Audi A8 нового поколения: уникальное сочетание материалов пространственной рамы

  • Роскошный седан укрепляет лидирующие позиции в области облегченных конструкций
  • Комфортная посадка в автомобиль и улучшенная обзорность благодаря технологии роликовой запрессовки
  • Выдающиеся показатели жесткости кузова на кручение оптимизируют динамику и звукоизоляцию
  • Более миллиона произведенных серийных автомобилей с пространственной рамой Audi Space Frame

 

07 апреля 2017 – Компания Audi открывает новую страницу истории своего успеха в области облегченных конструкций. Для создания несущей конструкции кузова Audi A8 нового поколения впервые было применено передовое сочетание четырех материалов – больше, чем когда-либо ранее для серийных моделей бренда. Таким образом, роскошный седан вновь выступает двигателем прогресса и инноваций в сфере автомобильных облегченных конструкций. Сниженная масса и впечатляющая жесткость кузова улучшают динамику, повышают экономичность и безопасность.

 

Специалисты Audi по облегченным конструкциям давно отказались от идеи применения единого материала. Благодаря сочетанию алюминия, стали, магния и армированного углеволокном полимера (CFRP) они вышли на новый уровень, создав комбинированную конструкцию пространственной рамы Audi Space Frame (ASF) для модели Audi A8 нового поколения. В основу концепции был положен принцип использования необходимого материала в нужном месте и количестве.

 

Audi постоянно внедряет новые технологии и конструктивные элементы, которые обеспечивают неоспоримые преимущества для клиента. Речь идет не только о весовых характеристиках. Жесткость кузова новой флагманской модели на скручивание – важнейший параметр, влияющий на точность управления и обеспечение комфортной акустической атмосферы в салоне, – превосходит показатели предшествующего поколения практически на четверть.

 

Инновационный производственный процесс – задняя панель нового Audi A8 из углепластика

 

С точки зрения габаритных размеров сверхпрочная задняя панель, обладающая высокой жесткостью на кручение и выполненная из CFRP, является самым крупным элементом в каркасе кузова нового Audi A8. Она обеспечивает 33% жесткости на скручивание автомобиля в целом. Для гарантии оптимального поглощения продольных и поперечных нагрузок, а также усилия сдвига, используется улучшенная схема, в которой друг на друга накладываются от 6 до 19 слоев волокна. Каждый из них состоит из ленты шириной 50 мм, которая может быть размещена отдельно под любым углом, что сводит к минимуму необходимость резки волокон. Для решения этой задачи был разработан инновационный процесс укладки слоев волокна. Это позволило полностью отказаться от промежуточного этапа изготовления цельных листов. В ходе еще одного специально разработанного процесса собранная слоистая конструкция смачивается эпоксидной смолой и принимает необходимую форму в течение нескольких минут.

 

В каркасе салона также используется высокопрочное сочетание стальных деталей, созданных методом горячей формовки. Подобным образом изготавливается нижняя часть передней перегородки, пороги дверей, центральные стойки и передняя часть рамки крыши. Некоторые из этих стальных листовых заготовок имеют переменную толщину – для этого применяются технологии индивидуальной подгонки. Другие заготовки также проходят частичную термическую обработку. Это позволяет снизить массу и повысить прочность, особенно в тех зонах автомобиля, которые играют особо важную роль в обеспечении безопасности.

 

На алюминиевые детали приходится 58% конструкции кузова нового Audi A8. Таким образом, алюминий занимает большую долю в сортаменте материалов. Кованые узлы, производство профилей и листов методом экструзии – характерные признаки пространственной рамы ASF. Своеобразная конкуренция между материалами в этой области также является основой прогресса. Благодаря новым сверхпрочным термообработанным сплавам прочность на растяжение составляет более 230 МПа. Соответствующий предел текучести в испытаниях на растяжение превышает 180 МПа, а для профилированных сплавов – 280 и даже 320 МПа. Таких высоких показателей не удавалось добиться ранее.

 

Заключительным элементом инновационного сочетания материалов стала магниевая растяжка, которая теперь на 28% легче, чем в модели предыдущего поколения. Соединение с чашками стоек осуществляется при помощи алюминиевых болтов, что делает чашки дополнительным элементом обеспечения высокой жесткости кузова на кручение. В случае фронтального столкновения нагрузки перераспределяются к трем ударным буферам в передней части автомобиля.

 

Преимущества для клиентов и окружающей среды. Новый кузовной цех для Audi A8

 

Помимо модифицированной пространственной рамы Audi Space Frame, для выпуска новой флагманской модели в Неккарзульме были специально построены производственные помещения. Для возведения нового кузовного цеха высотой 41 метр потребовалось 14 400 тонн стали – вдвое больше, чем для строительства Эйфелевой башни в Париже.

 

Процесс производства Audi A8 сложный, но, вместе с тем, энергоэффективный. Он включает 14  различных методов соединения металлов, в том числе роликовую запрессовку передних и задних дверных проемов. Эта механическая, «холодная» технология используется для соединения алюминиевой рамы боковины с элементами, выполненными из листов высокопрочной стали методом горячей формовки, в зоне центральных стоек, рамки крыши и порогов. Так инженерам удалось добиться увеличения дверных проемов на 36 мм по сравнению с предшествующей моделью. Это облегчает посадку в автомобиль и выход из него, расширяет зону обзора для водителя в области передней стойки, имеющей ключевое значение для безопасности автомобиля.

 

В сфере процессов «горячего» соединения Audi выделяется среди автопроизводителей премиального сегмента благодаря разработке технологий дистанционной лазерной сварки, используемой при работе с алюминием. Точное положение лазерного луча относительно кромки сварки значительно снижает риск возникновения высокотемпературных трещин в ходе производства. Новый процесс позволяет точно управлять глубиной проникновения лазерного луча за счет регулировки подаваемого тепла. Это дает возможность мгновенно определить величину зазора между соединяемыми частями, которая может быть сведена к минимуму благодаря точности настроек. Высокая скорость подачи лазерного луча и незначительное энергопотребление снижают выбросы CO2 на этом этапе производства приблизительно на четверть.

 

Кроме того, новый процесс на 95% сокращает периодические издержки при серийном производстве, минимизируя потребность в дорогостоящих процедурах контроля, необходимых при традиционной лазерной сварке. Технология дистанционной лазерной сварки служит воплощением всего процесса производства нового Audi A8.

 

С появлением в 1994 году первого поколения этого роскошного седана с несущим кузовом, выполненным из алюминия, пространственная рама Audi Space Frame прочно вошла в мир автомобилестроения. С тех пор компания выпустила более миллиона серийных автомобилей с этой конструкцией кузова и продолжает разрабатывать новые решения в области применения материалов и технологий их соединения.