Newsletter

Regulamin

Reklama

Nadwozie - Technika - budowa karoserii i badania aerodynamiczne

EOLAB projekt przyszłości - "ODCHUDZENIE NADWOZIA"

dokument
pobierz +

POLOWANIE NA KILOGRAMY: SAMONAPĘDZAJĄCE SIĘ „KOŁO SUKCESU” W PROCESIE ZMNIEJSZANIA MASY
 
Masa prototypu EOLAB wynosi zaledwie 955 kg, jest zatem o ponad 20% niższa w porównaniu do Clio IV. Łącznie w ramach globalnego obniżania masy zmniejszono wagę auta aż o 400 kg. Ta ambitna „kuracja odchudzająca” wymagała znacznych wysiłków i dużej wyobraźni ze strony specjalistów z wielu różnych branż.
 
„Koło sukcesu” w procesie zmniejszania masy
Przy jednakowych osiągach, samochód o mniejszej masie wymaga mniejszej ilości paliwa do poruszania się. Jednym z głównych kierunków prac w ramach projektu EOILAB było zatem dążenie do obniżenia całkowitej masy pojazdu. Co ważniejsze, takie „odchudzenie” pozwala wyposażyć go w mniejsze, a więc lżejsze podzespoły (silnik, hamulce, zawieszenie, układ chłodzenia, zbiornik paliwa, itd.), co stanowi dodatkową korzyść nakładającą się na pierwotne obniżenie masy pojazdu. Oszczędności wypracowane w rezultacie zmniejszenia wymiarów podzespołów mechanicznych pozwoliły nam na sfinansowanie droższych materiałów i technologii bez powiększania całkowitych kosztów projektu – Laurent Taupin, szef projektu EOLAB.
 
Ponieważ EOLAB jest lżejszy i bardziej aerodynamiczny, potrzebuje mniej energii do poruszania się. I tak na przykład jego układ napędowy można było zredukować do niezbędnego minimum dla zachowania kosztów TCO porównywalnych z aktualnymi modelami, ale bez pogarszania możliwości przyspieszania. Wyposażony w akumulator o pojemności zaledwie 6,7 kWh, EOLAB może pokonywać w trybie „zeroemisyjnym trasy o długości do 60 km z prędkością do 120 km/h, co w zupełności wystarcza dla większości codziennych przejazdów.
 
Właściwe materiały we właściwych miejscach
W celu zmniejszenia masy nadwozia pojazdu istnieje dobrze znane rozwiązanie, polegające na zastąpieniu stali lżejszymi materiałami. Nadwozia wykonane w całości z aluminium lub aluminiowo-karbonowe są już stosowane, jednak oprócz wyższych kosztów materiałów często wymagają dogłębnego zmodyfikowania procesu montażowego, co też ma swoją cenę. Wierna swojej filozofii marka Renault nie zamierzała sięgać po radykalne rozwiązania. Można oczywiście obniżać masę wkładając w to duże pieniądze, ale byłoby to sprzeczne z filozofią Renault. Nasza strategia polega na obniżaniu masy w sposób przystępny dla wszystkich użytkowników, co wymaga od nas wyboru wyłącznie rozwiązań ekonomicznych, przystępnych cenowo dla naszych klientów. Podejście sprowadza się do umieszczenia właściwych materiałów we właściwych miejscach – zaznacza Laurent Taupin, szef projektu EOLAB. Dążenie do utrzymania kosztów na rozsądnym poziomie oznaczało bezwzględną konieczność znalezienia sposobów zmniejszenia masy pojazdu, kompatybilnych z istniejącym zapleczem produkcyjnym.
 
ODCIĄŻONE, WIELOMATERIAŁOWE NADWOZIE
Umieszczenie właściwych materiałów we właściwych miejscach – ta filozofia znalazła swój wyraz w postaci nadwozia o innowacyjnej konstrukcji, łączącego w sobie różne materiały, dobrane pod kątem zapewnienia najlepszego kompromisu między masą, kosztem i procesem produkcyjny. Nadwozie EOLAB łączy w sobie elementy stalowe, aluminiowe, magnezowe i kompozytowe, podczas gdy większość współczesnych aut jest jednomateriałowa.
 
1. Stal: zastosowanie gatunków stali o ultrawysokiej granicy sprężystości (UHTS)
Oprócz zmian konstrukcyjnych nadwozia, jedynym sposobem zmniejszenia masy elementów jest zmniejszenie ich grubości. Ze względu na wymóg zachowania niezmienionych parametrów użytkowych oznacza to konieczność poprawy właściwości mechanicznych stosowanej stali. Zastosowaliśmy więc stal o Ultrawysokiej Granicy Sprężystości, od 1200 MPa do 1500 MPa, czyli o 200 do 500 MPa więcej niż w przypadku stali VHTS, już obecnie stosowanej w nadwoziach modeli Renault. Te gatunki stali o wytrzymałości sięgającej 150 kg/mm2, są wykorzystywane tam, gdzie ich właściwości nabierają wyjątkowego znaczenia, w szczególności w obrębie przedniej części kabiny. Wykorzystanie niektórych spośród nich wymagało zastosowania techniki tłoczenia blach na gorąco, znanej i stosowanej naszych zakładach produkcyjnych.
 
2. Aluminium
Bardzo innowacyjne nadwozie EOLAB zawiera znaczny procent aluminium w trzech następujących, dostępnych na rynku postaciach: blach, elementów odlewanych i kształtowników. Podobnie jak w przypadku stali, poprawa parametrów wytrzymałościowych pozwoliła na zmniejszenie ich grubości bez pogorszenia parametrów użytkowych. Zastosowano nowe gatunki aluminium, umożliwiające dodatkowe obniżenie masy w porównaniu do standardowego aluminium. Również i w tym przypadku gatunki te zastosowano w miejscach, w których kompromis między masą, kosztem, procesem produkcyjnym i funkcją danego elementu był najkorzystniejszy. Niektóre z nich wymagały zastosowania nowej techniki średniotemperaturowego tłoczenia elementów (w granicach 250 - 300°C, podczas gdy tłoczenie na gorąco odbywa się przy około 900°C), która mimo wszystko pozostaje kompatybilna z istniejącymi liniami pras.
 
Wykonana w całości z aluminium tylna część nadwozia
Elementy odlewane, blachy i kształtowniki: wszystkie te trzy technologie zostały połączone w obrębie tylnej części nadwozia EOLAB, wykonanej w całości z aluminium. Zastosowanie aluminium w tej części nadwozia stanowi dobry kompromis między masą a sztywnością konstrukcji. Ponadto jednorodność materiałów w tej strefie jest korzystna pod względem rozszerzalności cieplnej. W kabinach lakierniczych nadwozia są poddawane działaniu temperatur sięgających 180°C, w których niektóre połączenia wielomateriałowe mogą mieć niekorzystny wpływ na geometrię nadwozia.
 
Zastosowanie odlewów w punktach, w których zbiegają się naprężenia umożliwiło wykorzystanie jednoczęściowych elementów zamiast połączenia kilku mniejszych części, co pozwoliło skompensować wyższy oszt tej technologii w stosunku do klasycznego procesu tłoczenia.
 
3. Magnezowy dach o masie zaledwie 4,5 kg
 
Już samo łączenie elementów stalowych i aluminiowych w nadwoziu jest rozwiązaniem niezbyt rozpowszechnionym. Jednak Renault idzie jeszcze o krok dalej w prototypie EOLAB, wprowadzając trzeci materiał: magnez. Metal ten jest znany ze swojej lekkości (ciężar właściwy 1,7 g/cm3), ale również wrażliwości na korozję, z którego to powodu był dotąd stosowany wyłącznie jako element wyposażenia wnętrz. Jest on już stosowany w samochodach, ale tylko w postaci części odlewanych, wykonywanych z proszku magnezowego; większość aut dostępnych na rynku posiada kierownice z tak wykonanym szkieletem.
Przełomem, jaki wprowadza EOLAB, jest zastosowanie – po raz pierwszy na rynku motoryzacyjnym – blachy magnezowej. Ta innowacja, będąca owocem know-how firmy POSCO, umożliwiła wykonanie z tego materiału wielkowymiarowych elementów, takich jak dach, przegroda czołowa i niektóre elementy konstrukcji siedzeń. Efektem jest znaczące obniżenie masy: dach EOLAB waży zaledwie 4,5 kg w porównaniu do 10 kg w przypadku dachu stalowego.
Różnorodność elementów możliwych do wykonania z blachy magnezowej jest mniejsza niż w przypadku aluminium, a jeszcze mniejsza niż w przypadku stali, jednak wszędzie tam, gdzie kompromis między masą, kosztem, procesem produkcyjnym i funkcją jest zadowalający, uzyskujemy imponujące korzyści, tym bardziej że zastosowana technika jest identyczna jak w przypadku niektórych gatunków aluminium: tłoczenie średniotemperaturowe wyjaśnia Vincent Desmalades, zastępca szefa projektu ds. procesów technologicznych.
 
4. Udział tworzyw polimerowych
W poszukiwaniu realnych rozwiązań mających na celu obniżenie masy EOLAB, zespół projektowy zainteresował się również tworzywami polimerowymi, których zalety w tym zakresie są znane od dawna. Od tworzyw termoutwardzalnych po tworzywa termoplastyczne
Zespół EOLAB zwrócił się o wsparcie do laboratoriów uniwersyteckich oraz specjalizujących się w tym zakresie producentów w celu stworzenia nowej rodziny materiałów kompozytowych, w których żywica nie byłaby termoutwardzalna, lecz termoplastyczna. Takie tworzywa są łatwiejsze do odzyskania po wycofaniu pojazdu z eksploatacji oraz lepiej przystosowane do recyklingu. I tak na przykład przedni, tylny i środkowy panel podłogowy, środkowy słupek i pas podokienny przedniej szyby są wykonane z termoplastycznego kompozytu prasowanego na gorąco. Ponadto powłoka masko-błotnika*** (element jednoczęściowy) oraz drzwi są wykonane z wtryskiwanego tworzywa termoplastycznego. Te dwa materiały są polimerami zbrojonymi włóknem szklanym, przy czym rodzaj i procent zawartości włókien zmienia się w zależności od oczekiwanych właściwości danego elementu (długie włókna w przypadku elementów konstrukcyjnych).
 
inf/zdjęcia/film RENAULT

Zasoby powiązane


Reklama