创新轻量化设计 之 2018款奥迪A8所采用的 碳纤维增强聚合物 CFRP材料

2018款奥迪A8L的车身架构分解图。我们可以看到这款车身采用了多种不同材料，请注意后车身舱壁（黑色部分）采用的CFRP材料。

最近几年中，奥迪已经为铝制白车身的量产做出了开创性贡献，最近发布的2018款A8更是采用了更加广泛的混合材料技术。除了保留车辆白车身上采用的大部分铝合金材料外，奥迪还采用了大量钢材、镁材和碳纤维增强聚合物(CFRP)材料。

奥迪公司表示，与现行版A8相比，2018款A8的扭转刚度提升了24%。然而，由于采用了大量新型安全/自动驾驶技术以及插电式混合动力推进系统，汽车仍需要对抗可怕的“大规模蠕变”（mass creep）。尽管车身工程师已经尽了最大努力，新款奥迪A8的白车身重量仍从现在的509磅（231公斤）增加至621磅（282公斤）。

具体来说，A8的后舱壁及连接的置物架采用了CFRP材料，这也是A8车舱中最大的部件之一。奥迪工程师表示，这个部位可以为整车提供大约33%的扭转刚度。他们解释说，为了更好地吸收纵向和横向负载及相应的负载剪力，公司采用了6到19层碳纤维层叠的设计，从而提供更好的负载性能。每层纤维可以以“任何希望的角度”组合在一起，几乎不用对这些纤维进行太多修改。

这也就是说，奥迪的新工艺可以直接使用碳纤维材料，从而免去了制造碳纤维板的中间步骤。此后，奥迪还将采用另一种新工艺，需要将纤维层板放在环氧树脂中浸润“几分钟”。尽管奥迪A8的车舱仍然采用了热成型的高强度钢，但铸铝节点及挤压型材等也占到了车身材料清单的58%。

工程师表示，新的热处理铸铝合金可以为车身提供超过230 MPa(33359 psi)的抗拉强度，并在抗拉测试中表现出超过180 MPa(26,107 psi)的屈服强度。

这些合金型材的性能数据比之前有“明显提高”。

工程师表示，奥迪A8悬挂塔的前支架连接采用了铝材，实现了28%的减重表现。铝制螺栓可用于将悬挂塔的前支架直接固定在支柱塔圆顶，从而提高抗扭刚度。从安全性能方面来看，在遇到正面碰撞时，车辆前部受到的力可以分散至三个缓冲区。

此外，奥迪A8的另一个重要变化是采用了14种不同的车身装配工艺，包括包边、握柄冲头铆合及远程铝制激光焊接等。其中，握柄冲头铆合可以用于固定侧车架的位置，及一些结构性焊接处。奥迪的先进连接技术可以将车辆的铝制侧车架连接至热成型HSS钢材的B柱、车顶线及薄型法兰盘，这也让奥迪感到非常骄傲。

作者：Stuart Birch
来源：SAE《国际汽车工程（AEI）》杂志