多年来,减重已经成为汽车行业最流行的关键词,而从整体上看在这方面取得的进步并不大。不过今天,考虑到已经渗透到全球政治动荡中的能源供应问题,再加上环境及立法的压力,有必要进一步推进汽车的轻量化进程——而且要快。
“直到最近几年在兰博基尼公司,当大家谈到车辆性能的时候,依然会一致认为最重要的是最高时速,其次是加速能力,然后是操控性。今天这个顺序完全反了过来,首先是操控性,然后是加速性能,最后才是最高时速。未来,我们会很少关注功率的增加,而会更多地关注轻量化的问题,”兰博基尼汽车有限公司总裁兼CEO Stephan Winkelmann在介绍公司新一代AventadorLP 700-4车型的技术亮点包括先进的碳纤维增强聚合物(CFRP)单体车身时如此说道。
碳纤维是兰博基尼公司系统性轻量化设计解决方案中的关键材料。兰博基尼目前是奥迪公司旗下的全资子公司。这两家公司都非常注重轻量化的车身设计,其中奥迪主要依赖铝及多金属材料的混合式解决方案(17年前奥迪第一辆全铝车身奥迪A8进入市场,随后是同样采用了全铝车身的奥迪A2。不过早在1913年,奥迪的前身NSU公司便制造出了采用全铝车身的Type 8/24车型)。兰博基尼也注重铝的使用,但是会更多地采用CFRP材料,在公司雄厚资金的支持下可以用于打造高端、低产量的产品——虽然短切纤维也有可能实现大批量的生产。
在材料研发和生产方面,奥迪和兰博基尼公司之间进行着大量的技术交流。在这个过程中,兰博基尼可以不断地“验证”其研发的复合材料解决方案,寻求可以投入大批量生产的可能性。兰博基尼在复合材料方面的研究最早可以追溯到30年前(1983年Countach车型上已经采用了预浸料技术),而其对这种材料的应用在2010年推出的Sesto Elemento极端轻量化概念车上发挥到了极致。这款概念车在车身和悬挂件上采用了锻造复合材料短切玻纤技术,车身仅重1000kg,0-100km/h加速时间仅需2.5s。
同样采用了大量CFRP材料的量产型Aventador的百公里加速时间为2.9s,并没有差多少。
“我们在材料技术和制造工艺方面进行了大量的改进工作,”兰博基尼研发总监Maurizio Reggiani说道。在研发方面,兰博基尼与其他公司建立了广泛的合作关系,尤其值得指出的是与波音公司在短切纤维开发和模拟方面的合作。在具体合作中,兰博基尼采用了波音公司的“模块化”方法针对给定的重量进行有效的模型预测,可以确保在产品开发过程中实现安全的减重。与兰博基尼保持紧密合作关系的还有高尔夫球具制造商拉威高尔夫(Callaway Golf)公司,此外还有达索、亨斯迈、IBM、EDAG、伦敦大学学院以及美国联邦航空局(FAA)。
公司内部解决方案
对兰博基尼研发工作来说同样重要的是其位于美国华盛顿大学的先进复合材料实验室(ACSL)。“我们在这个实验室可以研发出新的技术,并以正确的方式应用这些技术,而且都是在内部实现,”Reggiani表示。该实验室是兰博基尼在美国与其合作伙伴的研发中心。
新Aventador LP 700-4车型的单体车身结构及白车身是在兰博基尼位于意大利Sant’Agata的总部制造的。在该厂区新建立的5400m2生产设施内,兰博基尼配备了自动化的设备,作为其传统手工制造工艺的补充。该设施的建立也提升了兰博基尼的自身生产能力,坚定了公司自己完成更多生产的决心。目前,兰博基尼的生产包括从供应商那收到纤维毡卷料开始到喷漆前的车身壳体之间的所有生产环节。
该设施包含五条生产线:第一条负责预浸料部件的生产;第二条生产线通过RTM-Lambo工艺生产零件和组件(兰博基尼享有专利的树脂传递成型技术,树脂在加热室内的模具内固化,可以不采用热压罐),同时将预浸料和环氧泡沫部件整合到单体结构内。
第三条生产线生产环氧泡沫加固件,作为预浸料和TRM工艺的嵌板;第四条生产线对整个单体结构和车顶进行机加工并进行组装,同时对整体精确度进行测量;在第五条生产线上,组装好的单体车身结构安装到铝制前后副车架上。在传统的树脂传递模塑法工艺中,碳纤维毡(预浸料)进行预成型加工,并以精确用量的树脂加以浸渍。然后,碳纤维毡需在高温下固化,部件随即模塑成型。预浸料是供应商采用热固性液态树脂进行预注成型的,之后放到模具内进行层压处理,并在热压罐内进行高温高压固化。通过这种方式可以达到A级表面光洁度。兰博基尼进一步完善了此种方法,可不用预浸料、热压罐,有效地降低设备成本、成型成本。
采用RTM-Lambo专利工艺之后,最终的模制品不再是笨重、复杂的金属件,而是以轻质碳纤维零部件打造而成。这种工艺可以不采用热压罐并省去了繁琐的手工铺层方式,从而使整个制造过程更加快速、灵活、高效。“RTM-Lambo”工艺的另一项优势就是喷注压力较低,因而无需使用昂贵的设备。