在過(guò)去的三年中，亞洲地區(qū)強(qiáng)勁的需求擴(kuò)大了對(duì)基礎(chǔ)金屬材料的供應(yīng)量，金屬材料價(jià)格一路飆升。在2001年底和2002年價(jià)格崩潰之后，由于沒(méi)有及時(shí)增加產(chǎn)量，這個(gè)問(wèn)題急劇惡化。鉛價(jià)格從2003年初的500美金一噸漲到8月份的3,400美金一噸。鎳從2003年5月的7,000美金一噸漲到50,000美金一噸?，F(xiàn)在這個(gè)價(jià)格回落到28,000美金一噸。鈷從2004年的1,250美金一噸漲到74,000美金一噸，如今又回落到50,000美金一噸。
原始制造商OEM啟動(dòng)能夠降低成本的可替代原料以及加工方式計(jì)劃，他們的利潤(rùn)率會(huì)受到損失。但同時(shí)，新的戰(zhàn)略計(jì)劃提高了產(chǎn)品質(zhì)量也簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。
積極探索新材料戰(zhàn)略的公司之一正是GM通用汽車公司，他們頂級(jí)供應(yīng)鏈主管Bo son在最近一次新聞發(fā)布會(huì)上告訴記者，材料價(jià)格“引起恐慌”，GM公司正在探索這些昂貴材料的可替代品。
GM通用汽車公司在 Pontiac Solstice.車上越來(lái)越多的采用片狀模塑料SMC
在設(shè)計(jì)創(chuàng)新雜志的一次采訪中，Andersson說(shuō)他們的主要戰(zhàn)略是在設(shè)計(jì)車輛之前開(kāi)發(fā)出可替代材料，因此如果出現(xiàn)材料之間價(jià)格差異，GM公司能夠從下線的產(chǎn)品上隨時(shí)更換不同材料的零部件?！霸趩?wèn)題出現(xiàn)之間，我們往往先看看能做什么來(lái)避免問(wèn)題的發(fā)生?！?/SPAN>Andersson說(shuō)道。“我們的全球產(chǎn)品計(jì)劃之一，是（在實(shí)際車輛設(shè)計(jì)之前）做出選擇，既可以用鋼燃料箱也可用塑料替代?！?/SPAN>
Corvette Z06車采用超輕鎂材料制造發(fā)動(dòng)機(jī)架
這個(gè)改變非常巨大，因?yàn)槎鄬悠囁芰先剂舷湓谶^(guò)去的20年間出現(xiàn)嚴(yán)重的滲漏問(wèn)題。
塑料的重量輕，可提供更多的設(shè)計(jì)自由性和其他優(yōu)勢(shì)。甚至是在1993年，有1/4的客車都使用非金屬燃料箱。新戰(zhàn)略的決定有兩個(gè)因素?！霸谶^(guò)去的10年間，我們都采用塑料燃料箱，樹(shù)脂材料的價(jià)格因此上升，這是其一。第二，看看運(yùn)輸成本，因?yàn)槲覀兠抠I(mǎi)一樣?xùn)|西都會(huì)關(guān)注它的到岸成本。因此，簡(jiǎn)而言之，鋼燃料箱能夠在組裝廠附近焊接在一起，這樣運(yùn)輸成本就會(huì)降低，這是另外一個(gè)原因?！?/SPAN>
那些力推鋼燃料箱的公司占領(lǐng)了大批市場(chǎng)。同時(shí)幾年前的技術(shù)通過(guò)鋼燃料箱的戰(zhàn)略聯(lián)盟得以推動(dòng)，它們從未受過(guò)如此關(guān)注。多層塑料材料的性能變的越來(lái)越好。鋼材料也有它的廣闊市場(chǎng)，因?yàn)椋?/SPAN>1）新鋼材越來(lái)越容易成型，讓設(shè)計(jì)的自由度得以提升。2）鋼燃料箱100％可回收。而且成本越來(lái)越有優(yōu)勢(shì)。由于到岸成本和碳?xì)浠衔飪r(jià)格因素，人們會(huì)更加傾向于它。
納米金屬外殼讓塑料具備金屬性能
GM通用汽車公司的四大件
Andersson說(shuō)在價(jià)格壓力下他們更加關(guān)注于以下四種材料：鈀、鋁、鋼以及塑料。
“拿我們的賽車舉例，我們正嘗試用鋼零件取代塑料零件。”Andersson說(shuō)道?！八闹亓扛侠?，成本更低?？纯?/SPAN>Chevrolet Corvette以及Pontiac Solstice車就知道。”
當(dāng)然Corvette是第一輛使用塑料車身的汽車，這要追溯到上世紀(jì)1953年。但是紀(jì)念版Z06車的引擎蓋是碳纖維的，這是首次在上漆的A級(jí)車身引擎蓋上使用該材料。片狀模塑料（SMC）被廣泛用于Solstice上。Z06另外一個(gè)創(chuàng)新是第一次使用鎂材料制造發(fā)動(dòng)機(jī)架，替代了多層鋁集合材料。Corvette經(jīng)常被作為GM通用汽車公司新技術(shù)的測(cè)試床，沖模鑄件顯然成為結(jié)構(gòu)負(fù)荷材料的巨大突破。
但是這些真的就是為降低成本進(jìn)行材料轉(zhuǎn)換的正面例子嗎？Andersson說(shuō)：“使用鎂鑄件的關(guān)鍵原因是重量會(huì)大大減輕。鎂材料讓GM公司能夠避免高油耗稅。除了稅級(jí)別降低以外，材料替代品使用的原因還有很多。我們同設(shè)計(jì)工程師和制造工人合作觀察我們要改進(jìn)的地方在哪里。在某些情況當(dāng)中，是成本?！绷硗?，Andersson還補(bǔ)充道?！霸诹硗庖恍┣闆r下，是體積，還有一些，也許是運(yùn)輸成本或者設(shè)計(jì)自由度。有時(shí)，也許是綜合了以上所有這些因素?！?/SPAN>
在可能的情況下，材料成本越來(lái)越高會(huì)確實(shí)推動(dòng)替代產(chǎn)品的使用。
“我們同設(shè)計(jì)工程師緊密合作組成系統(tǒng)管理小組?！?/SPAN>Andersson說(shuō)道，“而在那之前，工程設(shè)計(jì)是關(guān)注系統(tǒng)，而采購(gòu)關(guān)注產(chǎn)品材料。四年前，Jim Queen（全球工程設(shè)計(jì)副總裁）和我說(shuō)把這兩者結(jié)合起來(lái)。因此，今天，有幾個(gè)系統(tǒng)管理小組處理工程設(shè)計(jì)和采購(gòu)。每周二這些領(lǐng)導(dǎo)小組開(kāi)會(huì)一次。我們沒(méi)有達(dá)到預(yù)想的結(jié)果，但是已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步?！惫?yīng)商們也更多的參與到設(shè)計(jì)流程中，從工程設(shè)計(jì)和采購(gòu)官員們的系統(tǒng)小組會(huì)議中受益。“我們可以對(duì)（供應(yīng)商們）做出更好的解釋，現(xiàn)在我們的主要推動(dòng)力是：體積，質(zhì)量以及成本?！?/SPAN>GM通用汽車公司也采用網(wǎng)絡(luò)工具進(jìn)行更好的溝通。
另外一個(gè)戰(zhàn)略是在工程師們職業(yè)生涯的早期，將工程們轉(zhuǎn)移到采購(gòu)部門(mén)，這樣他們可以更好了解公司要達(dá)到的成本目標(biāo)。“三年之后回到工程設(shè)計(jì)部，他們自身的價(jià)值將得以提升?！?/SPAN>Andersson 說(shuō)道。
削減成本10條貼士
這里有10條我們總結(jié)出的降低高額的、不可預(yù)知的材料價(jià)格的戰(zhàn)略措施：根據(jù)Andersson舉出的例子，大多數(shù)材料都不是為降低成本而引進(jìn)的直接替代品，而是另外一種選擇，有時(shí)參與到工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，在具備其他優(yōu)勢(shì)之外也可以降低成本。
1) 用鎂沖模鑄件代替鋅合金沖模鑄件。鋅材料價(jià)格從2005到2006年上漲了4倍多，然后略有下滑。相比之下，鎂材料價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定。根據(jù)Chicago White Metal公司所說(shuō)，熱內(nèi)腔鎂設(shè)備一般可以適應(yīng)與鋅材料產(chǎn)品相似的沖模鑄件，在沖模檢測(cè)和取樣后可進(jìn)行快速生產(chǎn)。
2) 作為裝飾用途，用外觀相似的瓷外殼替代不銹鋼材料外殼。Whirlpool公司在電子產(chǎn)品范圍內(nèi)采用該材料作外殼。瓷鈾不會(huì)留下明顯的指印，不會(huì)因受熱而褪色，也不易變污，刮傷或者受到化學(xué)物品損傷。
3) 用片狀模塑料（SMC）代替卷平鋼。SMC是玻璃纖維增強(qiáng)合成物同熱塑材料混合制成。玻璃纖維增強(qiáng)塑料FRP合成物通常比鋼結(jié)構(gòu)要輕25％到35％，同時(shí)可以用低成本工具加工。在一些情況下，零部件只能用成型模具加工。劣勢(shì)：加工流程很緩慢，回收記錄遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及鋼材料。
4) 嘗試一下接頭套管的新型表面淬水流程，該流程讓不銹鋼硬化。金屬表面很活躍，然后在特定溫度下滲碳，這個(gè)溫度低到讓碳化物不能成形。結(jié)果是，防腐功能發(fā)揮作用。一般的不銹鋼具有昂貴的合金如鎳基合金或鈦的一些性能。應(yīng)用領(lǐng)域包括商業(yè)泵、循環(huán)系統(tǒng)、扣件、軸承、離合撇盤(pán)以及其他針對(duì)嚴(yán)重磨損、軍事用途、航天、汽車和醫(yī)療設(shè)備行業(yè)如臀部植入的零部件。
5) Carpenter Technology公司的新高端合金級(jí)別旨在關(guān)注于如飛行器著陸齒輪和高爾夫俱樂(lè)部器材的鈦替代物。Custom 465不銹鋼是雙真空熔化，馬氏體，失效硬化合金，具有防腐、高強(qiáng)度以及高耐磨性等特點(diǎn)。 當(dāng)達(dá)到950F的時(shí)候，它的最大拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到250ksi.
6) 看看納米技術(shù)。新混合結(jié)構(gòu)采用稱作金屬熔絲的專利加工方法，它適用于精確量的納米金屬澆注塑料零部件。零部件據(jù)說(shuō)具有鋁或鎂的硬度，但是強(qiáng)度更好。金屬顆粒大小比普通的顆粒小1000倍。該技術(shù)被杜邦工程聚合物公司和它的合作伙伴加拿大多倫多Morph Technologies公司、美國(guó)賓西法尼亞州匹茲堡的Integran Technologies公司以及美國(guó)加里福尼亞州卡爾斯巴德的PowderMetal Technologies公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的K2007產(chǎn)品所使用。
7) 在適用的地方，金屬粉末成型技術(shù)一直是降低成本提高性能的好選擇。一種國(guó)外的金屬粉末零件在今年贏得了金屬粉末工業(yè)聯(lián)合會(huì)的重要獎(jiǎng)項(xiàng)。超導(dǎo)電雙極子磁性材料是由高溫等靜壓不銹鋼314LN粉末制成的全密度材料。零部件與鍛制不銹鋼有相似的機(jī)械性能。瑞典的Bodycote HIP-Surahammar公司以及芬蘭的Metso Materials Technology
8) 看看制瓷技術(shù)，這越來(lái)越成為一項(xiàng)高端科技。例如：新Ceralese/泵腔材料一致。
9) 新的注模鎢/塑料合成物替代鉛，解決了環(huán)境和其他問(wèn)題。雖然鎢比鉛成本更高，但新注模型總的來(lái)說(shuō)成本較低。
10) 重新看看那些替代汽車和其他產(chǎn)品里鋼結(jié)構(gòu)的熱塑合成物。GM通用汽車公司今年早些時(shí)候推出的Chevy Volt概念車采用了創(chuàng)新合成物制造引擎蓋和車門(mén)。
毫無(wú)疑問(wèn)，創(chuàng)新材料科技正在崛起。加工流程大量顯現(xiàn)，從納米到復(fù)合材料，結(jié)合了新材料的技術(shù)讓這些加工方法更加吸引人。再加上不可預(yù)見(jiàn)的飛漲的材料成本，設(shè)計(jì)工程師們的角色變得越來(lái)越重要。
金屬價(jià)格的上漲趨勢(shì)
過(guò)去兩年間的金屬平均價(jià)格比前5年的價(jià)格提高3到4倍。亞洲持續(xù)增長(zhǎng)的需求讓全球供應(yīng)日趨緊張，金屬供應(yīng)一度由于價(jià)格疲軟需求缺乏而停滯。至少在短期內(nèi)似乎已經(jīng)沒(méi)有希望，于是迫使人們找尋更加便宜的材料以及更加低成本的制造方法。以下是該形勢(shì)的曲線圖。所有數(shù)據(jù)來(lái)自倫敦金屬交易市場(chǎng)。
（轉(zhuǎn)載）
