由於排放法規日益嚴苛，全球標竿車廠均積極改善汽車的燃油經濟性，輕量化材料與技術之運用亦成為全球汽車產業研發重點。未來車體輕量化趨勢可以從高強度鋼、鋁合金、CFRP等面向來看：高強度鋼板強度持續提升，以減少使用量；高強度鋁合金的需求將持續成長；而如何利用自動化來降低製造成本、提高量產車的普及應用，將是碳纖維CFRP的發展課題。
本文將從以下大綱，剖析汽車在未來輕量化的趨勢下，各材料的競爭態勢。
‧排放法規是汽車輕量化的驅動因素
‧輕量化趨勢下各材料的競爭態勢
1. 熱沖壓的應用比例將穩健成長
2. 鋁合金以歐美市場應用最為積極
3. 熱塑性CFRP將被加速產業化
4. 電動車帶動鋁合金的需求
‧車身材料的採用趨勢朝向多材料化發展
【內文精選】
排放法規是汽車輕量化的驅動因素
全球各地的燃油經濟性法規日趨嚴格。美國加州等地區訂定零排放車輛(Zero Emission Vehicle; ZEV)法規，規定不得排出NO2（氮氧化物）、PM（懸浮微粒）。歐盟將於2021年實施油耗法案（CO2的平均排放量為95 g/km）；且歐盟委員會於2017年11月提出更嚴格目標值，希望2025年較2021年減少15%、2030年減少30%，其強化法規的趨勢已逐漸成為既定路線。中國則於2019年1月正式實施新能源車(New Energy Vehicle; NEV)法，要求新能源車（EV或插電式複合動力車等）占汽車銷售台數的一定比例，勢必將對境內車廠形成嚴峻態勢。因應國際標竿市場日趨嚴格的排放法規（如圖一所示），汽車輕量化(Lightweight)乃是今後產業重要主題。
圖一、國際標竿市場排放法規發展趨勢
輕量化趨勢下各材料的競爭態勢
未來車體輕量化趨勢可以從高強度鋼、鋁/鎂合金、碳纖維強化塑膠(CFRP)、樹脂等四大面向來看（如表一所示），其發展預測為：①高強度鋼板強度持續提升，以減少使用量；②高強度鋁合金(Aluminum Alloy)的需求將持續成長；③如何利用自動化來降低製造成本、提高量產車的普及應用，將是碳纖維CFRP的發展課題；④樹脂零件未來將逐漸普及到輕型汽車及小型車。
表一、日本2040年汽車輕量化情境
1. 熱沖壓的應用比例將穩健成長
根據美國Center for Automotive Research所發表的研究報告（2017年6月）顯示，未來屬於C/D等級的乘用車，每車軟鋼的使用比例將從2010年的55%，下降到2040年的5%，如圖二所示。除了鋁合金和碳纖維強化塑膠將增加外，780 MPa級以上的高強度鋼材、尤其熱沖壓(Hot Stamping)的應用比例也將明顯提升。以日本市場來看，歐洲大型沖壓零組件業者Gestamp已於2018年10月在日本設置首條生產線，也將帶動過往較少使用熱沖壓材料的日本車廠，加速進行採用。此外，在2018年國際知名的車身指標展會EuroCarBody資料顯示，除少數車廠外，幾乎所有車廠均採用過熱沖壓材料；其中，又以Ford Focus為冠（高達31.6%）。
4. 電動車帶動鋁合金的需求
根據CRU的研究報告顯示，在以2030年全球電動車（含HEV）的銷售量達到4,200萬輛規模的假設前提下，預估2030年電動車對鋁合金的需求量將達到1,000萬噸，較2017年增加10倍。至於Plug-in EV、純電車的鋁用量，評估將較目前傳統ICE車輛高出25~27%（CRU假設每輛ICE車輛採用160 kg的鋁合金為基礎）。若說鋁合金在汽車輕量化的優勢展現，是帶動其在ICE車輛的應用成長要素，那麼電動車用鋁合金的成長…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
作者：薛乃綺／金屬工業研究發展中心
★本文節錄自「工業材料雜誌」391期，更多資料請見下方附檔。