在過去的三年中，亞洲地區(qū)強勁的需求擴大了對基礎(chǔ)金屬材料的供應(yīng)量，金屬材料價格一路飆升。在2001年底和2002年價格崩潰之后，由于沒有及時增加產(chǎn)量，這個問題急劇惡化。鉛價格從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)在這個價格回落到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啟動能夠降低成本的可替代原料以及加工方式計劃，他們的利潤率會受到損失。但同時，新的戰(zhàn)略計劃提高了產(chǎn)品質(zhì)量也簡化了設(shè)計。
積極探索新材料戰(zhàn)略的公司之一正是GM通用汽車公司，他們頂級供應(yīng)鏈主管Bo son在最近一次新聞發(fā)布會上告訴記者，材料價格“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.車上越來越多的采用片狀模塑料SMC
在設(shè)計創(chuàng)新雜志的一次采訪中，Andersson說他們的主要戰(zhàn)略是在設(shè)計車輛之前開發(fā)出可替代材料，因此如果出現(xiàn)材料之間價格差異，GM公司能夠從下線的產(chǎn)品上隨時更換不同材料的零部件?！霸趩栴}出現(xiàn)之間，我們往往先看看能做什么來避免問題的發(fā)生?！?/SPAN>Andersson說道?！拔覀兊娜虍a(chǎn)品計劃之一，是（在實際車輛設(shè)計之前）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)動機架
這個改變非常巨大，因為多層汽車塑料燃料箱在過去的20年間出現(xiàn)嚴重的滲漏問題。
塑料的重量輕，可提供更多的設(shè)計自由性和其他優(yōu)勢。甚至是在1993年，有1/4的客車都使用非金屬燃料箱。新戰(zhàn)略的決定有兩個因素?！霸谶^去的10年間，我們都采用塑料燃料箱，樹脂材料的價格因此上升，這是其一。第二，看看運輸成本，因為我們每買一樣?xùn)|西都會關(guān)注它的到岸成本。因此，簡而言之，鋼燃料箱能夠在組裝廠附近焊接在一起，這樣運輸成本就會降低，這是另外一個原因。”
那些力推鋼燃料箱的公司占領(lǐng)了大批市場。同時幾年前的技術(shù)通過鋼燃料箱的戰(zhàn)略聯(lián)盟得以推動，它們從未受過如此關(guān)注。多層塑料材料的性能變的越來越好。鋼材料也有它的廣闊市場，因為：1）新鋼材越來越容易成型，讓設(shè)計的自由度得以提升。2）鋼燃料箱100％可回收。而且成本越來越有優(yōu)勢。由于到岸成本和碳氫化合物價格因素，人們會更加傾向于它。
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說在價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1953年。但是紀念版Z06車的引擎蓋是碳纖維的，這是首次在上漆的A級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另外一個創(chuàng)新是第一次使用鎂材料制造發(fā)動機架，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)的測試床，沖模鑄件顯然成為結(jié)構(gòu)負荷材料的巨大突破。
但是這些真的就是為降低成本進行材料轉(zhuǎn)換的正面例子嗎？Andersson說：“使用鎂鑄件的關(guān)鍵原因是重量會大大減輕。鎂材料讓GM公司能夠避免高油耗稅。除了稅級別降低以外，材料替代品使用的原因還有很多。我們同設(shè)計工程師和制造工人合作觀察我們要改進的地方在哪里。在某些情況當(dāng)中，是成本?！绷硗?，Andersson還補充道?！霸诹硗庖恍┣闆r下，是體積，還有一些，也許是運輸成本或者設(shè)計自由度。有時，也許是綜合了以上所有這些因素。”
在可能的情況下，材料成本越來越高會確實推動替代產(chǎn)品的使用。
“我們同設(shè)計工程師緊密合作組成系統(tǒng)管理小組。”Andersson說道，“而在那之前，工程設(shè)計是關(guān)注系統(tǒng)，而采購關(guān)注產(chǎn)品材料。四年前，Jim Queen（全球工程設(shè)計副總裁）和我說把這兩者結(jié)合起來。因此，今天，有幾個系統(tǒng)管理小組處理工程設(shè)計和采購。每周二這些領(lǐng)導(dǎo)小組開會一次。我們沒有達到預(yù)想的結(jié)果，但是已經(jīng)取得了巨大的進步?！惫?yīng)商們也更多的參與到設(shè)計流程中，從工程設(shè)計和采購官員們的系統(tǒng)小組會議中受益?！拔覀兛梢詫Γü?yīng)商們）做出更好的解釋，現(xiàn)在我們的主要推動力是：體積，質(zhì)量以及成本。”GM通用汽車公司也采用網(wǎng)絡(luò)工具進行更好的溝通。
另外一個戰(zhàn)略是在工程師們職業(yè)生涯的早期，將工程們轉(zhuǎn)移到采購部門，這樣他們可以更好了解公司要達到的成本目標(biāo)?！叭曛蠡氐焦こ淘O(shè)計部，他們自身的價值將得以提升。”Andersson 說道。
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的直接替代品，而是另外一種選擇，有時參與到工程設(shè)計當(dāng)中，在具備其他優(yōu)勢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，鎂材料價格相對穩(wěn)定。根據(jù)Chicago White Metal公司所說，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，在沖模檢測和取樣后可進行快速生產(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。瓷鈾不會留下明顯的指印，不會因受熱而褪色，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是玻璃纖維增強合成物同熱塑材料混合制成。玻璃纖維增強塑料FRP合成物通常比鋼結(jié)構(gòu)要輕25％到35％，同時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：加工流程很緩慢，回收記錄遠遠不及鋼材料。
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、離合撇盤以及其他針對嚴重磨損、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別旨在關(guān)注于如飛行器著陸齒輪和高爾夫俱樂部器材的鈦替代物。Custom 465不銹鋼是雙真空熔化，馬氏體，失效硬化合金，具有防腐、高強度以及高耐磨性等特點。 當(dāng)達到950F的時候，它的最大拉伸強度可以達到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)說具有鋁或鎂的硬度，但是強度更好。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、美國賓西法尼亞州匹茲堡的Integran Technologies公司以及美國加里福尼亞州卡爾斯巴德的PowderMetal Technologies公司聯(lián)合開發(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)合會的重要獎項。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)，這越來越成為一項高端科技。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)境和其他問題。雖然鎢比鉛成本更高，但新注模型總的來說成本較低。
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。
毫無疑問，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)見的飛漲的材料成本，設(shè)計工程師們的角色變得越來越重要。
金屬價格的上漲趨勢
過去兩年間的金屬平均價格比前5年的價格提高3到4倍。亞洲持續(xù)增長的需求讓全球供應(yīng)日趨緊張，金屬供應(yīng)一度由于價格疲軟需求缺乏而停滯。至少在短期內(nèi)似乎已經(jīng)沒有希望，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。以下是該形勢的曲線圖。所有數(shù)據(jù)來自倫敦金屬交易市場。
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