創(chuàng)新輕量化設(shè)計 之 2018款奧迪A8所采用的 碳纖維增強(qiáng)聚合物 CFRP材料

2018款奧迪A8L的車身架構(gòu)分解圖。我們可以看到這款車身采用了多種不同材料，請注意后車身艙壁（黑色部分）采用的CFRP材料。

最近幾年中，奧迪已經(jīng)為鋁制白車身的量產(chǎn)做出了開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，最近發(fā)布的2018款A(yù)8更是采用了更加廣泛的混合材料技術(shù)。除了保留車輛白車身上采用的大部分鋁合金材料外，奧迪還采用了大量鋼材、鎂材和碳纖維增強(qiáng)聚合物(CFRP)材料。

奧迪公司表示，與現(xiàn)行版A8相比，2018款A(yù)8的扭轉(zhuǎn)剛度提升了24%。然而，由于采用了大量新型安全/自動駕駛技術(shù)以及插電式混合動力推進(jìn)系統(tǒng)，汽車仍需要對抗可怕的“大規(guī)模蠕變”（mass creep）。盡管車身工程師已經(jīng)盡了最大努力，新款奧迪A8的白車身重量仍從現(xiàn)在的509磅（231公斤）增加至621磅（282公斤）。

具體來說，A8的后艙壁及連接的置物架采用了CFRP材料，這也是A8車艙中最大的部件之一。奧迪工程師表示，這個部位可以為整車提供大約33%的扭轉(zhuǎn)剛度。他們解釋說，為了更好地吸收縱向和橫向負(fù)載及相應(yīng)的負(fù)載剪力，公司采用了6到19層碳纖維層疊的設(shè)計，從而提供更好的負(fù)載性能。每層纖維可以以“任何希望的角度”組合在一起，幾乎不用對這些纖維進(jìn)行太多修改。

這也就是說，奧迪的新工藝可以直接使用碳纖維材料，從而免去了制造碳纖維板的中間步驟。此后，奧迪還將采用另一種新工藝，需要將纖維層板放在環(huán)氧樹脂中浸潤“幾分鐘”。盡管奧迪A8的車艙仍然采用了熱成型的高強(qiáng)度鋼，但鑄鋁節(jié)點及擠壓型材等也占到了車身材料清單的58%。

工程師表示，新的熱處理鑄鋁合金可以為車身提供超過230 MPa(33359 psi)的抗拉強(qiáng)度，并在抗拉測試中表現(xiàn)出超過180 MPa(26,107 psi)的屈服強(qiáng)度。

這些合金型材的性能數(shù)據(jù)比之前有“明顯提高”。

工程師表示，奧迪A8懸掛塔的前支架連接采用了鋁材，實現(xiàn)了28%的減重表現(xiàn)。鋁制螺栓可用于將懸掛塔的前支架直接固定在支柱塔圓頂，從而提高抗扭剛度。從安全性能方面來看，在遇到正面碰撞時，車輛前部受到的力可以分散至三個緩沖區(qū)。

此外，奧迪A8的另一個重要變化是采用了14種不同的車身裝配工藝，包括包邊、握柄沖頭鉚合及遠(yuǎn)程鋁制激光焊接等。其中，握柄沖頭鉚合可以用于固定側(cè)車架的位置，及一些結(jié)構(gòu)性焊接處。奧迪的先進(jìn)連接技術(shù)可以將車輛的鋁制側(cè)車架連接至熱成型HSS鋼材的B柱、車頂線及薄型法蘭盤，這也讓奧迪感到非常驕傲。

作者：Stuart Birch
來源：SAE《國際汽車工程（AEI）》雜志