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[YesAuto Technology] Während viele Leute immer noch über die Sicherheit von Autos nachdenken, versuchen die großen Automarken tatsächlich, ihre Fahrzeuge “abzunehmen”. Tatsächlich sind Autos wie Menschen. Es ist einfach, ein paar Kilogramm Fleisch anzubauen, aber es ist schwierig, es zu reduzieren! Ein dicker Mann, der Gewicht verliert, kann sich von den “drei Höhen” fernhalten und hat einen gesünderen Körper und flexiblere Bewegungen; Wenn ein Auto leichter werden kann, kann es sein Fahrverhalten verbessern und es kann schneller fahren, ohne den Motor zu wechseln. , Und was noch wichtiger ist, es kann den Energieverbrauch und die Abgasemissionen reduzieren und es umweltfreundlicher machen. So lautet der Titelsatz: Ning weniger zehn PS, nicht mehr als ein Kilogramm! Bei so vielen Vorteilen muss natürlich jeder Wege finden, das Gewicht seiner Produkte zu reduzieren. Heute werden wir hauptsächlich über mehrere klassische Coups sprechen, die Materialien zum “Gewichtsverlust” für Autos verwenden.

Kohlefaser – die reiche und bewusste Wahl

Wenn es um Leichtbaumaterialien geht, denkt wohl jeder zuerst an die drei Worte „Carbonfaser“. Tatsächlich sollten die Kohlefasermaterialien, über die wir oft sprechen, als kohlenstofffaserverstärktes Polymer oder Kunststoff bezeichnet werden, um genau zu sein. Das Englische ist CFK, was Carbon Fiber Reinforced Polymer oder Carbon Fiber Reinforced Plastic ist. CFK wird von der Industrie wegen seines geringen Gewichts und seiner hohen Festigkeit bevorzugt und gilt als eine der Entwicklungsrichtungen zukünftiger Automobile. Das Gewicht des Kohlefasermaterialteils bei gleichem Volumen beträgt nur 20 bis 30% des herkömmlichen Stahlteils, seine Festigkeit ist jedoch mehr als das Zehnfache von Stahl. CFK-Werkstoffe weisen jedoch auch Mängel auf. Das größte Problem ist, dass es teuer ist! Daher ist es für uns schwierig, es an einem volksnahen Familienauto zu sehen – abgesehen von den Aufklebern und Zierleisten, die einige Freunde in der Auto Parts City gekauft haben.

Da der Wert von CFK nicht besonders bürgernah ist, konnten in der Vergangenheit nur Supersportwagen im Wert von Hunderttausenden Dollar (der Inlandspreis von Millionen Yuan) ihre hohen Kosten tragen, und nicht nur einige Supersportwagen verwendet CFK ausgiebig zur Herstellung von Karosserieteilen und verwendet diese teuren Materialien auch, um eine ganze Cockpitstruktur herzustellen, die auch als Kohlefaser-Monocoque bekannt ist. Wenn Ihnen jemand sagt, dass sein Sportwagen eine Kohlefaser-Monocoque-Struktur verwendet, gibt es zwei Möglichkeiten: 1. Er prahlt*; 2. Er ist ein Graben; 3. Es gibt noch eine andere Möglichkeit, darüber werden wir später sprechen.

Es sollte gesagt werden, dass das Kohlefaser-Monocoque als die Spitze der Pyramide der aktuellen Karosseriematerialien angesehen werden kann, daher sind alle Marken, die Sie mit dieser Struktur sehen können, im Grunde “groß”, aber es gibt auch einige Unternehmen, die Ambitionen haben versuchen, diese Art von teuren Materialien und Strukturen “auf den Boden zu legen”, aber es wurde noch nicht realisiert.

Obwohl Honda ihre guten Wünsche nicht wahrnahm, reduzierte BMW tatsächlich die Kosten für CFK-Materialien und setzte sie beim i8 und i3 seiner beiden neuen Energiemodelle um. Vor allem i3, seine Karosseriestruktur kann als Kohlefaser-Single-Cockpit betrachtet werden, der Mindestpreis beträgt weniger als 420.000 Yuan, Sie können das “Luxus” -Kohlefasermaterial genießen, gibt es ein Gefühl, was zu verdienen?

Darüber hinaus hat BMW auch traditionelle Modelle mit Kohlefasermaterialien versehen. Die neue Generation der BMW 7er Reihe setzt auf eine gegenüber den alten Modellen leichtere Karosseriestruktur aus Carbon-Aluminium-Hybridwerkstoffen, gleichzeitig nimmt die Steifigkeit zu statt ab. Das Gewicht des Fahrzeugs wirkt sich positiv auf die Kraft- und Fahrleistung des Fahrzeugs aus. Ich glaube, dies ist einer der Gründe, warum BMW zuversichtlich ist, den 730Li mit einem 4-Zylinder 2.0T-Motor auf den Markt zu bringen.

Generell sind CFK-Werkstoffe heute noch relativ teuer, sodass sie nur von wenigen Personen patentiert werden. Das Karosseriematerial des BMW 7er führt jedoch auch zu einem Material, über das wir als nächstes sprechen werden. Es ist relativ nah am Menschen und überall in unserem täglichen Leben zu sehen. Sobald es jedoch auf einem Auto erscheint, steigt auch sein Wert exponentiell. ——Das ist eine Aluminiumlegierung.

Aluminiumlegierung – rationaler Verbrauch und leichte Luxusroute

Im Vergleich zum bisherigen CFK-Werkstoff liegt uns die Anwendung von Aluminiumlegierungen im Automobil näher. Eine Aluminiumlegierung ist nicht so leicht wie CFK, und ihre Festigkeit ist etwas schlechter. Der Vorteil gegenüber herkömmlichem Automobilstahl liegt jedoch auf der Hand: Die Dichte der Aluminiumlegierung beträgt etwa 2,7 g/cm3, während die von Stahl etwa 7,8 g/cm3 beträgt. ; In Bezug auf die Festigkeit beträgt die spezifische Festigkeit von Aluminiumlegierungen etwa 85, während die von legiertem Stahl nur 40 beträgt. Noch wichtiger ist, dass Aluminiumlegierungen nicht so “edel” sind wie CFK-Material und relativ leichter zu akzeptieren sind.

Neben der Ganzaluminium-Karosseriestruktur kann je nach den örtlichen Bedingungen auch eine Aluminiumlegierung in einigen “Cellulite” -Teilen verwendet werden, wodurch das Gewicht der Karosserie effektiv reduziert und gleichzeitig die Produktionskosten berücksichtigt werden können, was den Fahrzeugpreis erhöht freundlicher”. Die häufigsten Teile sind die Motorraumabdeckung und die Kofferraumabdeckung/Tür sowie einige andere Karosserieverkleidungsteile. Pickup-Trucks wie der Ford F-150, die nicht tragende Karosserien verwenden, und sogar die gesamte Karosserie besteht aus Aluminiumlegierungsmaterialien. Natürlich sind diese Teile nicht die Haupttragstruktur.

Wenn es um Karosserien aus Aluminiumlegierungen geht, sind die Wartungskosten im täglichen Gebrauch am besorgniserregendsten. Da in den Anfangsjahren Werkzeuge und Ausrüstungen für Bleche aus Aluminiumlegierungen nicht beliebt waren, zögerten sogar 4S-Geschäfte, Ausrüstungen und offene Arbeitsplätze für ein oder zwei High-End-Modelle mit geringen Verkaufszahlen zu kaufen. Obwohl das Prinzip der Blechreparatur von Aluminiumlegierungsblechen dem von herkömmlichem Stahl ähnelt, werden darüber hinaus mehr Anforderungen an Techniken und Fähigkeiten gestellt, und es ist auch eine entsprechende Ausbildung für die Arbeiter erforderlich. Daher gab es zu dieser Zeitumstellung fast nur eine Möglichkeit, die Karosserie aus Aluminiumlegierung zu reparieren! Wenn Sie um 2000 auf einen Audi A8 gestoßen wären, wäre es, glaube ich, sehr sauer gewesen, als ich das Reparaturangebot einer 4S-Werkstatt gesehen habe.

Heute, da immer mehr Modelle Karosserieteile oder Karosseriestrukturen aus Aluminiumlegierungen verwenden, obwohl sie noch nicht zum Mainstream geworden sind, sind Aluminiumblechausrüstungen in 4S-Werkstätten oder etwas größeren Autowerkstätten keine Seltenheit mehr dieser Geräte ist viel billiger als zuvor. Daher sagen viele Marken, dass sich der heutige Körper aus Aluminiumlegierung in Bezug auf die Nutzungskosten oder Wartungskosten nicht von herkömmlichem Stahl unterscheidet.

Neben der Anwendung in der Autokarosserie wird Aluminiumlegierung auch häufig bei der Herstellung von Fahrzeugfahrwerksaufhängungsteilen verwendet. Der untere Querlenker aus Aluminiumlegierung, von dem viele sprechen, ist das beste Beispiel. Im Vergleich zur Karosserie aus Aluminiumlegierung sind uns die Chassisteile aus Aluminiumlegierung näher, und die Chassis vieler Heimmodelle verwenden dieses Material seit langem.

Insgesamt ist der Einsatz von Aluminiumlegierungen an der Karosserie keine Seltenheit, aber immer noch auf relativ hochwertige Luxusmarkenmodelle beschränkt. Natürlich verwenden einige freundlichere Modelle dieses Material auf einigen Karosserieteilen. Beim Chassis ist die Sichtbarkeit von Aluminiumlegierungsteilen relativ höher. Im Allgemeinen wird die Verwendung von leichten Aluminiumlegierungsmaterialien zur Gewichtsreduzierung von Fahrzeugen als “leichter Luxus” angesehen. Für Autos, die keine leichten Materialien verwenden, gibt es jedoch wirklich keine Möglichkeit zum “Gewichtsverlust”. ?

Stahl – viele Methoden der sorgfältigen Planung

Obwohl Aluminiumlegierungsmaterialien den Menschen viel näher kommen als zuvor, sind die Konstruktionskosten immer noch viel höher als die von herkömmlichen Stahlmaterialien. Bei einigen Modellen, die diese Mehrkosten aufgrund von Positionierung und Verkaufspreisen nicht auffangen können, sind sie noch „zufällig“. . Aber für sparsame Autos, die mehr Wert auf Wirtschaftlichkeit legen, ist der Vorteil des Leichtgewichts zweifellos wichtiger, da die Verbraucher, die sich für diese Modelle entscheiden, empfindlicher auf den Kraftstoffverbrauch reagieren.

Voraussetzung für die Gewichtsreduktion ist die Gewährleistung der Festigkeit. Die Festigkeit der Karosseriestruktur hängt nicht nur mit dem Sicherheitsniveau des Fahrzeugs zusammen, sondern beeinflusst auch das Fahrverhalten. Die teuren Kohlefasermaterialien und Aluminiumlegierungen können bei gleicher Festigkeit weitaus geringer sein als das Gewicht von Stahl. Kann also Stahl mit ähnlichen Eigenschaften durch spezielle Verfahren hergestellt werden? Die Antwort ist der hochfeste Stahl, von dem viele Menschen gehört haben.

Diese „Teilmetall-Druckguss“-Technologie wurde von Honda und dem Zulieferer Gestamp drei Jahre lang entwickelt. Vor dem Pressen der Strukturteile wird die Stahlplatte zunächst auf 930 Grad Celsius erhitzt; Im nächsten Schritt des Stanzens und Formens deckt Honda einige Kühlrohre im Zielbereich der Strukturteile ab, so dass die Temperiergeschwindigkeit verschiedener Bereiche der gesamten Struktur unterschiedlich ist. Dadurch ist es möglich, auf derselben Stahlplatte Bereiche unterschiedlicher Stärke auszubilden. Laut Honda-Daten kann diese Druckgusstechnologie in verschiedenen Bereichen derselben Stahlplatte Zugfestigkeiten von 590 bis 1500 MPa erreichen.

Der größte Vorteil dieses lokal variablen Druckgussverfahrens besteht darin, dass eine energieabsorbierende Knautschzone entsteht, ohne die Torsions- und Biegesteifigkeit der Karosserie insgesamt zu beeinträchtigen, und der Rahmen leichter ist. Laut Honda ist die Torsionssteifigkeit der Karosserie der neuen Civic-Limousine um 25 % höher als bei der Vorgängergeneration.

Neben hochfestem Stahl können Ingenieure durch genaue Berechnungen und Analysen auch den Einsatz von Stahl reduzieren, indem sie Löcher in die Stahlteile bohren oder die Form oder Struktur der Teile neu gestalten und dadurch das Gewicht reduzieren. Im Vergleich zur Methode des Materialaustauschs ist diese Methode der Gewichtsreduzierung relativ billiger, erfordert jedoch eine sehr wissenschaftliche und genaue Rechenleistung.

Im Bereich sparsamer Familienautos ist es das häufigste Phänomen, das Gewicht von Fahrzeugen durch die Umwandlung von Stahl zu reduzieren. Zwischen der Gewichtsreduzierung und den teuren Leichtbaumaterialien klafft zwar eine gewisse Lücke, doch der Vorteil liegt im wirtschaftlichen Nutzen. Verbraucher können auch die Ergebnisse des Leichtgewichts genießen, ohne zu viel Geld auszugeben.

Technische Kunststoffe und Polymerwerkstoffe – intern und extern

Das letzte Material, über das wir sprechen möchten, ist das engste mit unserem täglichen Leben verbunden, und das ist Kunststoff. Viele Leute denken, dass aus weichem und leichtem Kunststoff nur Spielzeugautos hergestellt werden können. Wäre es nicht ein Witz, wenn Sie ein echtes Auto bauen würden? Zurück zu unserem gewohnten Thema: Es ist die Karosseriestruktur, nicht die Haut des Fahrzeugs, die die Sicherheit des Fahrzeugs bestimmt. Natürlich werden wir dieses Thema heute nicht mit Rissgefahr diskutieren, aber hier, um Ihnen zu sagen, dass in einigen Karosserieabdeckungen, die nicht stark sind, technische Kunststoffe verwendet wurden.

Neben Verkleidungsteilen außerhalb des Autos werden Kunststoff- oder Polymerwerkstoffe auch für Interieurteile, Rohrleitungen und sogar Fahrwerksteile sowie den Bauch des Autos – den Kraftstofftank, den jeder kennt – verwendet. Durch den Einsatz dieses Materials kann das Gewicht der Karosserie bis ins Detail reduziert werden.

Neben den klassischen technischen Kunststoffen ist auch ein Polymerwerkstoff erwähnenswert, nämlich Glasfasermaterialien. Der vollständige Name des Glasfasermaterials ist GFRP, was glasfaserverstärkter Kunststoff ist. Ist es ähnlich dem Kohlefasermaterial CFK? Tatsächlich haben beide eine gewisse Ähnlichkeit in der Struktur, und beide sind eine Mischung aus Fasermaterialien und Substraten (dh Kunststoffen). Wenn der Name GFRP etwas seltsam erscheint, dann gibt es einen anderen Namen, den Sie sicherlich gehört haben, und das ist FRP.

Der Einsatz von Kunststoffen und anderen Polymerwerkstoffen zur Gewichtsreduzierung wird keinen besonders großen Kostendruck mit sich bringen. Gleichzeitig tragen diese Materialien, weil sie leicht formbar sind, nicht nur viel zum Leichtgewicht bei, sondern bringen auch viele Veränderungen in Funktion und Layout mit sich. Und Vorteile.

um zusammenzufassen:

Unabhängig vom verwendeten Material ist das ultimative Ziel die „Gewichtsabnahme“ für das Fahrzeug. Aus der Sicht der Wirkung haben teure Materialien natürlich eine bessere Leistung und ein geringeres Gewicht, aber verschiedene Modellstufen werden auch entsprechend ihrer eigenen unterschiedlichen Preise positioniert, um das Material auszuwählen, das zu Ihnen passt. Mit den immer strenger werdenden Abgasvorschriften ist automobiler Leichtbau für alle Automobilmarken zum Pflichtkurs geworden. Ich glaube, dass mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Materialwissenschaften auch das Automobil immer weiter auf den Weg des Leichtbaus gehen wird.