Audi 轻量化路线

2020-6-15 09:50 389 0 来自: 汽车轻量化CFRP
简介
【汽车轻量化在线】1994年推出首款A8时,奥迪不仅开发了ASF设计并将其投入系列生产,还开发了量产所需的所有步骤。这种一体式开发方式正是取得突破的原因所在。奥迪汽车逐渐扩大其竞争力,尤其增加了很多制作流程。 ...

汽车轻量化在线】1994年推出首款A8时,奥迪不仅开发了ASF设计并将其投入系列生产,还开发了量产所需的所有步骤。这种一体式开发方式正是取得突破的原因所在。奥迪汽车逐渐扩大其竞争力,尤其增加了很多制作流程。

对于奥迪来说,轻质结构不仅意味着材料工程,而且意味着流程技术、新接缝技术的开发和服务及维修选项的确认的全面能力。

体积大、重量轻是奥迪汽车的核心竞争力。自1994年起,公司就不断生产带ASF车身的车辆。截至目前为止,总量已经达到550000台,远远超过了世界上的任何其他制造商。在当前车型系列中,A8豪华型轿车和R8高性能跑车堪称ASF原理最纯粹的表现形式。TT紧凑型跑车的车身是一种铝和钢混合结构。A7 Sportback和新款A6采用钢制车身,包含很大一部分铝材料。

轻量化从空间框架结构(ASF)开始

奥迪的轻质结构方法是每位开发工程师信奉的哲学。如今,奥迪正在将ASF原理提高到一个更高的水平 – 多材料车身结构。这种结构结合了铝、钢和 纤维增强塑料。它从车身开始,不断扩展至整个车辆的每个技术领域,从发动机到线束。不仅包括采用异常轻质的奥迪空间框架结构(ASF)设计的铝制车身。很多钢制车身车型也在各自的级别中设置了标杆。

奥迪公司坚信多材料空间框架结构(Multimaterial Space Frame)是打造大体积车辆的正确途径。与CFRP车身相比,重量方面具有相同的优势,最大的优势体现在总体能量平衡更佳以及成本更低。

空间框架结构(ASF)的发展需要创新的连接技术

由于轻量化空间框架结构依然是一种空间构架结构,因此需要使用一些新的连接技术。

多种材料组合的空间框架结构采用了新的连接技术,奥迪为多种材料组成的车身框架设计了适合的新的连接技术。主要有已普遍使用的螺柱焊接、适用金属与非金属连接的半管状铆合方法,还有未来将会使用的摩擦焊源焊接方法。

ASF车身在构造上遵循了仿生学原理,从自然界中吸取灵感。车身骨架由铝质的挤压型材和压铸零件构成。比如应用于车顶和车身侧翼的铝板都是互相咬合连接的。就像一副骨架中的每块骨头一样,汽车的各个部件都将最轻的重量和最优化的性能集于一身。根据车身不同部位对零件材质和结构的不同要求提供针对性的解决方案

从技术角度讲,使得立体构架原理如此简洁的原因在于分开车身不同部件的任务。挤压型材连接空间,浇铸节点连接部件,铝制面板关闭空间而且增加了结构的硬度。立体结构为每种材料和每个部件分配了一个特定的任务。相比传统单体横造金属片设计,为开发工程师们提供了更大的自由。

奥迪多材料车身

在ASF技术领域中奥迪还扩展出很多相关技术并投入量产。奥迪品牌的一项特殊技术是激光焊接。这是一个极其精密的工艺流程允许误差只有0.1毫米。比如,奥迪A8车身两侧的车顶和车身侧面之间各有1.8米长的无缝焊接铝板便是使用激光焊接工艺制做而成的。在完成激光焊接工艺后还会对焊接表面进行抛光处理。

即使从生态学的角度上考虑,铝质轻量化车身材料与钢相比属于绿色环保材料。铝在初级生产阶段虽然会有较高的能源消耗,但它的重量优势却可以在车辆使用过程中弥补这一劣势。在汽车寿命结束后,所有的铝制零件都可以通过较少的能源消耗进行回收再利用。制造A8车身所需要的所有铝材中,约有50%的铝材可以通过回收再次使用。

将正确的材料应用到正确的地方

在奥迪,轻质结构并不意味着依赖一种单独的材料,而是要智能灵活地 结合各种不同的材料。目标是尽量使用最少的材料获得最佳的性能,但是将其应用到正确的地方。就像在大自然中,丝毫不浪费材料。工程师们已经在所有相关的技术领域中开发了大范围的专业技能。反复检查每种材料是否适合其用途,无论是钢、铝或纤维增强塑料,而且奥迪专家非常熟悉其潜能和缺点。

各种材料相互竞争,奥迪能够有效地使用任何技术发展和进步。比如,借助铝制材料,新高强度合金以及经过进一步改良的部件结构将很快带来重要的技术进步。换言之,CFRP部件将使得ASF结构更加强劲、更加轻质而且更加安全。奥迪可以使用精确的模拟程序计算出这种材料的碰撞性能。

奥迪轻质结构的历史

轻质结构在奥迪及其被接管公司具有悠久的历史。在1913年,NSU打造了一款全铝车身的Type 8/24车型。10年后,奥迪 Type K继承了这种相同材料的试验型改良外观。

在20世纪30年代,来自Auto Union赛车部的专家们手工打造了铝制面板,从此开始为其引人入胜的赛车和屡创车速记录的汽车打造车身和流线形面板。1936年款的 Auto Union Type C重量仅为825千克,准备征战赛场。凭借其V16超级增压发动机产生了280 千瓦的功率,其功率与重量的比率非常接近现代勒芒跑车原型车。

如今,奥迪汽车继续在赛道上驰骋。1990年左右生产的拉力赛和赛道汽车车身上包含很多塑料部件。当时有些汽车已经在使用碳素纤维复合材料制成的万向轴。该装置已经是奥迪90 quattro上的标准配置。目前的奥迪 R18和 A4 DTM用作CFRP的工作实验车辆。

投入量产时,首辆奥迪A8在1994年面世时引起了巨大反响。由于采用了ASF车身,A8在传统的钢和铸件行业内引发了一场小革命,也给供应商带来了巨大的压力。从此以后,高强度钢的强度增加了5个因数,铸造厂的质量标准获得了明显提高。奥迪ASF原理不仅使该品牌的客户受益,而且惠及整个行业。

轻质结构同样对未来的电动车发挥了重要作用。牵引用蓄电池等新部件增加了大量的重量,智能轻质结构在很多领域可以补偿增加的重量。Neckarsulm的工程师们已经致力于为未来的电动车辆开发全新的解决方案。

奥迪轻量化设计中心

奥迪轻质设计中心位于斯图加特的内卡苏尔姆,是轻量化变革内容的原始来源。大约有180名专家在这个机构工作。ALDC是公司的轻质结构先锋。在这里汲取的经验为我们获得的成绩奠定了基础,包括无数的专利、欧洲专利局颁发的2008年年度欧洲发明家荣誉以及四次荣获世界最重要车身设计比赛欧洲车身大奖。

目前,在FRP技术中心中大约有50位专家正在致力于纤维增强塑料的研究。奥迪与其姐妹品牌兰博基尼在CFRP和铝领域中进行技术转让,双方都在不断获得新的见解。

奥迪凭借其量产车型颠倒其重量上升趋势,根据不同的发动机不同的车型实现了全面减重。TT车型比前代车型重量降低了多达90千克(144.84磅),新款A6减重多达80千克(128.75磅),奥迪 R8 GT高性能跑车重量仅为1,525 千克(2454.25磅),其中包括 quattro全时四轮驱动系统。



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