随着锻造技术、材料流动模拟等技术的飞速发展，使得锻造工艺可以更多地用于复杂零件的制造。FINA仿真技术的应用，为汽车产品的轻量化应用提供更多可能，实现了零部件锻造过程中的过程协调控制。
发动机系统轻量化
对于混合动力车，发动机系统的连杆一般采用抗拉强度为850MPa的微合金钢3MnVS3。目前也有应用新型微合金钢，抗拉强度可达1160MPa，减小轴截面，减重51克。但是，安全系数还有待提高。
凸轮轴一般为铸铁材质的实心轴，Tekfor提出了锻造凸轮的轻量化方案，即采用内部高压成型的管材作为凸轮轴，可有效减轻400%的重量。但其强度和耐磨性还有待进一步验证。
在曲轴上，也可以使用高强度钢、微合金钢、贝氏体钢等传统材料。同时锻造后无需额外热处理，确保更长的使用寿命。
此外，发动机系统的轻量化设计和制造解决方案也在不断研究和开发中。哈特贝尔建议使用易于锻造的单个零件面制造曲轴。舒勒扩展了这一概念，提出通过收缩配合来连接零件。Trumpf 更进一步，推荐使用空心轴颈，然后通过激光焊接连接到单个锻造零件。
轻型变速器和动力总成
转子轴的空心轴需要通过压力与相关部件连接。因此，通常需要大的壁厚。新的轻量化解决方案旨在通过增加轴承弯曲扭矩和更大直径的设计来降低整体质量。
半轴外侧万向节采用50CrMnB5-3（H50）1.7136钢锻件轻量化设计，热锻产生的芯层强度高于感应淬火碳钢，提高了承载能力表面的容量。
输出端和驱动轴半轴的连接法兰通过锻造工艺和更深的腔体设计可实现10%的减重，同时具有成本效益。恒速传动轴的内外连接是通过实心轴实现的，通过模锻控制成空心结构。
电动后桥的轻量化
该应用领域提到的第一个轻量化解决方案是将差速器中的四个锥齿增加到六个，如图 3 所示。这使得齿轮侧的扭矩传递分配效率提高一倍，整个系统设计得更小。
输入齿轮固定在差速器外壳的外部，而 Hirschvogel 的提议在扭矩传递到较少齿的区域实现了齿根以下的材料节省。此外，通过在锻造过程中进行穿孔以进行轮廓钻孔，可以减轻安装孔之间的重量。
与连杆一样，更高的淬火性和成本效益的表面硬化钢 16MnCrV7-7 (H2)1.8195 允许更大的齿轮承载能力和更高的齿轮强度。Daido 推荐其 DCDG 钢用于齿轮部件，该钢具有高达 40% 的凹坑强度和 20% 的根部疲劳强度，可实现更小和更轻的尺寸。
铁姆肯钢铁公司提出，由 ME 级表面硬化钢制成的部件在使用超级钢时可承受高达 300 MPa 的侧面载荷。根据组件的负载状态，质量可以减少 10% 到 30%。
输入齿轮通常使用多个螺纹紧固件连接到差速器驱动器，Trumpf 建议使用激光焊接来节省 1 公斤的材料。
差动连接端板框架的载体一般由铸铁制成，重量为 6.56 kg。Bharat Forge、Hammerwerk Fridingen、Hirschvogel 和 Losasco 建议使用更轻的材料，预计可以减轻 10% 到 20% 的重量。Hirschvogel 和 Leiber 建议改用锻铝，这样可以减轻 30% 的重量。
机箱的轻量化
在稳定杆方面，本特勒提出了厚壁管材的轻量化解决方案，在高负荷弯曲区域使用较大的壁厚，在低负荷区域使用更薄的壁厚。采用这种负载导向设计，稳定杆可以减轻 1.55 公斤的重量。奥钢联建议使用高强度弹簧钢制造稳定器以实现轻量化。
减震支柱轴承是复杂的装配部件，包括多个连接的钢板，并且可以通过使用锻造铝合金减轻大约 200 克的重量。
Yamanaka 建议使用空心锻造工艺用空心配件代替原来的转向齿轮轴。JFE 建议在齿轮中使用高强度钢以实现轻量化。
由锻造铝合金制成的转向部分和轮框与铸铁制成的部件具有相似的强度值，因此只有在锻造过程中进行了小的几何优化，才能获得相同的刚度水平。因此，从锻造的角度来看，部件的几何优化将有利于提高质量。
后侧向支柱由原来的钢板焊接改为锻造铝合金和加强元件的设计，增强了设计的灵活性。虽然杨氏模量低，但可以在增加垂直刚度的同时减轻重量。
在轮毂方面，Cotarko 建议在法兰或锻压机上钻孔，这是基于旋转对称部件可以去除圆外材料的轻量化理念。同时提出了轻量化的设计方案，用轮毂的星形臂代替制动盘连接，在整个宽度上节省了装配空间，具有显着的优势。
轻量化设计潜力。商用车轻量化设计案例
通过对上述轻量化方案的研究，重卡采用锻造工艺进行设计。这包括变速器、传动轴和其他组件。轻量化设计的主要思想是在高负荷区域设计高壁厚，在低负荷区域尽量减少薄壁设计、穿孔设计等材料。
对于重量为 10.32 kg 的组件，可以实现大约 29% 的重量减轻。传动轴的连接法兰主要设计为旋转对称部件。从锻造的角度来看，在承受较小载荷的区域很容易去除材料，从而使部件更轻。
即使在保持旋转对称性的情况下，也可以在驱动领域实现显着的减重，例如中间轴的设计。Linamar Seissenschmidt 建议将实心轴转换为空心轴，使用管状锻造工艺生产空心结构。Richard Neumayer 建议对传动齿轮进行结构优化，以降低轴附近的质量。
Kamax 通过使用内部六角形部件看到了紧固件头部的轻量化潜力，这在装配过程中也提供了优势。使用强度等级为 15.9U 的高强度材料也可以显着减轻重量，同时考虑到氢和抗脆性等问题。
使用新日兴的氢脆性良好的高强度钢也可以实现轻量化。综上所述，研究发现，重卡的减重潜力高达124公斤。
结论
锻造虽然是一项古老的金属成型技术，但随着技术的发展，在汽车轻量化领域有着广阔的前景。该工艺适用于工业级生产和小批量实验研究。汽车制造的轻量化发展可以通过材料与生产技术的相互促进与合作来实现。当然，这需要材料和锻造工艺领域企业的合作和推动。