汽車輕量化設計有兩大途徑：一是通過改變汽車零件的結(jié)構(gòu)來達到的輕量化設計的目的。通過結(jié)構(gòu)的改進，使部件薄壁化、中空化、小型化及復合化，繼而輕量化;二是使用輕量化材料，通過采用輕量化的金屬和非金屬材料，主要是采用高強度鋼材、鋁鎂合金、工程塑料和各種復合材料進行汽車輕量化設計。

同樣，保險杠的輕量化設計也不外乎這兩種方式。

由于保險杠是由多個部分組成的，因此其采用的材料也非常廣泛。例如金屬材料一般用于保險杠內(nèi)部的加強梁和大型車輛的保險杠外覆蓋件上;而小型車輛保險杠的外覆蓋件及部分承擔吸能任務的元件則采用了復合材料。值得一提的是，在絕大多數(shù)小型乘用車輛如轎車或者小型面包車上，保險杠的外覆蓋件都采用了塑料材料而非金屬，這一方面是出于保護行人考慮，另一方面也可以進一步減小整車質(zhì)量，而且此類材料的記憶特性可以使得保險杠在輕微碰撞后自動復原。當然，無論是新的金屬還是復合材料，其研發(fā)目的都是更強、更輕。本文將分別介紹這些輕量化材料。

1鋁

鋁的密度僅為鋼鐵的1/3，是以輕量化為設計目標的汽車保險杠頻繁采用的材料。奧迪100C3轎車的前保險杠是由塑料制成的外板和由鋁合金制成的橫梁等組成，橫梁的材料為A1MgSMnW27，板厚為2.0mm。用鋁合金做前保險杠橫梁的主要目的是減輕質(zhì)量，其次是利用其吸收碰撞能量的特點。

2泡沫鋁

近來，德國不來梅的科學家已經(jīng)成功研制出泡沫金屬鋁，用這種材料制造的汽車保險杠，能很大程度地將兩車的碰撞能量吸收掉，使汽車的安全性得到很大改善。有試驗表明，兩輛各自總質(zhì)量(包括轎車和乘客)為2000kg，行駛速度為20km/h的轎車相碰撞，只需3塊15cm×15cm×10cm的泡沫金屬鋁就能將碰撞能量吸收掉，而這樣的3塊泡沫金屬鋁價格也就只有幾十元。

從性能上說，泡沫鋁填充圓管在軸向沖擊時具有非常優(yōu)異的抗沖擊能量吸收作用，因此它在機械緩沖裝置中具有非常廣泛的應用前景。對比傳統(tǒng)的薄壁空心金屬保險杠，在吸能相同，圓管壁厚、圓管內(nèi)半徑和圓管長度均相同的情況下，泡沫鋁填充圓管汽車保險杠只需泡沫鋁填充圓管11根，而空心金屬圓管保險杠需空心金屬圓管20根，一根泡沫鋁填充圓管吸收的能量與一根空心金屬圓管吸收的能量相比提高了82%，因此泡沫鋁填充圓管汽車保險杠的質(zhì)量比空心金屬圓管保險杠的減少了55%。汽車專用料、功能母料技術(shù)研討及新產(chǎn)品推廣

3鎳鈦合金

鎳鈦合金是一種新型材料，有著其它材料所不具備的特殊性能，如形狀記憶特性和偽彈性等，目前應用于某些汽車保險杠的內(nèi)板和外板。鈦是一種典型的輕金屬，而鎳鈦合金的總體密度也比傳統(tǒng)鋼鐵要低許多，從而擁有較高的比強度和比剛度。由于形狀記憶特性而產(chǎn)生的巨大回復力也進一步提高了材料的總體性能。