对于燃料更有效、质量更轻和安全性能更高的车辆的不断增长的需求正在重塑全球汽车行业格局。监管机构和客户给予的巨大压力正在推动汽车制造商使用先进技术和先进材料，重视设计效率。这些因素令车辆的材料成分成为各家OEM整体制造战略的重要组成部分。

 “监管机构和客户给予的巨大压力正在推动汽车制造商使用先进技术和先进材料，重视设计效率。这些因素令车辆的材料成分成为各家OEM整体制造战略的重要组成部分。”
—Aseef Kadir，印度一家领先OEM的主要设计师（2016年4月）

过去三十年来汽车材料成分的演变
一直以来，OEM对汽车行业材料性能的持续评估，并对车辆的材料成分不断改进，因为车辆重量对行驶动力学和燃料消耗具有直接影响。
由于行业动态不断变化，OEM厂商面临着越来越大的压力，需要开发轻型车辆以确保降低环境影响，同时提供安全性能等所需性能。因而过去三十年来，客运车辆的材料成分不断发展演变。近年来，监管压力和用户压力不断加大，促使车辆制造商和材料供应商研发更好、更轻的材料，增加了塑料的使用程度，同时相应地减小了金属在车辆制造中发挥的作用（尽管2020年金属仍然占据车辆材料成分的一半以上（55％））。

现行BIW材料成分策略概述

来源：ENDAG，2012
注释：减重和成本数据根据ENDAG2012年的研究，使用2011本田雅阁作为其基准车辆的客运车辆的最大可行减重。
规制改革
严格的二氧化碳改革，如美国企业平均燃料经济性（CAFE）及欧盟2021年的二氧化碳排放目标，正在迫使OEM加强车辆节能。
这些改革推动了研发工作及对车辆轻量化的投资。美国研究与咨询公司Ducker Worldwide的数据显示，到2025年，美国车辆将平均减少约181kg的重量，从而达到平均燃料经济性，促使载客车辆每加仑燃料至少行驶54.5英里。显然，由于轻质材料是满足这些严格规定的重要因素，OEM厂商正在重新思考其车辆材料成分。未来几年，预计材料成分将进一步发展，由于这些合规期限越来越近，OEM厂商开始感受到针对不合规的罚款压力。例如，在欧洲，OEM将为超出规定限制（95克）的每克二氧化碳支付至少95欧元，再乘以2020年销售的汽车总量，也就是说按照PA咨询集团的数据，大众汽车需要支付约10亿欧元罚款，现代汽车需要支付约3亿欧元罚款。

新的市场进入者
新的市场进入者，如特斯拉和硅谷3D打印起动阶段的分歧微型工厂，正在改变传统汽车制造工艺和技术。通过利用新材料和新技术，这些公司开发了新型汽车，提供更好的设计和性能。这鼓励了行业中传统制造商在未来车型中学习并调整其设计和材料成分的选择，从而帮助他们实现更好的设计和燃料效率。
消费者需求与期望
多年来，消费者对汽车的需求发生了很大变化，期望通过改进技术和加强功能提高燃料经济性、安全性和驾驶体验。这些因素促使行业研发、设计和材料团队创新，从而满足不断变化的消费者需求。“Z世代”（1995年后出生）和“Z”后代的科技消费者肯定会更加苛刻，预计载客车辆将继续沿着创新路线前行，这些车辆在构造过程中也很可能使用更高级的塑料和复合材料。

技术进步
过去20年来，汽车行业的材料改进和生产技术的进步取得了跨越式发展。根据一家跨国钢铁制造公司ArcelorMittal，在1960年，汽车行业只有五种钢种可供选择，而如今，汽车行业拥有175多种钢种用于设计优化。目前的钢种，例如先进的高强度钢（AHSS）和超高强度钢（UHSS），更强、更轻、便于加工，可用于各种车辆制造。
3D打印、新设计、测试和加工工具的出现正在改变汽车工程。通过扩充技术和先进的制造技术，以及各种材料的战略应用，如今汽车工程师正在设计比20世纪90年代更轻的白车身（BIW）结构。
材料成分的当前趋势
载客车辆各个部分应用材料成分的方法并不单一。事实上，材料成分选择因地区、OEM、车辆类型、生产量和目标客户群体而异。例如，美国的轻运货车比欧洲同类火车使用的铝量要大得多（138kg和59kg），而欧洲OEM厂商在高级车部分使用的铝量比美国同行要多。目前，平均每辆载客车辆的BIW材料成分均由各种钢种、铝、铁和塑料合成构成，而市场的高端车辆中，碳纤维和复合材料的使用更为普遍。
虽然关于在汽车生产中快速采用高级复合材料的讨论已经屡见不鲜，但融合这些材料为设计、模拟和零件加工方面造成了重大挑战。除了这些挑战之外，该行业仍然缺少对如何在车辆制造应用中应用这些材料的工程理解。在成形、接合和腐蚀中存在电流障碍问题，同时还有成本高和材料供应有限等问题。因此，复合材料的使用，特别是用于主流结构部件，在不久的将来仍将非常有限。
此外，OEM还在研发纳米材料和纳米技术，为OEM提供更好的重量/强度比，有助于他们将车辆轻量化。同时，各大公司也在寻找其他先进的金属，例如：钛和镍基合金具有高强度、低密度及卓越的耐腐蚀和抗氧化性等特点，非常适合用于车辆制造应用。但是，这些研究项目目前仍处于初期阶段，大多数仍处于实验室测试阶段。
材料合成的未来
对于OEM，任何材料转换都需要对研发、生产过程和设备、维护基础设施、保证材料供应、员工培训等方面进行大量投资。许多OEM已经对其现有支持钢铁的生产基础设施进行了大量投资。 在当前全球经济环境和大多数OEM厂商面临的成本压力下，他们可能不会进行新一轮的资本投资。因此，由于具有成本效益和设计灵活性，预计在不久的将来钢铁仍将继续占据其主导地位。此外，由于消费者支付减重的意愿有限，先进的轻质材料在大众市场载客车辆中的应用仍将有限。
预计未来4-5年，钢铁和铝将成为OEM用于BIW成分的两种关键材料。根据一些行业参与者，如捷豹路虎和恺撒铝业公司，在2016年至2020年间，铝的使用量将会激增。根据恺撒铝业公司的工程与技术副总裁Doug Richman所述，到2025年，铝占美国和欧洲平均车辆百分比将从目前的10%左右提高至14％（整备质量）。这主要是因为钢加工技术的进步几乎已经达到临界点，很难进一步节省重量。此外，相对于塑料、镁和碳纤维而言，铝是车辆生产线最容易转换的材料。
改变和提高材料成分以遵守法规的压力将成为OEM的双刃剑。一方面，这将为行业参与者创造了创新机会，通过使用先进的材料和制造技术创造新的设计。这可以通过提高其产品和品牌价值定位来帮助他们超越同行。另一方面，合成这些材料将为OEM带来更多的制造挑战，需要他们投入更多的资金，不仅会造成资本支出和运营成本增加，同时还会直接影响其利润率。
由于车辆设计优化仍然是车辆制造商满足法规遵从性的最大杠杆，毫无疑问，材料成分将成为未来每个OEM燃油效率优化战略的重要组成部分。未来，OEM可能将重点集中于特定成分的材料。他们将合成材料，最大限度地利用每种材料。尽管目前存在广泛的复杂性，那些掌握高效制造材料合成技术的OEM将在未来的汽车工业中享有巨大的竞争优势。
必要的剧烈变化：2035年的汽车业
使用权而不是所有权，新车推进力和全新品牌：汽车业未来主义者安东尼奥·费雷拉（Antonio Ferreira）与梅根·雷洪恩（Megan Lampinen）分享他的未来愿景。
如果汽车业准备在未来五年内发生比过去50年还大的变化，那么未来20年将发生什么？虽然我们无法预测未来，但是如今的工作趋势清楚地表明了未来共享经济和智能技术的发展方向。
总部在葡萄牙里斯本的汽车数字内容初创公司MiMotive的创始人兼首席执行官Antonio Ferreira，近期与《大趋势》分享了他对未来交通运输业的看法。今后20年汽车将有所不同，支持汽车的商业模式也将发生变化。成功的公司和品牌名册可能会发生重大变化，因为现有参与者将为未来消费者实现愿望，Ferreira认为有必要发生剧烈变化。
未来的信息娱乐汽车
20年后车辆本身的样子完全取决于消费者的喜好，而消费者的要求非常具体。“车辆肯定会与现在大有不同，主要由年轻消费者推动，”他预言。“消费者的大多数要求以其生活方式为基础，这将改变车辆未来的样子。值得注意的是，车辆必须融入比目前更多的技术内容、连接和先进驾驶辅助系统（ADAS）。
发展的核心是改变价值定位，避免将汽车视为一种物体，而是将运输作为一种服务。就在十年前，获得驾驶执照和第一辆车意味着获得了自由。而如今，Ferreira指出：“年轻消费者更青睐信息娱乐成瘾的驾驶体验和驾驶自由，他们更愿意在车内感受信息娱乐、吸收娱乐，而不是驾驶乐趣，或者只是从A地移动到B地的自由。这将推动汽车本身的发展。
汽车的推动力量也将发生改变，从过去燃烧汽油和柴油向用电力推动转变。Ferreira希望看到更广泛的生命周期前景及知悉更多的消费者和更大的透明度。“一切都将非常透明，消费者将根据相关信息做出选择，而不仅仅是营销。当消费者开始考虑汽车的整个生命周期时，想法会发生巨大变化，”他预言。例如，他认为，这种生命周期的前景将会引发有关电动汽车（EV）的意见，电动汽车目前作为一种环保解决方案。“消费者必须知道能源来自哪里。根据数据来看，我不知道电动汽车的未来是否能与现在同样光明。这很大程度上取决于电池技术，而且这将有所发展，不过，必须有一个更好的长期解决方案。他表示，电池或氢气刚好符合要求，虽然他也承认这些有各自的缺点。“这一切都取决于能源和产品生命周期以及何种能源效益最佳，”他强调。
谁在指挥？
技术发展正在稳步地引领未来，未来汽车操控着大部分的驱动功能，但是什么程度？从硬件角度来看，我们离完全自动化并不遥远，”费雷拉说。“从软件角度来看，将会有很多发展，特别是从融合角度来看，但是我们并不遥远。”然而，立法和法规可能成为比较棘手的问题。“他们会推迟技术发展，尤其是在欧洲，”他说，“从这个角度来看，我们将遭受严重的延误问题，不符合我们当时的技术发展。
消费者的接受程度可能会代代各不不同。“对于老一代人而言，将控制权转化为自动化可能比较困难。但对年轻一代来说，这就会更容易，因为自动化使汽车控制效率更高，他们把机动性视为一种服务，而不是快乐”，他评论道。 总体而言，他认为自动化是一个缓慢但不可避免的过程：“汽车会越来越自动化，但是这将一步步缓慢发生，而不是一夜之间就完全实现。
安全与保护？
随着技术的日渐提高，一些行业参与者将道路零死亡设为目标。但是20年内可能实现这一目标吗？“我认为这可以实现，但并不是很容易。自动汽车几乎解决了许多新问题，但是没有人知道如何解决道德困境。如果汽车的所有决定都由计算机做出，那么在应当决定保护司机还是保护行人的情况下怎么办？这一问题并不容易回答，是由编程软件的人员做这个决定吗？考虑所有情况之后，这是一个是非观点，而我们应当如何实现这一点呢？
与此同时，黑客会带来许多新的安全问题。“网络安全是汽车目前主要弱点之一，”Ferreira说，“这也就是我们领域出现这么多初创公司的原因。我们谈论的是成千上万个初创公司，其中许多公司开始吸引大公司投资，因为没有人知道如何处理这个问题。而且这一问题没有真正的解决方案。”
甚至20年以后，费雷拉认为也没有排除黑客风险的完整解决方案。“看看银行，看看电信，黑客每天都在发生”，他说，“汽车业也会同样如此，汽车行业将出现更多商机，其中网络安全将成为一个主要商机。
从汽车到运输
由于立法很可能推迟自动驾驶车辆的出现，未来20年的最大变化可能是所有权模式的形成。“未来汽车将完全与运输有关，而不是我们现在的汽车所有权。私人汽车没有未来，特别是在城市里，”费雷拉预测，“现代城市根本负担不起汽车。”
未来汽车业将与运输周期——从搭车地点开始，到下车地点结束——有关。如今，他估计，使用火车、公共汽车等的运输约90％的行程良好。“困难的就是第一英里和最后一英里、前5％的行程和最后5％的行程”，他警告说，“从长远来看，对于整个运输周期来说，没有完美的解决方案，这就是为什么我们拥有Uber这样的专线服务，因为他们重视最后一英里，所以获得成功。”
虽然农村地区可能例外，但总体趋势明显正在远离个人所有权。“可以应用汽车的商机可能非常小，如共同驾驶，但汽车所有权（我个人驾驶或拥有自己的汽车）的前提将在城市驾驶中很快消失。
这对汽车业意味着什么？ Ferreira警告道：“这意味着销量减少、产量减少。20年后没有办法生产更多汽车产品，因为一辆车可以供三四个消费者共享。”

品牌忠诚度——这是什么？
随着所有权模式的转变，OEM厂商将需要争相保持一定的品牌忠诚度。但话说回来，品牌忠诚已经开始进化。“品牌对于汽车而言与前几年大有不同，”Ferreira表示，“20年前，品牌化取决于硬件、发动机类型、汽车的声音和感觉。而如今，品牌更多具有的是设计，一种可以通过软件轻易调整的感觉。他指出了大型OEM集团（如大众集团）各个品牌之间平台共享的趋势，该趋势下大型集团内部或软件中进行小幅调整。“这将与消费者每天使用的软件更为相关，而不是硬件本身，”他强调。
能够适应这些变化的汽车品牌将会开发不同的品牌忠诚度观点。“将会有越来越多的代码和软件所有者，而不是硬件所有者。我们已经看到，制造商正在将越来越多的责任转嫁给系统供应商，他们开始进入品牌化，而不是建造汽车本身，”费雷拉说，“未来，汽车制造商将摆脱制造业，更多地关注品牌，将自身作为一种服务引进。”

是时候发生剧烈变化了
这种情况下最赚钱的是？“不是硬件，不是制造业，而是服务提供商——无论是品牌所有者还是提供运输服务的人。”
在发展道路上，有些品牌可能会消失。他警告说：“主要是没有空间容纳这么多品牌，特别是汽车市场以外的外部厂商也纷纷开始竞争，他们也将获得一定的市场份额。”
目前的变化速度比以往任何时候都快。“汽车业从未发生重大革命；在过去110年里，汽车业一直在发展演变，”Ferreira观察到，“而如今，汽车业已经达到了必须急剧变化的地步，因为这是消费者的要求。”