Woraus bestehen Karosserien?

Bei der Entwicklung eines neuen Automodells versucht jeder Hersteller, die Dynamik seiner Produkte zu erhöhen und gleichzeitig das Auto nicht der Sicherheit zu berauben. Obwohl die dynamische Leistung weitgehend vom Motortyp abhängt, spielt die Karosserie des Fahrzeugs eine wichtige Rolle. Je schwerer es ist, desto mehr Anstrengungen unternimmt der Verbrennungsmotor, um den Transport zu beschleunigen. Wenn das Auto jedoch zu leicht ist, wirkt sich dies häufig negativ auf den Abtrieb aus.

Durch die Leichtigkeit ihrer Produkte bemühen sich die Hersteller, die aerodynamischen Eigenschaften des Körpers zu verbessern (was Aerodynamik ist, wird in beschrieben eine weitere Bewertung). Die Gewichtsreduzierung des Fahrzeugs erfolgt nicht nur durch den Einbau von Einheiten aus Leichtmetallwerkstoffen, sondern auch durch leichte Karosserieteile. Lassen Sie uns herausfinden, aus welchen Materialien Karosserien hergestellt werden und welche Vor- und Nachteile sie haben.

Vorgeschichte von Karosserien

Der Karosserie eines modernen Autos wird nicht weniger Aufmerksamkeit geschenkt als seinen Mechanismen. Hier sind die Parameter, die es erfüllen muss:

1. Dauerhaft. Bei einer Kollision dürfen keine Personen im Fahrgastraum verletzt werden. Die Torsionssteifigkeit sollte sicherstellen, dass das Auto beim Fahren über unebenes Gelände in Form bleibt. Je kleiner dieser Parameter ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass der Fahrzeugrahmen verformt ist und der Transport für den weiteren Betrieb ungeeignet ist. Besonderes Augenmerk wird auf die Stärke der Dachfront gelegt. Der sogenannte "Elch" -Test hilft dem Autohersteller festzustellen, wie sicher das Auto ist, wenn es auf ein großes Tier wie ein Reh oder einen Elch trifft (die gesamte Masse des Kadavers fällt auf die Windschutzscheibe und den oberen Sturz des Daches darüber).
2. Modernes Design. Anspruchsvolle Autofahrer achten zunächst auf die Form der Karosserie und nicht nur auf den technischen Teil des Autos.
3. Sicherheit. Jeder im Fahrzeug muss vor äußeren Einflüssen geschützt werden, auch bei einem Seitenaufprall.
4. Vielseitigkeit. Das Material, aus dem die Karosserie besteht, muss unterschiedlichen Wetterbedingungen standhalten. Neben der Ästhetik werden Lacke verwendet, um Materialien zu schützen, die Angst vor aggressiver Feuchtigkeit haben.
5. Haltbarkeit. Es ist nicht ungewöhnlich, dass der Hersteller Karosseriematerial einspart, weshalb das Auto bereits nach wenigen Betriebsjahren unbrauchbar wird.
6. Wartbarkeit. Damit Sie nach einem kleinen Unfall das Auto nicht wegwerfen müssen, erfordert die Herstellung moderner Karosserietypen eine modulare Montage. Dies bedeutet, dass das beschädigte Teil durch ein ähnliches neues ersetzt werden kann.
7. Bezahlbarer Preis. Wenn die Karosserie aus teuren Materialien besteht, wird sich auf den Standorten der Autohersteller eine große Anzahl nicht beanspruchter Modelle ansammeln. Dies geschieht häufig nicht wegen schlechter Qualität, sondern wegen der hohen Fahrzeugkosten.

Damit ein Karosseriemodell alle diese Parameter erfüllt, müssen die Hersteller die Eigenschaften der Materialien berücksichtigen, aus denen der Rahmen und die äußeren Karosserieteile bestehen.

Damit die Produktion eines Autos nicht viele Ressourcen erfordert, entwickeln die Ingenieure der Unternehmen solche Karosseriemodelle, die es ermöglichen, ihre Hauptfunktion mit zusätzlichen zu kombinieren. Beispielsweise sind die Haupteinheiten und Innenteile an der Fahrzeugstruktur angebracht.

Anfänglich basierte das Design der Autos auf einem Rahmen, an dem die restlichen Einheiten des Autos befestigt waren. Dieser Typ ist in einigen Automodellen noch vorhanden. Ein Beispiel hierfür sind vollwertige SUVs (die meisten Jeeps haben einfach eine verstärkte Karosseriestruktur, aber es gibt keinen Rahmen, diese Art von SUV wird genannt Frequenzweiche) und Lastwagen. Bei den ersten Autos konnte jede an der Rahmenstruktur befestigte Platte nicht nur aus Metall, sondern auch aus Holz bestehen.

Das erste Modell mit rahmenloser Tragstruktur war der Lancia Lambda, der 1921 vom Band lief. Das europäische Modell Citroen B10, das 1924 in den Handel kam, erhielt eine einteilige Stahlkarosseriestruktur.

Startet Lambda

Citroen B10

Diese Entwicklung erwies sich als so beliebt, dass die meisten damaligen Hersteller das Konzept einer Ganzstahl-Monocoque-Karosserie selten aufgaben. Diese Maschinen waren sicher. Einige Firmen lehnten Stahl aus zwei Gründen ab. Erstens war dieses Material nicht in allen Ländern verfügbar, insbesondere während der Kriegsjahre. Zweitens ist der Stahlkörper sehr schwer, so dass einige, um einen Verbrennungsmotor mit einer geringeren Leistung zu installieren, in Karosseriematerialien beeinträchtigt sind.

Während des Zweiten Weltkriegs war Stahl weltweit Mangelware, da dieses Metall vollständig für militärische Zwecke verwendet wurde. Aus dem Wunsch heraus, über Wasser zu bleiben, haben einige Unternehmen beschlossen, ihre Karosseriemodelle aus alternativen Materialien herzustellen. In jenen Jahren erschienen Autos zum ersten Mal mit einer Aluminiumkarosserie. Ein Beispiel für solche Modelle ist der Land Rover 1er (die Karosserie bestand aus Aluminiumplatten).

Eine andere Alternative ist ein Holzrahmen. Ein Beispiel für solche Autos ist die Modifikation Willys Jeep Stations Wagon Woodie.

Da der Holzkörper nicht langlebig ist und ernsthafte Pflege benötigt, wurde diese Idee bald aufgegeben, aber bei Aluminiumkonstruktionen haben die Hersteller ernsthaft darüber nachgedacht, diese Technologie in die moderne Produktion einzuführen. Während der Hauptgrund offensichtlich ein Mangel an Stahl ist, war dies nicht wirklich die treibende Kraft, hinter der die Autohersteller nach Alternativen suchten.

1. Seit der globalen Kraftstoffkrise mussten die meisten Automarken ihre Fertigungstechnologie überdenken. Erstens ist das Publikum, das leistungsstarke und voluminöse Motoren benötigt, aufgrund der hohen Kraftstoffkosten stark zurückgegangen. Autofahrer begannen, nach weniger unersättlichen Autos zu suchen. Und damit der Transport mit einem kleineren Motor dynamisch genug war, war ein leichtes, aber gleichzeitig ausreichend starkes Material erforderlich.
2. Überall auf der Welt sind im Laufe der Zeit die Umweltstandards für Fahrzeugemissionen strenger geworden. Aus diesem Grund wurde mit der Einführung einer Technologie begonnen, um den Kraftstoffverbrauch zu senken, die Qualität der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu verbessern und den Wirkungsgrad des Aggregats zu erhöhen. Dazu müssen Sie das Gewicht des gesamten Autos reduzieren.

Im Laufe der Zeit traten Entwicklungen bei Verbundwerkstoffen auf, die es ermöglichten, das Gewicht von Fahrzeugen weiter zu reduzieren. Betrachten wir die Besonderheiten jedes Materials, das für die Herstellung von Karosserien verwendet wird.

Stahlkörper: Vor- und Nachteile

Die meisten Karosserieelemente eines modernen Autos bestehen aus Walzstahl. Die Dicke des Metalls erreicht in einigen Abschnitten 2.5 Millimeter. Darüber hinaus wird hauptsächlich kohlenstoffarmes Plattenmaterial im Lagerteil verwendet. Dank dessen ist das Auto ziemlich leicht und gleichzeitig langlebig.

Stahl ist heute nicht Mangelware. Dieses Metall hat eine hohe Festigkeit, Elemente verschiedener Formen können daraus gestanzt werden und die Teile können leicht durch Punktschweißen miteinander verbunden werden. Bei der Herstellung eines Autos achten die Ingenieure auf die passive Sicherheit, und die Technologen achten auf die einfache Verarbeitung des Materials, damit die Transportkosten so niedrig wie möglich sind.

Für die Metallurgie ist es die schwierigste Aufgabe, sowohl Ingenieure als auch Technologen zufrieden zu stellen. Unter Berücksichtigung der gewünschten Eigenschaften wurde eine spezielle Stahlsorte entwickelt, die die ideale Kombination aus Zugbarkeit und ausreichender Festigkeit des Endprodukts aufweist. Dies vereinfacht die Herstellung von Karosserieteilen und erhöht die Zuverlässigkeit des Fahrzeugrahmens.

Hier sind einige weitere Vorteile eines Stahlkörpers:

• Die Reparatur von Stahlprodukten ist am einfachsten - kaufen Sie einfach ein neues Element, z. B. einen Flügel, und ersetzen Sie es.
• Es ist leicht zu recyceln - Stahl ist in hohem Maße recycelbar, sodass der Hersteller immer die Möglichkeit hat, billige Rohstoffe zu erhalten.
• Die Technologie zur Herstellung von Walzstahl ist einfacher als die Verarbeitung von Leichtmetallanaloga, sodass der Rohstoff billiger ist.

Trotz dieser Vorteile weisen Stahlprodukte mehrere wesentliche Nachteile auf:

1. Fertige Produkte sind die schwersten;
2. An ungeschützten Teilen tritt schnell Rost auf. Wenn das Element nicht durch Lackierung geschützt ist, wird der Körper durch Beschädigungen schnell unbrauchbar.
3. Damit Stahlblech eine erhöhte Steifigkeit aufweist, muss das Teil mehrmals gestanzt werden.
4. Die Ressource der Stahlprodukte ist im Vergleich zu Nichteisenmetallen am geringsten.

Heutzutage wird die Eigenschaft von Stahl durch Zugabe einiger chemischer Elemente zur Zusammensetzung erhöht, die seine Festigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Plastizitätseigenschaften erhöhen (TWIP-Stahl kann sich bis zu 70% dehnen, und der maximale Indikator für seine Festigkeit beträgt 1300 MPa).

Aluminiumkörper: Vor- und Nachteile

Bisher wurden aus Aluminium nur Platten hergestellt, die an einer Stahlkonstruktion verankert waren. Moderne Entwicklungen in der Aluminiumproduktion ermöglichen es, das Material auch zur Herstellung von Rahmenelementen zu verwenden.

Obwohl dieses Metall weniger feuchtigkeitsempfindlich ist als Stahl, weist es eine geringere Festigkeit und mechanische Elastizität auf. Um das Gewicht eines Autos zu reduzieren, werden aus diesem Metall Türen, Gepäckträger und Motorhauben hergestellt. Um Aluminium im Rahmen zu verwenden, muss der Hersteller die Dicke der Produkte erhöhen, was häufig einem leichteren Transport entgegenwirkt.

Die Dichte von Aluminiumlegierungen ist viel geringer als die von Stahl, daher ist die Geräuschdämmung in einem Auto mit einer solchen Karosserie viel schlechter. Um sicherzustellen, dass der Innenraum eines solchen Autos ein Minimum an Außengeräuschen empfängt, verwendet der Hersteller spezielle Geräuschunterdrückungstechnologien, die das Auto teurer machen als eine ähnliche Option mit einer Stahlkarosserie.

Die Herstellung eines Aluminiumkörpers in einem frühen Stadium ähnelt dem Prozess der Herstellung von Stahlkonstruktionen. Die Rohstoffe werden in Blätter zerbrochen und dann entsprechend dem gewünschten Design gestempelt. Teile werden zu einem gemeinsamen Design zusammengebaut. Nur hierfür wird das Argonschweißen eingesetzt. Teurere Modelle verwenden Laserpunktschweißen, Spezialkleber oder Nieten.

Argumente für einen Aluminiumkörper:

• Das Blechmaterial ist leichter zu stempeln, daher sind bei der Herstellung von Paneelen weniger leistungsstarke Geräte erforderlich als beim Stanzen aus Stahl.
• Im Vergleich zu Stahlkörpern ist die identische Form aus Aluminium leichter, während die Festigkeit auf dem gleichen Niveau bleibt.
• Teile sind leicht zu verarbeiten und recycelbar.
• Das Material ist haltbarer als Stahl - es hat keine Angst vor Feuchtigkeit;
• Die Kosten des Herstellungsprozesses sind im Vergleich zur vorherigen Version niedriger.

Nicht alle Autofahrer sind damit einverstanden, ein Auto mit einer Aluminiumkarosserie zu kaufen. Der Grund ist, dass Autoreparaturen auch bei einem kleinen Unfall teuer werden. Der Rohstoff selbst kostet mehr als Stahl, und wenn das Teil gewechselt werden muss, muss der Autobesitzer einen Spezialisten suchen, der über eine spezielle Ausrüstung für die qualitativ hochwertige Verbindung von Elementen verfügt.

Kunststoffkörper: Vor- und Nachteile

Die zweite Hälfte des XNUMX. Jahrhunderts war geprägt von der Erscheinung von Kunststoff. Die Popularität dieses Materials beruht auf der Tatsache, dass jede Struktur daraus hergestellt werden kann, die viel leichter ist als selbst Aluminium.

Kunststoff braucht keine Lackierung. Es reicht aus, den Rohstoffen die notwendigen Farbstoffe zuzusetzen, und das Produkt erhält den gewünschten Farbton. Darüber hinaus verblasst es nicht und muss beim Kratzen nicht neu gestrichen werden. Kunststoff ist im Vergleich zu Metall haltbarer, reagiert überhaupt nicht mit Wasser und rostet nicht.

Das Hadi-Modell hat einen Kunststoffkörper

Die Kosten für die Herstellung von Kunststoffplatten sind viel geringer, da zum Prägen keine leistungsstarken Pressen erforderlich sind. Die erhitzten Rohstoffe sind flüssig, wodurch die Form der Körperteile absolut beliebig sein kann, was bei Verwendung von Metall schwer zu erreichen ist.

Trotz dieser klaren Vorteile hat Kunststoff einen sehr großen Nachteil - seine Festigkeit hängt direkt von den Betriebsbedingungen ab. Wenn also die Außenlufttemperatur unter Null fällt, werden die Teile zerbrechlich. Schon eine geringe Ladung kann dazu führen, dass das Material platzt oder in Stücke fliegt. Andererseits nimmt mit steigender Temperatur die Elastizität zu. Einige Arten von Kunststoffen verformen sich beim Erhitzen in der Sonne.

Aus anderen Gründen sind Kunststoffkörper weniger praktisch:

• Beschädigte Teile sind recycelbar, aber dieser Prozess erfordert spezielle teure Geräte. Gleiches gilt für die Kunststoffindustrie.
• Bei der Herstellung von Kunststoffprodukten wird eine große Menge schädlicher Substanzen in die Atmosphäre abgegeben;
• Die tragenden Körperteile können nicht aus Kunststoff bestehen, da selbst ein großes Stück Material nicht so stark ist wie dünnes Metall.
• Wenn die Kunststoffplatte beschädigt ist, kann sie einfach und schnell durch eine neue ersetzt werden. Sie ist jedoch viel teurer als das Schweißen eines Metallpflasters an Metall.

Obwohl es heutzutage verschiedene Entwicklungen gibt, die die meisten der aufgeführten Probleme beseitigen, war es noch nicht möglich, die Technologie zur Perfektion zu bringen. Aus diesem Grund bestehen Stoßstangen, dekorative Einsätze, Formteile und nur bei einigen Automodellen Flügel hauptsächlich aus Kunststoff.

Verbundkörper: Vor- und Nachteile

Verbund bedeutet ein Material, das mehr als zwei Komponenten enthält. Bei der Herstellung eines Materials erhält der Verbundwerkstoff eine homogene Struktur, wodurch das Endprodukt die Eigenschaften von zwei (oder mehr) Substanzen aufweist, aus denen das Rohmaterial besteht.

Oft wird ein Verbundstoff durch Kleben oder Sintern von Schichten aus verschiedenen Materialien erhalten. Um die Festigkeit des Teils zu erhöhen, wird häufig jede einzelne Schicht verstärkt, damit sich das Material während des Betriebs nicht ablöst.

Monocoque Körper

Der in der Automobilindustrie am häufigsten verwendete Verbundwerkstoff ist Glasfaser. Das Material wird durch Zugabe eines Polymerfüllstoffs zu Glasfaser erhalten. Externe Körperelemente bestehen aus einem solchen Material, z. B. Stoßstangen, Kühlergrills, manchmal Kopfoptiken (häufiger bestehen sie aus Glas, und leichte Versionen bestehen aus Polypropylen). Die Installation solcher Teile ermöglicht es dem Hersteller, Stahl in der Struktur der tragenden Körperteile zu verwenden, gleichzeitig aber das Modell leicht genug zu halten.

Zusätzlich zu den oben aufgeführten Vorteilen nimmt das Polymermaterial aus folgenden Gründen einen würdigen Platz in der Automobilindustrie ein:

• Das Mindestgewicht der Teile, aber gleichzeitig haben sie eine anständige Festigkeit;
• Das fertige Produkt hat keine Angst vor den aggressiven Auswirkungen von Feuchtigkeit und Sonne.
• Aufgrund der Elastizität im Rohstoffstadium kann der Hersteller völlig unterschiedliche Formen von Teilen herstellen, einschließlich der komplexesten.
• Fertige Produkte sehen ästhetisch ansprechend aus;
• Sie können riesige Körperteile und in einigen Fällen sogar den gesamten Körper erstellen, wie im Fall von Walautos (lesen Sie mehr über solche Autos in separate Überprüfung).

Innovative Technologie kann jedoch keine vollständige Alternative zu Metall sein. Dafür gibt es mehrere Gründe:

1. Die Kosten für Polymerfüllstoffe sind sehr hoch;
2. Die Form zur Herstellung des Teils muss perfekt sein. Andernfalls wird das Element hässlich.
3. Während des Herstellungsprozesses ist es äußerst wichtig, den Arbeitsplatz sauber zu halten.
4. Die Herstellung langlebiger Paneele ist zeitaufwändig, da das Trocknen des Verbundwerkstoffs lange dauert und einige Körperteile mehrschichtig sind. Festkörper werden oft aus diesem Material hergestellt. Für ihre Bezeichnung wird der geflügelte Begriff "Monocoque" verwendet. Die Technologie zum Erstellen von Monocoque-Körpertypen ist wie folgt. Die Kohlefaserschicht ist mit einem Polymer verklebt. Darüber wird eine weitere Materialschicht gelegt, nur damit sich die Fasern in einer anderen Richtung befinden, meist rechtwinklig. Nachdem das Produkt fertig ist, wird es in einen speziellen Ofen gestellt und eine bestimmte Zeit unter hoher Temperatur gehalten, damit das Material eingebrannt wird und eine monolithische Form annimmt.
5. Wenn ein Verbundwerkstoffteil ausfällt, ist es äußerst schwierig, es zu reparieren (ein Beispiel für die Reparatur von Stoßstangen wird beschrieben hier);
6. Verbundteile werden nicht recycelt, sondern nur zerstört.

Aufgrund der hohen Kosten und der Komplexität der Herstellung weisen gewöhnliche Straßenfahrzeuge eine Mindestanzahl von Teilen aus Glasfaser oder anderen Verbundanaloga auf. Meistens werden solche Elemente in einem Supersportwagen installiert. Ein Beispiel für ein solches Auto ist der Ferrari Enzo.

2002 Ferrari Enzo

Zwar erhalten einige exklusive Modelle der zivilen Serie Gesamtdetails aus einem Verbund. Ein Beispiel dafür ist der BMW M3. Dieses Auto hat ein Kohlefaserdach. Das Material hat die nötige Festigkeit, erlaubt dir aber gleichzeitig, den Schwerpunkt näher an den Boden zu verlagern, was den Abtrieb beim Einfahren in Kurven erhöht.

Eine weitere originelle Lösung bei der Verwendung von leichten Materialien in der Karosserie des Autos zeigt der Hersteller des berühmten Supersportwagens Corvette. Seit fast einem halben Jahrhundert verwendet das Unternehmen in dem Modell einen räumlichen Metallrahmen, an dem Verbundplatten angebracht sind.

Kohlenstoffkörper: Vor- und Nachteile

Mit dem Aufkommen eines anderen Materials hat die Sicherheit und gleichzeitig die Leichtigkeit von Autos ein neues Niveau erreicht. In der Tat ist Kohlenstoff das gleiche Verbundmaterial, nur eine neue Generation von Geräten ermöglicht es Ihnen, haltbarere Strukturen als bei der Herstellung von Monocoque zu schaffen. Dieses Material wird in Karosserien berühmter Modelle wie dem BMW i8 und i3 verwendet. Wenn Kohlenstoff in anderen Autos früher nur als Dekoration verwendet wurde, dann sind dies die ersten Serienautos der Welt, deren Karosserie vollständig aus Kohlenstoff besteht.

Beide Modelle haben ein ähnliches Design: Die Basis ist eine modulare Plattform aus Aluminium. Alle Einheiten und Mechanismen des Autos sind daran befestigt. Die Karosserie besteht aus zwei Hälften, die bereits einige Innendetails aufweisen. Sie werden bei der Montage mit Riegelklemmen miteinander verbunden. Die Besonderheit dieser Modelle ist, dass sie nach dem gleichen Prinzip wie die ersten Autos gebaut sind - einer Rahmenstruktur (nur so leicht wie möglich), auf der alle anderen Auszeichnungen festgelegt sind.

Während des Herstellungsprozesses werden die Teile mit Spezialkleber miteinander verbunden. Dies simuliert das Schweißen von Metallteilen. Der Vorteil eines solchen Materials ist seine hohe Festigkeit. Wenn das Auto große Unebenheiten überwindet, verhindert die Torsionssteifigkeit der Karosserie, dass sie sich verformt.

Ein weiterer Vorteil von Kohlefasern besteht darin, dass für die Herstellung von Teilen nur ein Minimum an Arbeitskräften erforderlich ist, da High-Tech-Geräte von der Elektronik gesteuert werden. Der Carbonkörper besteht aus einzelnen Teilen, die in speziellen Formen geformt sind. Ein Polymer einer speziellen Zusammensetzung wird unter hohem Druck in die Form gepumpt. Dies macht die Platten haltbarer als das manuelle Schmieren der Fasern. Außerdem werden kleinere Backöfen benötigt, um kleine Gegenstände zu backen.

Zu den Nachteilen solcher Produkte zählen vor allem die hohen Kosten, da teure Geräte verwendet werden, die einen qualitativ hochwertigen Service erfordern. Auch der Preis für Polymere ist viel höher als der für Aluminium. Und wenn das Teil kaputt ist, kann es nicht selbst repariert werden.

Hier ein kurzes Video - ein Beispiel für die Montage der Carbon-Karosserien des BMW i8:

So wird Ihr BMW i8 zusammengebaut. Zusammenbau Ihres Autos BMW i8

Fragen und Antworten:

Was gehört zur Karosserie? Die Karosserie besteht aus: Frontholm, Frontschild, Frontsäule, Dach, B-Säule, Hecksäule, Kotflügel, Kofferraumverkleidung und Motorhaube, unten.

Worauf stützt sich die Karosserie ab? Der Hauptkörper ist der Space-Frame. Dies ist eine Struktur in Form eines Käfigs, der sich um den gesamten Umfang des Körpers herum befindet. An dieser tragenden Struktur ist der Körper befestigt.