創新輕量化設計之2018款奧迪A8所採用的 碳纖維增強聚合物 CFRP材料

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2018款奧迪A8L的車身架構分解圖。我們可以看到這款車身採用了多種不同材料，請注意後車身艙壁（黑色部分）採用的CFRP材料。

最近幾年中，奧迪已經為鋁製白車身的量產做出了開創性貢獻，最近發布的2018款A8更是採用了更加廣泛的混合材料技術。除了保留車輛白車身上採用的大部分鋁合金材料外，奧迪還採用了大量鋼材、鎂材和碳纖維增強聚合物(CFRP)材料。

奧迪公司表示，與現行版A8相比，2018款A8的扭轉剛度提升了24%。然而，由於採用了大量新型安全/自動駕駛技術以及插電式混合動力推進系統，汽車仍需要對抗可怕的「大規模蠕變」（mass creep）。儘管車身工程師已經盡了最大努力，新款奧迪A8的白車身重量仍從現在的509磅（231公斤）增加至621磅（282公斤）。

具體來說，A8的後艙壁及連接的置物架採用了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%的扭轉剛度。他們解釋說，為了更好地吸收縱向和橫向負載及相應的負載剪力，公司採用了6到19層碳纖維層疊的設計，從而提供更好的負載性能。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，從而免去了製造碳纖維板的中間步驟。此後，奧迪還將採用另一種新工藝，需要將纖維層板放在環氧樹脂中浸潤「幾分鐘」。儘管奧迪A8的車艙仍然採用了熱成型的高強度鋼，但鑄鋁節點及擠壓型材等也佔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)的抗拉強度，並在抗拉測試中表現出超過180 MPa(26,107 psi)的屈服強度。

這些合金型材的性能數據比之前有「明顯提高」。

工程師表示，奧迪A8懸掛塔的前支架連接採用了鋁材，實現了28%的減重表現。鋁製螺栓可用於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衝區。

此外，奧迪A8的另一個重要變化是採用了14種不同的車身裝配工藝，包括包邊、握柄沖頭鉚合及遠程鋁製激光焊接等。其中，握柄沖頭鉚合可以用於固定側車架的位置，及一些結構性焊接處。奧迪的先進連接技術可以將車輛的鋁製側車架連接至熱成型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）》雜誌

翻譯：SAE 中國辦公室

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