Zamiast aluminium

1.10.2015
Reklama
Reklama

Rama przestrzenna z różnych materiałów to perspektywiczna lekka konstrukcja Audi. Tworzywa sztuczne wzmacniane włóknem szklanym, jak i nowoczesne gatunki stali, to elementy, którymi w przyszłości uzupełniane będą aluminiowe konstrukcje pojazdów.

Według danych podawanych przez Audi, od 1994 r. firma ta wyprodukowała ponad 550 tys. samochodów z aluminiową ramą przestrzenną. Takimi doświadczeniami z lekką konstrukcją karoserii nie może poszczycić się żaden inny producent. Jednak bawarski producent nie spoczywa na laurach, tym bardziej, że swoje ambitne zamierzenia rozwija także konkurencja. BMW planuje serię pojazdów na bazie nowoczesnej konstrukcji karoserii, która miejsce dla pasażera wykonane z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym łączy z podwoziem z aluminium. Ponieważ w ostatnim czasie żadna inna marka nie uczyniła lekkiej konstrukcji centralnym punktem planowania tak, jak Audi, w Ingolstadt mają silną potrzebę dalszych działań w tym kierunku. Na warsztatach poświęconych lekkiej konstrukcji Audi przedstawiło założenia swojej przyszłej strategii. Główny wniosek z tych warsztatów przedstawia się następująco: era samochodów z samego aluminium ma się ku końcowi.

Reklama

Każda część spełnia określone zadanie
Rama przestrzenna Audi jest od dwóch dekad dominującym rozwiązaniem w zakresie lekkiej konstrukcji karoserii. Składa się ona z trzech elementów konstrukcyjnych: blach, profilów wytłaczanych oraz elementów odlewanych. Każdy materiał i każda część spełniają specjalne zadanie i są przeznaczone do określonego zastosowania. W przyszłości aluminium w ramie przestrzennej zostanie uzupełnione przez nowe materiały, jak tworzywa sztuczne wzmacniane włóknem szklanym, ale także nowoczesne gatunki stali. Klasyczna, samonośna karoseria stalowa o układzie modułowym, według Audi, wyczerpała już swój potencjał zmniejszania wagi elementów. Producent ten zamierza stopniowo wycofywać tę konstrukcję na korzyść nowej ramy przestrzennej z wielu elementów (Multimaterial Spacerframe, MSF). Nowe modele A6 i A7 Sportback już dzisiaj obrazują zasadę, którą realizuje Audi. Ich karoseria wykonana jest wprawdzie w głównej mierze ze stali o różnej klasie wytrzymałości, ale ich konstrukcja realizuje już częściowo zasadę ramy przestrzennej. Tylna podłużnica w A6 jest profilem ze stali ze spawanymi przegrodami, który pod względem wizualnym i funkcjonalnym jest łudząco podobny do porównywalnego elementu aluminiowego z A8. A stalowy próg boczny w A6 jest produkowany techniką walcowania i integrowany w karoserii w podobny sposób jak aluminiowy profil wytłaczany w większym modelu. Przykłady te pokazują, w jak dużym stopniu materiał wpływa na stosowane techniki produkcyjne. Z aluminium, przy stosunkowo mniejszych nakładach, można produkować bardzo duże, złożone i cienkościenne odlewy. Przy zastosowaniu stali jest to niemożliwe - w takim przypadku należałoby montować bardziej złożone komponenty z pojedynczych części, np. węzeł, który w A6 łączy ze sobą słupek A, próg boczny i dźwigar poprzeczny ściany czołowej. W aluminiowym A8 całe to zadanie jest realizowane przez jeden odlew. Oprócz tego w A6 i A7 liczne elementy montowane wykonane są z lekkiego metalu (drzwi i klapa tylna). A w przypadku mocowań na kolumnie McPhaersona w części przedniej nowej biznesowej limuzyny stosowane są zaawansowane odlewy aluminiowe. Koncepcja MSF wymaga nowych technik łączenia, aby stal, aluminium i tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem szklanym miały postać stałej jednostki. Jedną z takich możliwości jest zastosowanie śrub samogwintujących, które są mocowane przez robota. Dzięki dużej liczbie obrotów silnika elektrycznego i wysokiej sile docisku natapiają one element konstrukcyjny i formują własny gwint metryczny, który może być też powtórnie wykorzystany przy naprawie.

Reklama

Nowe techniki łączenia
Klej w dalszym ciągu utwardza strukturę i spełnia jeszcze jedno, dodatkowe zadanie - przy montażu aluminium i stali oddziela on oba metale i w ten sposób zapobiega korozji kontaktowej. Oprócz tego, do łączenia metali przy konstrukcji karoserii, stosuje się wiele różnych technik spawania, np. laserowe lub tzw. Cold Metal Transfer. Ta druga metoda, opracowana przez firmę Fronius, polega na tym, że drut spawalniczy porusza się do 70 razy na sekundę tam i z powrotem, a tym samym zapewnia stapianie praktycznie bez łuków elektrycznych. Równie nieduży jest ładunek ciepła dostający się na element konstrukcyjny. Większość tradycyjnych technik spawania ma jednak tę wadę, że możliwe jest w nich łączenie ze sobą tylko metali tego samego rodzaju. Inaczej wygląda to w przypadku spawania elementów ciernych: tutaj element stalowy, przypominający nit, przechodzi z dużą rotacją i pod znacznym naciskiem przez blachę aluminiową. Według Audi koncepcja MSF już dzisiaj oferuje potencjał umożliwiający zmniejszenie wagi pojazdu nawet o 10 procent. Znacznie większe redukcje będą możliwe, kiedy zastosuje się tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem szklanym (CFK).

Więcej w najnowszym wydaniu "autoEXPERTA" (10/2013)

Reklama

O Autorze

autoEXPERT – specjalistyczny miesięcznik motoryzacyjny, przeznaczony dla osób zajmujących się zawodowo naprawą, obsługą, diagnostyką i sprzedażą samochodów oraz produkcją i sprzedażą akcesoriów motoryzacyjnych, części zamiennych i materiałów eksploatacyjnych.

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę
Reklama