲的发展势头。有迹象表明，趋势与两个领域相关联并且对未来汽车创新至关重要。但是这两个科目都存在很大差异，也有自己特定的趋势。因此本研究用了不同章节，首先介绍了分开介绍当前的形势和设计与材料未来的发展趋势，然后逐渐结合起来讲。

材料是荷兰汽车产业的重要组成部分。荷兰一些大型原材料供应商的大本 营，如 Corus 公司，帝斯曼，沙特基础工业公司，斯泰隆，陶氏和阿克苏诺贝尔和业界先进的半导体制造材料和部件企业。

这两个领域的专业知识间的协同作用有待探索。都显示出强劲的发展势头。有迹象表明，趋势与 两个领域相关联并且对未来汽车创新至关重要。但是这两个科目都存在很大差异，也有自己特定的趋势。因此本研究用了不同章节， 首先介绍了分开介绍当前的形势和设计与材料未来的发展趋势，然后逐渐结合起来讲。

2现状

汽车行业总是在前进。它是不断变化和改进的世界。对当前状况的轻描淡 写只是对发展趋势方向的快照。有短命的趋势，今天的趋势将长期持续到未来。可持续发展是一个如此长期的大趋势。它决定了大多数 汽车的发展，包括那些在设计和材料。可持续发展一直是创新的十年的主要驱动力，并将在可预见的未来继续延续。几乎每章本报告反 映了这种情况，但构建可持续发展的这方面报告（主要）由“未来趋势”章节处理。

2.1设计

本章介绍的形式是本研究在目前的情况下汽车设计最相关的方面，首先从国际角度来看，其次集中在荷兰的状况。

2.1.1国际

bull;技术为驱动

设计人员正在寻求可以为他们提供所期待的新的可能性和技术。新技术可以是一种选择，它也可以是一个强制性的道路去遵循。LED 技术是第一个例子，空气动力学是另一个。技术是设计的驱动。

bull;技术

灯在汽车的外观是很重要的造型元素。他们开始作为真正的附加组件，安装在一个支架上，较流畅地集成在机身造型，今天作为汽车前后端夺人眼球的突出元 件。镀铬的照明技术是到其背后全透明的玻璃最好的装饰。设计不再局限在车身外形，还有内饰光，灯泡，透镜。 LED 照明大大增加了设计的自由度，安排多个小灯组为字符串或集群。当点亮的时候，在黑暗中看起来变得比白天更为重要。一些品牌开始使用灯光的这种方式来使他们的车非常容易辨认。 LED 是非常节能，并增加了燃油经济性，但是造型的效益与视觉感受看起来获得更多重视，然后才是功能效益并且超支。

bull;空气动力学

自五十年代起，空气动力学已经对汽车设计非常重要。首先作为一个噱头，后来作为提升燃料效率的手段。理想的气动外形仍然是液滴形的， 但技术已经发现更多不同性质的空气动力学形状的方法。空气动力学不再 让所有的汽车看起来相似。现在很清楚的是，很多可以通过对细节的 关注（缺口）来获得，车底。巨大的翅膀或扰流器已被精妙半径的尾门替换用来释放的气流。更高的座椅位置已经削弱空气动力学因此做了较 大的进气格栅开口，以适应更高空气需求的现代高性能发动机。在格栅活性叶片一起使用时用来减少开口，能够提高空气动力学（福特 focus2011）。

bull;立法

最新行人保护法决定要使用较软的前端，它的撞击危害较小。这就要求硬钢动力总成与外皮由更大的空间。这就是我们之所以看到今天汽车前段打悬梁的一个原因。对引擎 罩来说同样使用，它不仅改变了车的轮廓，还启发了现代车中经常看到的垂直大灯的使用。

bull;宽阔

更高的舒适性要求的客户今天被翻译成更宽敞。这大大影响了汽车的设计。汽车已经变得更大（10 厘米）高（10 厘米）来创建内部空间（和相适应安全技术）。比较新款和老款的迷你。宽敞的感觉可以通过光线。玻璃面已经扩大。今天的天窗意图让光线 进入而不是空气出去。雪铁龙毕加索引入前端立体屏幕技术。

2.1.2荷兰设计

bull;教育

在过去的二十年里，荷兰已经在所有层次的设计开发了 一个强大的教育基础设施。三个荷兰科技大学进行工业设计研究。爱恩德霍芬设计学院已经在概念设计获得国际声誉。其他许多院校 运作工业设计学士项目，代尔夫特理工大学已在汽车设计大师轨道。设计研究受到高中毕业生热烈的欢迎。他们繁荣的程度，其中的一个，在代尔夫特理工大学工业设计系号召众多为了处理生源通量；这对一个技术大学是一个例外。

bull;荷兰设计的角色

荷兰设计以家具和时尚闻名。这是一个运动在 Salone Del 移动在米兰著名的品牌从 A. Marcel Wanders 和Maarten Baas 和 Piet Boon 和 Piet Hein Eek Droog 设计卧室设计。在时尚界 Victoramp; Rolf 巴黎的高级时装 和 Marlies Dekkers不在同一的市场。荷兰设计师也在国际汽车界享有声誉。世界上两个最著 名的设计工作是目前被荷兰人占据： Adrian van Hooydonk 是宝马设计总监和 Laurens van den Acker 在雷诺有相同的位置。更多的荷兰设计师在欧洲及其他 地方汽车设计工作室工作。他们致力于汽车，卡车，摩 托车设计工作，也在汽车供应工厂如 Johnson Controls 和 Inalfa 工作 一个汽车设计师的作用是将品牌形象，遗产和文化为适应它的时间而不是创建自己的个人风格的设计语言。汽车设计与民族文化有很强关系。有法式设计，斯堪的纳维亚设计，德国设计。随着大全国汽车 OEM 却没有没有荷兰设计的汽车。然而，设计师的角色会 对品牌的设计产生巨大影响。Harm Lagaay 在保时捷设计的 911 创造了它今天的标识。Fedde Talsma 革新了沃尔沃的设计和 Laurens van den Acker 用新自然激发的概念车让了马自达的外观焕然一新。从英国知名设计评论家史蒂芬贝利的一句话：“近期 汽车设计的趋势的一个最大特点是它正被荷兰接管“。英国人毫不掩饰的讽刺只留下注视。

2.2材料

本章介绍了 与汽车材料方面有关的研究，首先从国际角度来看，随后聚焦荷兰的状况。

2.2.1国际

当谈到为汽车材料研发时，大多数努力都在形成与使用材料为使汽车更轻。尽管如此，汽车已经在近三年间大 大增加了重量，因为增强的安全要求和规格（俗称舒适空调）。这是一个巨大的挑战去弯曲这曲线和有效减重为了满足未来排放法规。 动力总成是最有效的方式，但是减重也是相当有用的。研究表明，根据汽车的类型与驾驶周期，10%的质量减少涉及 3%到 7%的燃料消 耗。越多的燃料效率越高发动机就越小。平均一公斤减重发表 10gr CO2 /公里。减重通常会有成本处罚。行业使用目标的最大euro;每公斤 5 作为一个经验法则。在汽车这一非常敏感的价格部门目标的容量的去euro;2,5 /公斤。

bull;高强度钢

为了安全，于单手操作和减重冲动来满足对车身的强度，刚度日益严厉的规定，导致了高强度钢材在车身的增长使用。自 2001 年以来对钢车身设计的最佳实践表明，减少体重 21％（资料来源：国际钢铁 2010）。自 2005 年以来采用高速钢的 一倍，预计在此期间至 2020 年的三倍作为汽车制造商目标奋斗努力达到，以满足未来的燃油经济性立法，到 2016 年，钢 铁没有用尽。它仍然是非常活跃的具有成本效益的材料做车身。钢的再一个优点是，它需要留有一个分析有利的位置。相比 它的替代钢只消耗一点能量就可生产并且有很好的回收能力。

奥迪为其高端车型的全铝 车身作出推出介绍。捷豹也为其 xj 系列选择了全铝车身的方法，声称减少 40%的车身重量，并且报告称使用 50%可回收铝材。其他汽 车制造商迎接挑战，使用的车体罩或挡板铝材配件。智能的混合材料似乎是在进步。在这一领域处于艺术状态的是由以大众高尔夫为基 础的欧洲超轻型汽车研究项目。30%减重的目的（85kg）通过以铝为基材的精妙混合金属实现的。铝被用于大部分的车身。这个项目 的材料组合是图 2 中显示。当 1936 年大众推出的甲壳虫，装载了 20kg 镁合金零部件。占据了其轻巧车身相当一部分重量。镁在很大 程度上从汽车业消失了却在回归上犹豫不决。它比铝轻 20%并且储量巨大，但在成本上，能源消耗和变形能力有缺陷。加工镁铸件需 要额外的预防措施来防止可能的芯片燃烧。超轻型汽车用镁制造内挡泥板和屋顶。保时捷利用镁窗框和前端模块。宝马有自己的镁铸造工厂。

bull;复合材料

复合材料与非铁材料相似对于汽车界并不是新物质。雪铁龙 DS 在 1955 退出时把玻璃纤维增强塑料屋顶作为它的一个突破性的技 术。 复合材料被前所未有的使用，但主要局限于体积小特殊商品。在生产之初的品控问题已被基本解决。剩下的主要缺点是由于广泛使 用的处理和热固性树脂高周期造成的成本过高。复合材料的当前使用的例子有沃尔沃和雷诺的尾门，宝马，标致和迈巴赫行李箱盖 和宾利的备用车轮。

DSM 是一家为世界各地汽车公司提供汽车复合树脂的大型企业。位于荷兰 Valkenswaard 的 Proven Concepts 公司在制造引擎复合板体富有经验，将是表面质量与适配与完工的标准。

玻璃纤维是目前最常见的加强材料并且大部分工艺依赖 RTM 技术。鉴于碳纤维的价格，今天是只能在异国情调的高端跑车见到。

以热固性树脂使用有关的高循环时间可以通过使用嵌入的纤维增强热塑性塑料来避免。奥钢联在卢森达，荷兰，生产大型发动机舱和车 底系列复合部件的使用 GMT（玻璃纤维毡增强热塑性塑料）和 SMC（SMC）技术。

独特的奥钢联是 EASI 技术在玻璃纤维毡是在所形成的模具生产中使用的结构崩溃的高抗拉强度非常薄的金属丝编织形成 的。更多关于复合材料的信息能在未来技术章节找到。

bull;塑料

尽管欧洲汽车的平均体积的一半是用塑料建造的，由于其重量轻，但是塑料是不超过车辆的 重量的 10%。比起传统材料制造的部件，塑料保险杠减轻了高达 10.4 公斤重量，发动机盖减轻了 4.2 公斤重量和塑料燃油箱减轻了 五公斤重量。塑料对汽车减重占了大部分贡献，并将继续这样做。这种广义的技术领域不能被用在这份报告的内容处理。两个具体 的发展；高性能：塑料新应用程序可以在像引擎组件性能要求高的领域被发现。特殊的导热塑料已被 DSM 开发。金属纳米粒子添加 到塑料来传热，如果有需要，还可以用来电磁屏蔽。工程塑料如 DSMS PA 级在温度接近 300℃依旧保持高刚度。一项由宝马与三菱联合研制的涡轮增压器的研究证 明了在冷的一面使用塑料的可行性。

材料技术和生产对荷兰很重要。荷兰汽车景观展示了大量的原材料供应商，半成品材料供应商。AKZO Nobel 是一个在汽车表面涂层领域的领导者，陶氏，DSM，sabiq 和 Styron 是大型塑料供应商和前身是 Corus 的塔塔钢铁公司，对于汽车工业在片金属线圈供应已 经拥有强势地位。他们对新材料的研究项目得到了来自代尔夫特和埃因霍温技术大学和材料创新计划 M2I 研究的支持。

应用研究与机械由像 Weight Structures 与 ALE 的公司提供。新的半成品材料来自十大复合材料。在生物材料领域特殊前景的新生事物是 hempflax，天然纤维增强复合材料。

设计与材料之间的关系已经变得清晰从许多用上面的例子。一个经典的例子是 1947 年曲面玻璃在斯图星光跑车的出现。同样重要和与 其框架工程相关的是一体化保险杠出现在由 Harm Lagaay 带头设计的保时捷 928 上。从那以后车体的形状可以平滑流畅和从钢铁到塑 料无缝流动没有缺口或凸起的外部温度- 40 度至plusmn;100 度。如塑料或复合材料的新体材料给设计者们在塑形上新的自由。例如沃尔沃使 用的大角度切割的挡板，作为一个家庭标识，是由塑料板组成，首先要一个更清晰的半径，然后压钢面板会做出一个复杂的复合物如挡 板或行李箱盖。最夺人眼球的在现代汽车工业新材料与新设计协同作用的例子莫过于上面提到的 LED 灯。汽车灯光设计只是开始。

3未来展望

描述未来就是描述未知。它是基于我们现在看到的发展，结合来自历史的逻辑和专业

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[147897]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word