奥迪A8牛叉的轻量化技术
文章来源：严说一点
发布时间：2021-01-17
近日，在奥迪技术日上，奥迪透露了关于新一代奥迪A8全铝车身的信息。
对于奥迪来说，科技是扎根深处、不可抹去的基因。从quattro全时四驱、LED矩阵式大灯、MMI人机交互再到TFSI涡轮增压汽油直喷发动机，无一不体现着奥迪对于技术的追求。
除了这些，奥迪引以为傲的ASF（奥迪空间框架式车身）技术也代表着目前较为先进的车身设计水平。近日，在奥迪技术日上，奥迪透露了关于新一代奥迪A8全铝车身的信息。相比现款车型，新一代奥迪A8车身轻量化更进一步，ASF框架式车身技术也进行了升级。
奥迪ASF技术发展史
在了解奥迪ASF技术发展史之前，先让我们来了解一下何为奥迪ASF技术。
奥迪ASF技术是Audi Space Frame技术的简称，意为“奥迪空间框架结构车身技术”。该技术遵循了仿生学的原理，从自然界的动物身上汲取灵感。通过优化车架结构，并在关键部位应用超高强度材质、非承重部位应用轻量化材质，来达到整车轻量化的目的。
车身骨架大量应用轻量化材质，车身不同部位将最轻的质量和最优的性能结合在一起，共同构成整个车架。这就像动物的骨骼一样，不同的骨块结合构成整个骨架。
奥迪A8车身技术
1982年，奥迪就开始“高度铝制轿车”项目，开始研发铝制车身。该项目当时由奥迪轻量化设计中心主任Heinrich Timm主导，并得到了当时大众集团主席皮耶希的支持。
奥迪100车身框架两年之后，1985年汉诺威交易会上，奥迪首次展示了铝制外壳车身的奥迪100，两名女子不需要任何帮助就可以轻松举起整个车身。
奥迪A8车身技术随后在1987年，奥迪将全铝车身技术应用到奥迪V8车型上，1988年奥迪对该车型进行了量产，奥迪V8也就成为了奥迪首款应用全铝车身技术的量产车型。
奥迪全铝车身为了进一步扩大影响力，引起人们对于奥迪全铝车身技术的关注，奥迪专门打造了一款用于展示全铝车身技术的概念车——Audi Avus，并在1990年进行了全球展示。
奥迪A8车身1993年，法兰克福车展上，奥迪展出了奥迪A8 ASF（Audi Space Frame）概念车，这辆车车身完全由铝制材料构成。一年之后，日内瓦车展上量产版的铝制车身奥迪A8正式投入市场。
第一代奥迪A8的推出也意味着奥迪ASF全铝车身技术逐渐成熟。
奥迪A8全铝车身经过20多年的发展，奥迪已经有9款车型应用了该技术，累积销量超过100万辆，远超世界上任何其它汽车制造商。
奥迪A8车身技术1999年，奥迪推出了A2车型，在这款车型上，奥迪首次用到了激光焊接技术，这解决了铝合金材质连接困难的难题，对于日后全铝车身技术大规模应用起到了推进作用。
奥迪R8 V10 性能版技术解析目前，奥迪A8和奥迪R8代表着最纯粹的ASF车身技术，这两款车铝合金材料占比都在58%以上。奥迪TT、奥迪A7和A4等车型则紧随其后，未来随着成本降低，该技术将逐渐覆盖奥迪大部分车型。
车身轻量化技术不断发展意味着车身变轻？
新一代奥迪A8车身技术在之前车身技术基础上进行了升级和改进，车身材质种类更多、车身连接技术更加先进、车身框架安全性能也更好。对于奥迪A8系列车型车身技术的发展，我们可以通过下图非常直观地了解。
通过奥迪A8第二代车型到第四代车型车架对比，不难发现车身结构逐步得到升级和完善。在车身重量方面，第四代奥迪A8相比第二代车型明显降低。
细心的读者可能会发现，第四代奥迪A8虽然比第二代车型车身重量降低，但是和第三代奥迪A8相比，车身重量却增加了。如果你再看新一代奥迪A8的车身重量，你会感到更加疑惑。
新一代奥迪A8（D5）车身重量达到了282kg，相比第四代车型车身重量又增加了不少。不是说车身轻量化更进一步吗？怎么车身到后来越来越重？
这主要是为了满足最新的碰撞法规、让车辆的安全性更好，新一代奥迪A8的车身进行了很多加强，相比现款车型，新一代奥迪A8车身刚度提升了24%。同时，新一代奥迪A8铝合金材料占比达到了58%，从这个角度来看，奥迪A8的轻量化水平确实是得到了提高。
车身重量增加并不代表着奥迪轻量化技术不够先进，我们拿宝马7系作为对比。
宝马7系在车身轻量化方面也做了很多努力，比如应用了大量碳纤维复合材料，但是宝马7系的车身重量还是比奥迪A8更重。奥迪方面表示，目前竞品车型车身重量还没有低于300kg的
全铝车身并非只有铝合金材质
相比现款车型，新一代奥迪A8车身材料种类得到了增加，达到4种。首次应用了碳纤维复合材料，这摆明了是向着自家旗舰超跑R8靠近。
车身的整体框架由铝型材搭建，关键部位采用铝制铸件进行联接，保证结构强度，车身表面采用铝制钣金件。为了进一步降低车身重量，车厢后部采用了碳纤维材料。车厢部分采用高强度合金钢。
新一代奥迪A8车身 加长之后的奥迪A8L车身材料与奥迪A8车型保持一致。
图示为新一代奥迪A8L车身结构，整体布局与奥迪A8基本保持一致，但是在细节之处还是存在差别。比如说出现在奥迪A8L车顶上方的横梁。
在一定程度上，这根横梁会起到加强车身的作用。但其主要作用还是用于全景天窗的布置。不少人错误地认为，有这根横梁的车型会配备普通小天窗，没有横梁的车型则会配备全景天窗。其实事实正好相反，这根横梁正是为配备分段式全景天窗而放置的，没有这根横梁的车型则会在车顶覆盖铝板，并搭载普通小天窗。
奥迪A8车身结构其实这一点可以在现款奥迪A8车型上得到验证，从这张车身示意图不难看出，奥迪A8车型车顶没有出现横梁，其车顶覆盖了铝板，并配备普通天窗，而不是配备全景天窗。
四种材料如果按照种类再进行细分的话，材料种类可以达到29种，其中包括11种钢材、16种铝材、1种镁材和1种碳纤维复合材质。
车身包括多种材质考验拼接技术
多种材质的应用意味着车身连接方式需要进行改进和优化，这也是新一代奥迪A8车型面对最大的挑战。
全新奥迪A8车身多种车身材料混合搭配意味着连接方式需要进行改进和优化。
好在自家跑车奥迪R8也同样采用多种车身材质，为新一代奥迪A8提供了参考方案。解决好不同材料之间的连接问题是关键，自切削螺钉联接、激光焊接、铆接等技术大量应用在车身上。
新一代奥迪A8车身的连接方式达到了14种，其中包括MIG焊、远程激光焊等8种热连接技术和冲铆连接、卷边连接等6种冷连接技术。
1个全铝车身居然用到14种拼接法
在新一代奥迪A8的后座背板处布置有一块碳纤维面板，碳纤维材质的加入对车身连接技术提出了更高的要求。
为了进一步降低车重，新一代奥迪A8后排座椅背板采用了碳纤维复合材料。由于无法喷漆，这块碳纤维板是在总装阶段才进行安装的。
从这张现款奥迪A8车身部件图不难看出，现款奥迪A8后座背板采用的是铝合金材质，新一代奥迪A8应用的碳纤维复合材料后座背板密度减少45%，重量减轻50%。
关于这块碳纤维背板再多说两句，奥迪将其称之为增强型碳纤维复合材料。这块背板由多层碳纤维布料组成，碳纤维布料中纤维编织方向不同，使得整块面板受力更加均匀。
奥迪A8车身在车辆B柱位置，新一代奥迪A8在材料连接上应用了卷边及黏贴封边技术，这种冷连接方式可以将不同材质有效地固定在一起。
奥迪A8车身结构铝合金板材、热成型超高强度钢和普通钢通过卷边连接方式贴合在一起。
因为不同材质之间热胀冷缩程度不同，最后B柱还采用了Piece-locking连接方式，即在卷边处每隔一段距离就打一个凹坑，以确保三层材料完全贴合在一起。
为了确保连接紧固，三种材质之间还用了粘合剂连接和铆钉连接。
不只是B柱采用了卷边连接、粘合剂连接、铆接等冷连接方式，在车辆的A柱、C柱和车顶位置，同样采用了相同的连接方式。
这种复合型连接方式可以让A柱变得更细，驾驶员在车内的视野更好，同时C柱变细，后门开口更大，高度提升14mm，宽度增加36mm，后排乘客腿部空间增加28mm，后排乘客上下车更方便。
目前，奥迪A8的全铝车身在德国内卡苏姆工厂生产，整个生产过程自动化程度非常高。除了生产环节要求严苛外，对于成品，奥迪还有着自己的一套检验方法。
奥迪A8车身工厂内卡苏姆工厂有专门用于生产奥迪A8车身的车间，整个车间面积约50000㎡，共有500台机器参与生产。
整个生产过程自动化程度相当高，生产自动化率在85%左右。
奥迪A8车身工厂在车身品质保障方面，每个车身都有2000个检测点。每个班组每天生产的车身中都会有一台被格外抽检，抽检的车身检测点多达6000个。
奥迪A8车身工厂高程度的机械化生产让奥迪A8的车身造型更加富有挑战性，新一代奥迪A8的车身腰线采用了反折设计，这对于加工工艺有着非常高的要求。
汽车的安全性和车身重量之间并没有什么因果关系，相比车身重量的影响，车身关键部位的结构刚度和整体车身框架设计更能体现一辆车的安全水准。
奥迪A8车身技术比如说在车辆的B柱位置，新一代奥迪A8应用了热成型超高强度钢。其制作方法是，将钢材加热到超过1000℃的高温，然后迅速放入200℃左右的水冷压模中快速成型。
整个B柱虽然是由一整块钢板组成，但是我们可以明显看到上下分为深色和浅色。这是因为B柱上下部分冷却温度和冷却时长不同。深色部分强度更高一些，浅色部分强度稍弱。
作为整个车身最为关键的部位，B柱设计上下部分不仅采用了不同的强度，整个B柱横截面的厚度也不一样，从上到下，B柱的厚度分别为1.7mm、2.0mm、1.7mm和1.5mm，不同的厚度通过轧制和热成型工艺制成。B柱不同的厚度分布情况和上下部分不同冷却时长让B柱上部强度高，下部强度稍弱。当车辆发生侧面碰撞时，B柱上半部分确保车厢完整性，下半部分可以减缓碰撞冲击力，让车内乘员更加安全。
奥迪A8车身技术另外，在发动机防火墙位置、前排乘客前方，车身也采用了热成型超高强度钢，确保车辆发生正面撞击时，发动机不会侵入到车厢内部。
奥迪A8防火墙整个前防火墙其实是由三块不同厚度的热成型超高强度钢焊接在一起的，其中两侧钢板厚度为1.3mm，中间钢板厚度为1.8mm，这样可以在保障安全性的同时降低防火墙重量。
镁合金我们再来看一下这张图，不难发现，在关键连接部位，车身都采用了铸造铝合金材质，确保刚度。在发动机舱位置布置有两条挤压成型铝合金纵梁，可以缓解碰撞冲击。
整个发动机前舱碰撞时分三层来缓解碰撞力，其中我们上面提到的两条前纵梁采用挤压成型铝合金材料，相比现款车型，强度增加31%，重量减少26%。在翼子板处采用高强度合金钢，防火墙处采用热成型超高强度钢。
在车厢部分，车厢底部采用了铝合金板材，相比现款车型，强度增加30%，延展性增加40%，重量减轻15%，底板良好的延展性与B柱底部搭配确保车辆侧面发生碰撞时能有效吸收能量。
发动机舱支架采用了铸镁合金材质，刚度性能出色，密度相比现款A8的铝制部件降低45%，重量减轻28%，减重大概500g左右。塔顶位置采用了铸造铝合金，厚度比较薄，但是强度完全满足要求。
新一代奥迪A8在结构设计方面采用了大量环形结构，大大提高了抗扭性，整车刚度增加。相比现款车型，新一代奥迪A8动态刚度性能提高24%，轻量化指数提高12%，车身前部刚度提高14%。
图示为新一代奥迪A8的后纵梁，该部件采用压铸工艺，是整个车身最大的铸铝部件，同时后纵梁布置了大量的仿生学肋条式设计，强度相比现款车型增加50%。
不少人认为全铝车身维修特别贵，有一定的道理，但这也不完全对。对于大碰撞来说，全铝车身由于焊接困难等原因确实比较难维修，一般会采用换件处理方式，这无疑让维修成本提高。但是奥迪通过研究发现，90%的车辆事故是发生在低速情况下，为此，奥迪特地对全铝车身进行了结构优化，大大提高了维修便利性和可行性，从这个角度来看，全铝车身并不比普通钢材车身维修贵，这一点也可以通过奥迪A8在德国的保费可以看出，采用了全铝车身技术的奥迪A8在德国的保费处于最低一档水平。
奥迪A8车身全铝车身对于加工工艺要求较高，类似新一代奥迪A8的腰线，要想达到这种效果需要对铝材进行多次加工翻折。因此发生较为严重事故后，全铝车身维修难度大，但是小磕小碰维修难度并不大。
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