新型奥迪A8创新应用新材料和轻量化技术

作者:Tina Rumpelt(编译自德文Automobil Industrie) 文章来源:AI《汽车制造业》 点击数:130 发布时间:2019-01-15
从249 kg、220 kg、231 kg到282 kg,这是1994年以来奥迪A8车架的质量的演变历史。最近一次增加质量的原因是为了提高刚性和提高抗碰撞的性能要求。
新型奥迪A8创新应用新材料和轻量化技术

新型奥迪A8车身的拐角和边缘都是过去几年不曾见到的结构设计。 “新型奥迪A8充分体现了高超的冲压成型技术和很高的轻量化技术水平。但这并不是我们的最终目标:发展仍在继续。我们的主张是落实奥迪设计师所要求的一切。” 奥迪公司技术开发部的领导人Ulrich Widmann博士说。

首次采用四种材料

2017年11月上市的第五代奥迪A8车架首次采用了四种材料(图1):58%的铝合金(重量约164 kg)、30.5%的钢材(重量约86 kg)和1%的CFK碳纤维增强材料(2.8 kg)。现在,奥迪也第一次在A8车架中使用了金属镁,作为车架缓冲支柱的材料。A8轿车这一部件使用镁合金材料后将重量减轻了近30%。

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图1  第五代奥迪A8车架首次采用了四种材料制作车架

 

新型A8轿车的座舱是利用热成型钢质结构件和复合材料制成的。超高强度和抗扭曲的CFK碳纤维增强材料制作了车厢后壁,即座舱中面积最大的部件。它承担着整个车辆33%的扭转变形。“为了最佳地吸收纵向、横向的剪切力,车厢后壁中敷设了6~19层的碳纤维。” Widmann先生说,“这比铝合金材料减轻了20%的重量。新型A8就是智能型混合结构车架的最佳范例。A8轿车中总共使用了29种不同的材料,其中有11种钢材和8种铝合金。未来汽车将是不同材料的
融合。”

座舱中的一些板材利用激光拼焊技术,实现了一块板材有着不同的强度,例如仪表板支撑横梁和B柱。其他部分的板材也都有一些增强。这就减轻了车架的重量,仪表板支撑横梁的重量减少了20%,同时也提高了与安全有关部位的强度。这种组合利用不同的材料有利于减轻车辆的重量。因为将钢材与铝材连接在一起时会导致接触腐蚀,这是人们不想要的结果。今天,车架的设计者们已经掌握了解决这一问题的方法:利用粘接技术和相应的连接技术将钢材和铝材连接起来。

“最大的挑战就是在大批量生产过程中也要掌握这些工艺技术。” 奥迪公司生产经理Hubert Waltl博士说道。在新型奥迪A8轿车中共使用了14种连接技术,8种热连接技术和6种冷连接技术(图2),包括了滚压卷边技术(将车门上两层钢板与铝合金外层连接的技术)和冲压铆接(座舱侧壁固定)以及首次在汽车制造中采用了铝合金的远程激光束焊接。

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图2  新型奥迪A8车架中采用的连接技术

 

500台机器人的生产车间

奥迪公司位于Neckarsulm市的A8车架生产基地,刚刚起步,拥有3层、共计5万m2的新建厂房,500名职工将在这里进行三班制的工作和生产。全部设备包括了500 台机器人、90套粘接设备、60 台自动攻丝机、270台冲压铆接设备和90 台电阻点焊设备。奥迪A8车架制造中的技术亮点是车架对焊工位,车身主焊接生产线中能够完成六种变型车架焊接的对焊工位。不同的车辆驱动类型都需要在这一工位上完成车架对焊,包括插电式混合动力轿车的车架。

另外,在Neckarsulm生产厂还将推出一款加长版的顶级奥迪轿车。在技术创新方面,车架对焊工位中车架张紧框采用了机电一体化的定位调整机构。它负责装卡位置的微调;例如车顶轮廓线的精细调整,不同类型车架的相应调整。

生产出来的车架经输送带输送到相邻生产车门和蒙皮的车间。在粘贴好喷漆胶带后被输送到喷漆车间喷漆。

在喷漆车间里,ASF奥迪空间框架结构的车架完成了阴极浸渍涂漆后,在200℃的烘干炉中烘干,车架中的铝合金结构件也达到了其最终的强度。CFK碳纤维增强的后箱板首先组装成组件,在模具中胶合、手动铆接,装配上所有的内部零部件,例如扬声器、后车窗遮阳卷帘、安全带和中央扶手等。

新型奥迪A8车架生产厂当然也是一个智能化工厂。许多职工和机器人携手生产A8车架。大数据和生产数字化还能够实现精确的预防性维护保养,从而节省人员、减少了配件需求。