借助于多材料結(jié)構(gòu)方案使得新型奧迪R8轎車(chē)的空間框架結(jié)構(gòu)車(chē)架只有200kg,強(qiáng)度提高了40%,但重量卻比原來(lái)減輕了15%。這一ASF空間框架結(jié)構(gòu)車(chē)架79%的材料是鋁合金,13%的材料是CFK碳纖維增強(qiáng)材料。
奧迪公司R8 V10 plus型轎車(chē)的空車(chē)凈重只有1555kg,而不含燃油的干重只有大約1454kg。之所以能有這樣的重量,最關(guān)鍵的因素就是奧迪公司ASF空間框架結(jié)構(gòu)的車(chē)架。多材料結(jié)構(gòu)制造的這種空間框架結(jié)構(gòu)車(chē)架的凈重只有200kg,比其之前版本的重量減輕了10kg。車(chē)架的許多構(gòu)件都是用碳纖維增強(qiáng)材料制造的,前箱和后箱則采用了鋁合金材料。按照奧迪公司“將正確的材料和正確的材料用量使用在正確的地方”這一原則,CFK碳纖維增強(qiáng)材料僅在能夠比鋁合金更好的發(fā)揮其作用的地方得到了使用,例如在后箱板、中間地槽和B立柱等處。這些碳纖維增強(qiáng)材料的零部件都是按照RTM樹(shù)脂傳遞模塑技術(shù)生產(chǎn)制造的。它們?cè)诳古で腁SF空間框架車(chē)架中所占的比例接近13%。
根據(jù)使用部位的不同,CFK碳纖維增強(qiáng)材料零部件的結(jié)構(gòu)也有所不同:后箱板的橫桿承受的橫向載荷最大,因此它所使用的碳纖維織物纖維層的纖維方向主要都是朝向一個(gè)方向的,它們中只有14%的是相互重疊的,5mm厚的碳纖維增強(qiáng)材料層卻有著很高的抗拉強(qiáng)度,高達(dá)3950MPa。B立柱的碳纖維增強(qiáng)層則相反,它的纖維層有著相互交叉的朝向,以便能夠承受來(lái)自橫向和縱向的載荷,它的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了900Mpa。奧迪R8 V10 plus型轎車(chē)車(chē)門(mén)正后方的側(cè)翼和車(chē)尾擴(kuò)散器也是用CFK碳纖維增強(qiáng)材料制造的。
新型R8轎車(chē)的前箱和后箱全都是鋁合金材料的鑄件、型材和板材制造的。鋁合金鑄造的連接件占ASF奧迪空間框架結(jié)構(gòu)車(chē)架總重量的20.8%。據(jù)奧迪公司介紹:由于鋁合金鑄造的連接件內(nèi)腔可以鑄造成非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀,因此非常適合于承受很高的載荷,提供了多種多樣的應(yīng)用可能性和很高的設(shè)計(jì)自由度。A立柱連接件把許多前箱和乘員艙等重要零件都連接為一個(gè)整體。它是用抗拉強(qiáng)度為350MPa的、新開(kāi)發(fā)的高強(qiáng)度合金材料制造的。
作為鋁合金鑄造連接件的補(bǔ)充,擠壓型材是前箱、后箱和行駛機(jī)構(gòu)的連接件。它們?cè)贏SF空間框架車(chē)架中所占的比重為47.2%。而且這些擠壓型材也提供
了很高的設(shè)計(jì)自由度,最佳實(shí)例就是彈簧腿套管和后橋懸架連接件之間的擠壓型材了,在其大約60cm的長(zhǎng)度上其壁厚在1.5mm和6.2mm之間實(shí)現(xiàn)了圓滑的過(guò)渡,也把重量減輕了1.3kg。
在增強(qiáng)后箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,奧迪公司采用了新的增強(qiáng)途徑,重量只有1kg的橢圓形輪廓鋁合金材料。除了總體設(shè)計(jì)時(shí)的輕量化優(yōu)化之外,ASF空間框架車(chē)架的設(shè)計(jì)師們也采用了新的功能集成設(shè)計(jì)方法。利用新型高強(qiáng)度合金材料制造的鑄造連接件把車(chē)輪懸掛臂直接的剛性固定在SFK空間框架結(jié)構(gòu)的車(chē)架上了。后備箱的底板采用的是鋁板,并當(dāng)作改善了車(chē)輛碰撞性能的剪力墻。
新型奧迪R8的外部蒙皮,包括車(chē)門(mén)和后備箱蓋都是用鋁合金板材制作的。在ASF空間框架結(jié)構(gòu)車(chē)架中,輕合金材料的板材比重占11.2%;它們都集中使用在乘員艙的底板和側(cè)壁中。鋼材的比重占0.6%,其他材料占0.5%,6.7%的為合成材料。作用鋁合金件之間的焊縫總長(zhǎng)為89m。
利用冷連接技術(shù)連接鋁合金和CFK碳纖維增強(qiáng)材料
鋁合金材料與CFK碳纖維增強(qiáng)材料之間的連接主要采用的是冷連接技術(shù),ASF空間框架結(jié)構(gòu)車(chē)架使用了270個(gè)半管狀沖孔鉚釘、207個(gè)抽芯鉚釘、241個(gè)公制螺釘和270個(gè)自攻螺釘。KLT陰極電泳浸漆、粘接材料和特殊專(zhuān)用的密封劑保證了輕合金材料不會(huì)在與CFK碳纖維增強(qiáng)材料的接觸區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)腐蝕。
與原來(lái)的老車(chē)型相比,新型奧迪R8轎車(chē)的ASF空間框架結(jié)構(gòu)車(chē)架在所有的關(guān)鍵部位處都得到了改進(jìn)、完善。它的靜態(tài)抗扭剛度提高了40%,奠定了精確加工制造、高碰撞性能、振動(dòng)時(shí)更加靜音的基礎(chǔ)。這一設(shè)計(jì)的ASF空間框架結(jié)構(gòu)車(chē)架的輕量化綜合指標(biāo),包括了重量、尺寸大小和剛性的綜合指標(biāo)達(dá)到了運(yùn)動(dòng)型轎車(chē)領(lǐng)域中的頂級(jí)水平。若奧迪公司按照迄今為止的鋁合金技術(shù)來(lái)制造這一車(chē)架時(shí),它的重量會(huì)增加32kg。