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在过去的三年中，亚洲地区强劲的需求扩大了对基础金属材料的供应量，金属材料价格一路飙升。在2001年底和2002年价格崩溃之后，由于没有及时增加产量，这个问题急剧恶化。铅价格从2003年初的500美金一吨涨到8月份的3,400美金一吨。镍从2003年5月的7,000美金一吨涨到50,000美金一吨。现在这个价格回落到28,000美金一吨。钴从2004年的1,250美金一吨涨到74,000美金一吨，如今又回落到50,000美金一吨。
原始制造商OEM启动能够降低成本的可替代原料以及加工方式计划，他们的利润率会受到损失。但同时，新的战略计划提高了产品质量也简化了设计。
积极探索新材料战略的公司之一正是GM通用汽车公司，他们顶级供应链主管Bo I.Andersson在最近一次新闻发布会上告诉记者，材料价格“引起恐慌”，GM公司正在探索这些昂贵材料的可替代品。 （图片）
GM通用汽车公司在 Pontiac Solstice.车上越来越多的采用片状模塑料SMC在设计创新杂志的一次采访中，Andersson说他们的主要战略是在设计车辆之前开发出可替代材料，因此如果出现材料之间价格差异，GM公司能够从下线的产品上随时更换不同材料的零部件。“在问题出现之间，我们往往先看看能做什么来避免问题的发生。”Andersson说道。“我们的全球产品计划之一，是（在实际车辆设计之前）做出选择，既可以用钢燃料箱也可用塑料替代。”（图片）
Corvette Z06车采用超轻镁材料制造发动机架这个改变非常巨大，因为多层汽车塑料燃料箱在过去的20年间出现严重的渗漏问题。
塑料的重量轻，可提供更多的设计自由性和其他优势。甚至是在1993年，有1/4的客车都使用非金属燃料箱。新战略的决定有两个因素。“在过去的10年间，我们都采用塑料燃料箱，树脂材料的价格因此上升，这是其一。第二，看看运输成本，因为我们每买一样东西都会关注它的到岸成本。因此，简而言之，钢燃料箱能够在组装厂附近焊接在一起，这样运输成本就会降低，这是另外一个原因。”
那些力推钢燃料箱的公司占领了大批市场。同时几年前的技术通过钢燃料箱的战略联盟得以推动，它们从未受过如此关注。多层塑料材料的性能变的越来越好。钢材料也有它的广阔市场，因为：1）新钢材越来越容易成型，让设计的自由度得以提升。2）钢燃料箱100％可回收。而且成本越来越有优势。由于到岸成本和碳氢化合物价格因素，人们会更加倾向于它。（图片）
纳米金属外壳让塑料具备金属性能GM通用汽车公司的四大件
Andersson说在价格压力下他们更加关注于以下四种材料：钯、铝、钢以及塑料。
“拿我们的赛车举例，我们正尝试用钢零件取代塑料零件。”Andersson说道。“它的重量更合理，成本更低。看看Chevrolet Corvette以及Pontiac Solstice车就知道。”
当然Corvette是第一辆使用塑料车身的汽车，这要追溯到上世纪1953年。但是纪念版Z06车的引擎盖是碳纤维的，这是首次在上漆的A级车身引擎盖上使用该材料。片状模塑料（SMC）被广泛用于Solstice上。Z06另外一个创新是第一次使用镁材料制造发动机架，替代了多层铝集合材料。Corvette经常被作为GM通用汽车公司新技术的测试床，冲模铸件显然成为结构负荷材料的巨大突破。
但是这些真的就是为降低成本进行材料转换的正面例子吗？Andersson说：“使用镁铸件的关键原因是重量会大大减轻。镁材料让GM公司能够避免高油耗税。除了税级别降低以外，材料替代品使用的原因还有很多。我们同设计工程师和制造工人合作观察我们要改进的地方在哪里。在某些情况当中，是成本。”另外，Andersson还补充道。“在另外一些情况下，是体积，还有一些，也许是运输成本或者设计自由度。有时，也许是综合了以上所有这些因素。”
在可能的情况下，材料成本越来越高会确实推动替代产品的使用。
“我们同设计工程师紧密合作组成系统管理小组。”Andersson说道，“而在那之前，工程设计是关注系统，而采购关注产品材料。四年前，Jim Queen（全球工程设计副总裁）和我说把这两者结合起来。因此，今天，有几个系统管理小组处理工程设计和采购。每周二这些领导小组开会一次。我们没有达到预想的结果，但是已经取得了巨大的进步。”供应商们也更多的参与到设计流程中，从工程设计和采购官员们的系统小组会议中受益。“我们可以对（供应商们）做出更好的解释，现在我们的主要推动力是：体积，质量以及成本。”GM通用汽车公司也采用网络工具进行更好的沟通。
另外一个战略是在工程师们职业生涯的早期，将工程们转移到采购部门，这样他们可以更好了解公司要达到的成本目标。“三年之后回到工程设计部，他们自身的价值将得以提升。”Andersson 说道。
削减成本10条贴士
这里有10条我们总结出的降低高额的、不可预知的材料价格的战略措施：根据Andersson举出的例子，大多数材料都不是为降低成本而引进的直接替代品，而是另外一种选择，有时参与到工程设计当中，在具备其他优势之外也可以降低成本。
1) 用镁冲模铸件代替锌合金冲模铸件。锌材料价格从2005到2006年上涨了4倍多，然后略有下滑。相比之下，镁材料价格相对稳定。根据Chicago White Metal公司所说，热内腔镁设备一般可以适应与锌材料产品相似的冲模铸件，在冲模检测和取样后可进行快速生产。
2) 作为装饰用途，用外观相似的瓷外壳替代不锈钢材料外壳。Whirlpool公司在电子产品范围内采用该材料作外壳。瓷铀不会留下明显的指印，不会因受热而褪色，也不易变污，刮伤或者受到化学物品损伤。
3) 用片状模塑料（SMC）代替卷平钢。SMC是玻璃纤维增强合成物同热塑材料混合制成。玻璃纤维增强塑料FRP合成物通常比钢结构要轻25％到35％，同时可以用低成本工具加工。在一些情况下，零部件只能用成型模具加工。劣势：加工流程很缓慢，回收记录远远不及钢材料。（图片） 4) 尝试一下接头套管的新型表面淬水流程，该流程让不锈钢硬化。金属表面很活跃，然后在特定温度下渗碳，这个温度低到让碳化物不能成形。结果是，防腐功能发挥作用。一般的不锈钢具有昂贵的合金如镍基合金或钛的一些性能。应用领域包括商业泵、循环系统、扣件、轴承、离合撇盘以及其他针对严重磨损、军事用途、航天、汽车和医疗设备行业如臀部植入的零部件。
5) Carpenter Technology公司的新高端合金级别旨在关注于如飞行器着陆齿轮和高尔夫俱乐部器材的钛替代物。Custom 465不锈钢是双真空熔化，马氏体，失效硬化合金，具有防腐、高强度以及高耐磨性等特点。 当达到950F的时候，它的最大拉伸强度可以达到250ksi.
6) 看看纳米技术。新混合结构采用称作金属熔丝的专利加工方法，它适用于精确量的纳米金属浇注塑料零部件。零部件据说具有铝或镁的硬度，但是强度更好。金属颗粒大小比普通的颗粒小1000倍。该技术被杜邦工程聚合物公司和它的合作伙伴加拿大多伦多Morph Technologies公司、美国宾西法尼亚州匹兹堡的Integran Technologies公司以及美国加里福尼亚州卡尔斯巴德的PowderMetal Technologies公司联合开发的K2007产品所使用。
7) 在适用的地方，金属粉末成型技术一直是降低成本提高性能的好选择。一种国外的金属粉末零件在今年赢得了金属粉末工业联合会的重要奖项。超导电双极子磁性材料是由高温等静压不锈钢314LN粉末制成的全密度材料。零部件与锻制不锈钢有相似的机械性能。瑞典的Bodycote HIP-Surahammar公司以及芬兰的Metso Materials Technology
8) 看看制瓷技术，这越来越成为一项高端科技。例如：新Ceralese/泵腔材料一致。
9) 新的注模钨/塑料合成物替代铅，解决了环境和其他问题。虽然钨比铅成本更高，但新注模型总的来说成本较低。
10) 重新看看那些替代汽车和其他产品里钢结构的热塑合成物。GM通用汽车公司今年早些时候推出的Chevy Volt概念车采用了创新合成物制造引擎盖和车门。
毫无疑问，创新材料科技正在崛起。加工流程大量显现，从纳米到复合材料，结合了新材料的技术让这些加工方法更加吸引人。再加上不可预见的飞涨的材料成本，设计工程师们的角色变得越来越重要。
金属价格的上涨趋势
过去两年间的金属平均价格比前5年的价格提高3到4倍。亚洲持续增长的需求让全球供应日趋紧张，金属供应一度由于价格疲软需求缺乏而停滞。至少在短期内似乎已经没有希望，于是迫使人们找寻更加便宜的材料以及更加低成本的制造方法。以下是该形势的曲线图。所有数据来自伦敦金属交易市场。（图片） 信息来源：http://www.designnews.com.cn/
4/7/2008
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