本站之前發(fā)表過(guò)文章：汽車輕量化材料發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)外高端鋼鐵產(chǎn)品差距有多大？，世界超高強(qiáng)度鋼板熱壓成形研究與進(jìn)展，等文章，反響不錯(cuò)，今天我們?cè)賮?lái)研究一下 汽車鋼材輕量化的一個(gè)實(shí)例：奧迪輕量化路線。
1994年推出首款A(yù)8時(shí)，奧迪不僅開(kāi)發(fā)了ASF設(shè)計(jì)并將其投入系列生產(chǎn)，還開(kāi)發(fā)了量產(chǎn)所需的所有步驟。這種一體式開(kāi)發(fā)方式正是取得突破的原因所在。奧迪汽車逐漸擴(kuò)大其競(jìng)爭(zhēng)力，尤其增加了很多制作流程。
對(duì)于奧迪來(lái)說(shuō)，輕質(zhì)結(jié)構(gòu)不僅意味著材料工程，而且意味著流程技術(shù)、新接縫技術(shù)的開(kāi)發(fā)和服務(wù)及維修選項(xiàng)的確認(rèn)的全面能力。
體積大、重量輕是奧迪汽車的核心競(jìng)爭(zhēng)力。自1994年起，公司就不斷生產(chǎn)帶ASF車身的車輛。截至目前為止，總量已經(jīng)達(dá)到550000臺(tái)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了世界上的任何其他制造商。在當(dāng)前車型系列中，A8豪華型轎車和R8高性能跑車堪稱ASF原理最純粹的表現(xiàn)形式。TT緊湊型跑車的車身是一種鋁和鋼混合結(jié)構(gòu)。A7 Sportback和新款A(yù)6采用鋼制車身，包含很大一部分鋁材料。
輕量化從空間框架結(jié)構(gòu)（ASF）開(kāi)始
奧迪的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)方法是每位開(kāi)發(fā)工程師信奉的哲學(xué)。如今，奧迪正在將ASF原理提高到一個(gè)更高的水平 – 多材料車身結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)結(jié)合了鋁、鋼和 纖維增強(qiáng)塑料。它從車身開(kāi)始，不斷擴(kuò)展至整個(gè)車輛的每個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，從發(fā)動(dòng)機(jī)到線束。不僅包括采用異常輕質(zhì)的奧迪空間框架結(jié)構(gòu)（ASF）設(shè)計(jì)的鋁制車身。很多鋼制車身車型也在各自的級(jí)別中設(shè)置了標(biāo)桿。
奧迪公司堅(jiān)信多材料空間框架結(jié)構(gòu)（Multimaterial Space Frame）是打造大體積車輛的正確途徑。與CFRP車身相比，重量方面具有相同的優(yōu)勢(shì)，最大的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在總體能量平衡更佳以及成本更低。
空間框架結(jié)構(gòu)（ASF）的發(fā)展需要?jiǎng)?chuàng)新的連接技術(shù)
由于輕量化空間框架結(jié)構(gòu)依然是一種空間構(gòu)架結(jié)構(gòu)，因此需要使用一些新的連接技術(shù)。
多種材料組合的空間框架結(jié)構(gòu)采用了新的連接技術(shù)，奧迪為多種材料組成的車身框架設(shè)計(jì)了適合的新的連接技術(shù)。主要有已普遍使用的螺柱焊接、適用金屬與非金屬連接的半管狀鉚合方法，還有未來(lái)將會(huì)使用的摩擦焊源焊接方法。
ASF車身在構(gòu)造上遵循了仿生學(xué)原理，從自然界中吸取靈感。車身骨架由鋁質(zhì)的擠壓型材和壓鑄零件構(gòu)成。比如應(yīng)用于車頂和車身側(cè)翼的鋁板都是互相咬合連接的。就像一副骨架中的每塊骨頭一樣，汽車的各個(gè)部件都將最輕的重量和最優(yōu)化的性能集于一身。根據(jù)車身不同部位對(duì)零件材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的不同要求提供針對(duì)性的解決方案
從技術(shù)角度講，使得立體構(gòu)架原理如此簡(jiǎn)潔的原因在于分開(kāi)車身不同部件的任務(wù)。擠壓型材連接空間，澆鑄節(jié)點(diǎn)連接部件，鋁制面板關(guān)閉空間而且增加了結(jié)構(gòu)的硬度。立體結(jié)構(gòu)為每種材料和每個(gè)部件分配了一個(gè)特定的任務(wù)。相比傳統(tǒng)單體橫造金屬片設(shè)計(jì)，為開(kāi)發(fā)工程師們提供了更大的自由。
奧迪多材料車身
在ASF技術(shù)領(lǐng)域中奧迪還擴(kuò)展出很多相關(guān)技術(shù)并投入量產(chǎn)。奧迪品牌的一項(xiàng)特殊技術(shù)是激光焊接。這是一個(gè)極其精密的工藝流程允許誤差只有0.1毫米。比如，奧迪A8車身兩側(cè)的車頂和車身側(cè)面之間各有1.8米長(zhǎng)的無(wú)縫焊接鋁板便是使用激光焊接工藝制做而成的。在完成激光焊接工藝后還會(huì)對(duì)焊接表面進(jìn)行拋光處理。
即使從生態(tài)學(xué)的角度上考慮，鋁質(zhì)輕量化車身材料與鋼相比屬于綠色環(huán)保材料。鋁在初級(jí)生產(chǎn)階段雖然會(huì)有較高的能源消耗，但它的重量?jī)?yōu)勢(shì)卻可以在車輛使用過(guò)程中彌補(bǔ)這一劣勢(shì)。在汽車壽命結(jié)束后，所有的鋁制零件都可以通過(guò)較少的能源消耗進(jìn)行回收再利用。制造A8車身所需要的所有鋁材中，約有50%的鋁材可以通過(guò)回收再次使用。
將正確的材料應(yīng)用到正確的地方在奧迪，輕質(zhì)結(jié)構(gòu)并不意味著依賴一種單獨(dú)的材料，而是要智能靈活地 結(jié)合各種不同的材料。目標(biāo)是盡量使用最少的材料獲得最佳的性能，但是將其應(yīng)用到正確的地方。就像在大自然中，絲毫不浪費(fèi)材料。工程師們已經(jīng)在所有相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域中開(kāi)發(fā)了大范圍的專業(yè)技能。反復(fù)檢查每種材料是否適合其用途，無(wú)論是鋼、鋁或纖維增強(qiáng)塑料，而且?jiàn)W迪專家非常熟悉其潛能和缺點(diǎn)。
各種材料相互競(jìng)爭(zhēng)，奧迪能夠有效地使用任何技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步。比如，借助鋁制材料，新高強(qiáng)度合金以及經(jīng)過(guò)進(jìn)一步改良的部件結(jié)構(gòu)將很快帶來(lái)重要的技術(shù)進(jìn)步。換言之，CFRP部件將使得ASF結(jié)構(gòu)更加強(qiáng)勁、更加輕質(zhì)而且更加安全。奧迪可以使用精確的模擬程序計(jì)算出這種材料的碰撞性能。
奧迪輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史
輕質(zhì)結(jié)構(gòu)在奧迪及其被接管公司具有悠久的歷史。在1913年，NSU打造了一款全鋁車身的Type 8/24車型。10年后，奧迪 Type K繼承了這種相同材料的試驗(yàn)型改良外觀。
在20世紀(jì)30年代，來(lái)自Auto Union賽車部的專家們手工打造了鋁制面板，從此開(kāi)始為其引人入勝的賽車和屢創(chuàng)車速記錄的汽車打造車身和流線形面板。1936年款的 Auto Union Type C重量?jī)H為
如今，奧迪汽車?yán)^續(xù)在賽道上馳騁。1990年左右生產(chǎn)的拉力賽和賽道汽車車身上包含很多塑料部件。當(dāng)時(shí)有些汽車已經(jīng)在使用碳素纖維復(fù)合材料制成的萬(wàn)向軸。該裝置已經(jīng)是奧迪90 quattro上的標(biāo)準(zhǔn)配置。目前的奧迪 R18和 A4 DTM用作CFRP的工作實(shí)驗(yàn)車輛。
投入量產(chǎn)時(shí)，首輛奧迪A8在1994年面世時(shí)引起了巨大反響。由于采用了ASF車身，A8在傳統(tǒng)的鋼和鑄件行業(yè)內(nèi)引發(fā)了一場(chǎng)小革命，也給供應(yīng)商帶來(lái)了巨大的壓力。從此以后，高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度增加了5個(gè)因數(shù)，鑄造廠的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)獲得了明顯提高。奧迪ASF原理不僅使該品牌的客戶受益，而且惠及整個(gè)行業(yè)。
輕質(zhì)結(jié)構(gòu)同樣對(duì)未來(lái)的電動(dòng)車發(fā)揮了重要作用。牽引用蓄電池等新部件增加了大量的重量，智能輕質(zhì)結(jié)構(gòu)在很多領(lǐng)域可以補(bǔ)償增加的重量。Neckarsulm的工程師們已經(jīng)致力于為未來(lái)的電動(dòng)車輛開(kāi)發(fā)全新的解決方案。
奧迪輕量化設(shè)計(jì)中心
奧迪輕質(zhì)設(shè)計(jì)中心位于斯圖加特的內(nèi)卡蘇爾姆，是輕量化變革內(nèi)容的原始來(lái)源。大約有180名專家在這個(gè)機(jī)構(gòu)工作。ALDC是公司的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)先鋒。在這里汲取的經(jīng)驗(yàn)為我們獲得的成績(jī)奠定了基礎(chǔ)，包括無(wú)數(shù)的專利、歐洲專利局頒發(fā)的2008年年度歐洲發(fā)明家榮譽(yù)以及四次榮獲世界最重要車身設(shè)計(jì)比賽歐洲車身大獎(jiǎng)。
目前，在FRP技術(shù)中心中大約有50位專家正在致力于纖維增強(qiáng)塑料的研究。奧迪與其姐妹品牌蘭博基尼在CFRP和鋁領(lǐng)域中進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)讓，雙方都在不斷獲得新的見(jiàn)解。
奧迪憑借其量產(chǎn)車型顛倒其重量上升趨勢(shì)，根據(jù)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)不同的車型實(shí)現(xiàn)了全面減重。TT車型比前代車型重量降低了多達(dá)90千克（144.84磅），新款A(yù)6減重多達(dá)80千克（128.75磅），奧迪 R8 GT高性能跑車重量?jī)H為1,525 千克（2454.25磅），其中包括 quattro全時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
（來(lái)源：汽車輕量化CFRP）
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