Di cosa sono fatte le carrozzerie

Nello sviluppo di un nuovo modello di auto, ogni produttore cerca di aumentare la dinamica dei suoi prodotti, ma allo stesso tempo di non privare l'auto della sicurezza. Sebbene le prestazioni dinamiche dipendono in gran parte dal tipo di motore, la carrozzeria dell'auto gioca un ruolo significativo. Più è pesante, più sforzi farà il motore a combustione interna per accelerare il trasporto. Ma se l'auto è troppo leggera, spesso influirà negativamente sul carico aerodinamico.

Rendendo i loro prodotti più leggeri, i produttori si sforzano di migliorare le proprietà aerodinamiche del corpo (cos'è l'aerodinamica, è descritto in un'altra recensione). La riduzione del peso del veicolo viene effettuata non solo attraverso l'installazione di unità realizzate con materiali in lega leggera, ma anche grazie a parti della carrozzeria leggere. Scopriamo quali materiali vengono utilizzati per realizzare le carrozzerie delle auto, nonché quali sono i pro ei contro di ciascuno di essi.

Preistoria delle carrozzerie

Il corpo di un'auto moderna non riceve meno attenzione dei suoi meccanismi. Ecco i parametri che deve soddisfare:

1. Duraturo. In caso di collisione non deve ferire le persone nell'abitacolo. La rigidità torsionale dovrebbe garantire che l'auto rimanga in forma durante la guida su terreni irregolari. Più piccolo è questo parametro, più è probabile che il telaio dell'auto sia deformato e il trasporto non sarà adatto per ulteriori operazioni. Particolare attenzione è riservata alla robustezza della parte anteriore del tetto. Il cosiddetto test "alce" aiuta la casa automobilistica a determinare la sicurezza dell'auto quando colpisce un animale alto, come un cervo o un alce (l'intera massa della carcassa cade sul parabrezza e sull'architrave superiore del tetto sopra di esso).
2. Design moderno. Prima di tutto, gli automobilisti sofisticati prestano attenzione alla forma della carrozzeria e non solo alla parte tecnica dell'auto.
3. Sicurezza. Tutti a bordo del veicolo devono essere protetti da influenze esterne, anche in caso di collisione laterale.
4. Versatilità. Il materiale con cui è realizzata la carrozzeria dell'auto deve resistere a diverse condizioni atmosferiche. Oltre all'estetica, la vernice viene utilizzata per proteggere i materiali che temono l'umidità aggressiva.
5. Durevolezza. Non è raro che il creatore risparmi sul materiale della carrozzeria, motivo per cui l'auto diventa inutilizzabile dopo solo pochi anni di funzionamento.
6. Manutenibilità. In modo che dopo un piccolo incidente non sia necessario buttare via l'auto, la produzione di tipi di carrozzeria moderni implica un assemblaggio modulare. Ciò significa che la parte danneggiata può essere sostituita con una nuova simile.
7. Prezzo abbordabile. Se la carrozzeria dell'auto è realizzata con materiali costosi, nei siti delle case automobilistiche si accumulerà un numero enorme di modelli non reclamati. Ciò spesso accade non a causa della scarsa qualità, ma a causa dell'elevato costo dei veicoli.

Affinché un modello di carrozzeria soddisfi tutti questi parametri, i produttori devono tenere conto delle caratteristiche dei materiali con cui sono realizzati il ​​telaio e i pannelli esterni della carrozzeria.

Affinché la produzione di un'auto non richieda molte risorse, gli ingegneri delle aziende sviluppano tali modelli di carrozzeria che consentono di combinare la loro funzione principale con altre. Ad esempio, le unità principali e le parti interne sono fissate alla struttura dell'auto.

Inizialmente, il design delle auto era basato su un telaio, a cui erano attaccate le altre unità dell'auto. Questo tipo è ancora presente in alcuni modelli di auto. Un esempio di questo sono i SUV a tutti gli effetti (la maggior parte delle jeep ha semplicemente una struttura del corpo rinforzata, ma non c'è telaio, questo tipo di SUV è chiamato crossover) e camion. Sulle prime vetture, ogni pannello fissato alla struttura del telaio poteva essere realizzato non solo in metallo, ma anche in legno.

Il primo modello con struttura portante senza telaio fu la Lancia Lambda, uscita dalla catena di montaggio nel 1921. Il modello europeo Citroen B10, messo in vendita nel 1924, ricevette una struttura della carrozzeria in acciaio monopezzo.

lancia lambda

Citroen B10

Questo sviluppo si rivelò così popolare che la maggior parte dei produttori dell'epoca abbandonò raramente il concetto di un corpo monoscocca interamente in acciaio. Queste macchine erano al sicuro. Alcune aziende hanno rifiutato l'acciaio per due motivi. Innanzitutto, questo materiale non era disponibile in tutti i paesi, specialmente durante gli anni della guerra. In secondo luogo, il corpo in acciaio è molto pesante, quindi alcuni, al fine di installare un motore a combustione interna con una potenza inferiore, compromesso nei materiali del corpo.

Durante la seconda guerra mondiale, l'acciaio scarseggiava in tutto il mondo, poiché questo metallo era completamente utilizzato per esigenze militari. Per desiderio di rimanere a galla, alcune aziende hanno deciso di produrre i loro modelli di carrozzeria con materiali alternativi. Così, in quegli anni, apparvero per la prima volta auto con carrozzeria in alluminio. Un esempio di tali modelli è la Land Rover Serie 1 (la carrozzeria era costituita da pannelli di alluminio).

Un'altra alternativa è un telaio in legno. Un esempio di tali auto è la modifica Willys Jeep Stations Wagon Woodie.

Poiché il corpo in legno non è durevole e necessitava di cure serie, questa idea è stata presto abbandonata, ma per quanto riguarda le strutture in alluminio, i produttori hanno seriamente pensato di introdurre questa tecnologia nella produzione moderna. Sebbene la principale ragione apparente sia la mancanza di acciaio, questa non era davvero la forza trainante dietro la quale le case automobilistiche hanno iniziato a cercare alternative.

1. Dalla crisi globale del carburante, la maggior parte dei marchi automobilistici ha dovuto ripensare la propria tecnologia di produzione. Prima di tutto, il pubblico che richiede motori potenti e voluminosi è notevolmente diminuito a causa dell'elevato costo del carburante. Gli automobilisti hanno iniziato a cercare auto meno voraci. E affinché il trasporto con un motore più piccolo fosse abbastanza dinamico, era necessario un materiale leggero, ma allo stesso tempo sufficientemente resistente.
2. In tutto il mondo, nel tempo, gli standard ambientali per le emissioni dei veicoli sono diventati più severi. Per questo motivo è iniziata l'introduzione di una tecnologia per ridurre il consumo di carburante, migliorare la qualità della combustione della miscela aria-carburante e aumentare l'efficienza del propulsore. Per fare ciò, è necessario ridurre il peso dell'intera macchina.

Nel tempo, sono emersi sviluppi dai materiali compositi, che hanno permesso di ridurre ulteriormente il peso dei veicoli. Consideriamo qual è la particolarità di ogni materiale che viene utilizzato per la fabbricazione di carrozzerie.

Corpo in acciaio: vantaggi e svantaggi

La maggior parte degli elementi della carrozzeria di un'auto moderna sono realizzati in acciaio laminato. Lo spessore del metallo in alcune sezioni raggiunge i 2.5 millimetri. Inoltre, il materiale in fogli a basso tenore di carbonio viene utilizzato principalmente nella parte del cuscinetto. Grazie a questo, l'auto è abbastanza leggera e resistente allo stesso tempo.

Oggi l'acciaio non scarseggia. Questo metallo ha un'elevata resistenza, elementi di varie forme possono essere stampati da esso e le parti possono essere facilmente fissate insieme mediante saldatura a punti. Quando si costruisce un'auto, gli ingegneri prestano attenzione alla sicurezza passiva ei tecnologi prestano attenzione alla facilità di lavorazione del materiale in modo che il costo del trasporto sia il più basso possibile.

E per la metallurgia, il compito più difficile è accontentare sia gli ingegneri che i tecnologi. Con le proprietà desiderate in mente, è stato sviluppato un tipo speciale di acciaio che offre la combinazione ideale di stampabilità e resistenza sufficiente nel prodotto finito. Ciò semplifica la produzione dei pannelli della carrozzeria e aumenta l'affidabilità del telaio dell'auto.

Ecco alcuni altri vantaggi di un corpo in acciaio:

• La riparazione dei prodotti in acciaio è la più semplice: basta acquistare un nuovo elemento, ad esempio un'ala, e sostituirlo;
• È facile da riciclare: l'acciaio è altamente riciclabile, quindi il produttore ha sempre l'opportunità di ottenere materie prime economiche;
• La tecnologia per la produzione di acciaio laminato è più semplice della lavorazione di analoghi in lega leggera, quindi la materia prima è più economica.

Nonostante questi vantaggi, i prodotti in acciaio presentano diversi svantaggi significativi:

1. I prodotti finiti sono i più pesanti;
2. La ruggine appare rapidamente sulle parti non protette. Se l'elemento non è protetto con vernice, il danneggiamento renderà rapidamente inutilizzabile la carrozzeria;
3. Affinché la lamiera d'acciaio abbia una maggiore rigidità, la parte deve essere stampata molte volte;
4. La risorsa dei prodotti in acciaio è la più piccola rispetto ai metalli non ferrosi.

Oggi, la proprietà dell'acciaio viene aumentata aggiungendo alla composizione alcuni elementi chimici che ne aumentano la forza, la resistenza all'ossidazione e le caratteristiche di plasticità (l'acciaio TWIP è in grado di allungarsi fino al 70% e l'indicatore massimo della sua resistenza è 1300MPa).

Corpo in alluminio: vantaggi e svantaggi

In precedenza, l'alluminio veniva utilizzato solo per realizzare pannelli fissati a una struttura in acciaio. I moderni sviluppi nella produzione dell'alluminio consentono di utilizzare il materiale anche per la creazione di elementi di telaio.

Sebbene questo metallo sia meno suscettibile all'umidità rispetto all'acciaio, ha meno resistenza ed elasticità meccanica. Per questo motivo, per ridurre il peso di un'auto, questo metallo viene utilizzato per realizzare porte, portapacchi, cappe. Per utilizzare l'alluminio nel telaio, il produttore deve aumentare lo spessore dei prodotti, il che spesso impedisce un trasporto più semplice.

La densità delle leghe di alluminio è molto inferiore a quella dell'acciaio, quindi l'isolamento acustico in un'auto con un corpo del genere è molto peggiore. Per garantire che l'interno di una macchina del genere riceva un minimo di rumore esterno, il produttore utilizza speciali tecnologie di soppressione del rumore, che renderanno l'auto più costosa di un'opzione simile con un corpo in acciaio.

Realizzare un corpo in alluminio nelle prime fasi è simile al processo di creazione di strutture in acciaio. Le materie prime vengono suddivise in fogli, quindi stampate secondo il design desiderato. Le parti sono assemblate in un design comune. La saldatura ad argon viene utilizzata solo per questo. I modelli più costosi utilizzano saldatura a punti laser, colla speciale o rivetti.

Argomenti a favore di un corpo in alluminio:

• Il materiale in fogli è più facile da stampare, quindi, nel processo di produzione dei pannelli, sono necessarie attrezzature meno potenti rispetto allo stampaggio dall'acciaio;
• Rispetto ai corpi in acciaio, la forma identica in alluminio sarà più leggera, mentre la resistenza rimane allo stesso livello;
• Le parti sono facilmente lavorabili e riciclabili;
• Il materiale è più resistente dell'acciaio: non ha paura dell'umidità;
• Il costo del processo di fabbricazione è inferiore rispetto alla versione precedente.

Non tutti gli automobilisti accettano di acquistare un'auto con carrozzeria in alluminio. Il motivo è che anche con un incidente minore, le riparazioni dell'auto saranno costose. La materia prima stessa costa più dell'acciaio e, se la parte deve essere cambiata, il proprietario dell'auto dovrà cercare uno specialista che disponga di attrezzature speciali per il collegamento di elementi di alta qualità.

Corpo in plastica: vantaggi e svantaggi

La seconda metà del XX secolo è stata segnata dalla comparsa della plastica. La popolarità di questo materiale è dovuta al fatto che da esso può essere ricavata qualsiasi struttura, che sarà molto più leggera persino dell'alluminio.

La plastica non necessita di verniciatura. È sufficiente aggiungere i coloranti necessari alle materie prime e il prodotto acquisisce la tonalità desiderata. Inoltre non sbiadisce e non necessita di essere riverniciato se graffiato. Rispetto al metallo, la plastica è più resistente, non reagisce affatto con l'acqua, quindi non si arrugginisce.

Il modello Hadi ha un corpo in plastica

Il costo di produzione di pannelli di plastica è molto inferiore, poiché non sono necessarie presse potenti per la goffratura. Le materie prime riscaldate sono fluide, per cui la forma delle parti del corpo può essere assolutamente qualsiasi, il che è difficile da ottenere quando si utilizza il metallo.

Nonostante questi chiari vantaggi, la plastica ha un grosso inconveniente: la sua forza è direttamente correlata alle condizioni operative. Quindi, se la temperatura dell'aria esterna scende sotto lo zero, le parti diventano fragili. Anche un piccolo carico può far scoppiare il materiale o farlo volare in pezzi. D'altra parte, all'aumentare della temperatura, aumenta la sua elasticità. Alcuni tipi di plastica si deformano se riscaldati al sole.

Per altri motivi, i corpi in plastica sono meno pratici:

• Le parti danneggiate sono riciclabili, ma questo processo richiede attrezzature costose speciali. Lo stesso vale per l'industria della plastica.
• Durante la fabbricazione di prodotti in plastica, una grande quantità di sostanze nocive viene emessa nell'atmosfera;
• Le parti portanti del corpo non possono essere realizzate in plastica, poiché anche un grande pezzo di materiale non è resistente come il metallo sottile;
• Se il pannello di plastica è danneggiato, può essere facilmente e rapidamente sostituito con uno nuovo, ma è molto più costoso della saldatura di una toppa di metallo su metallo.

Sebbene in questi giorni ci siano vari sviluppi che eliminano la maggior parte dei problemi elencati, non è stato ancora possibile portare la tecnologia alla perfezione. Per questo motivo, i paraurti, gli inserti decorativi, le modanature e solo in alcuni modelli di auto - i paraurti sono principalmente realizzati in plastica.

Corpo composito: vantaggi e svantaggi

Composito indica un materiale che contiene più di due componenti. Nel processo di creazione di un materiale, il composito acquisisce una struttura omogenea, grazie alla quale il prodotto finale avrà le proprietà di due (o più) sostanze che compongono la materia prima.

Spesso si ottiene un composito incollando o sinterizzando strati di materiali diversi. Spesso, per aumentare la resistenza della parte, ogni strato separato è rinforzato in modo che il materiale non si stacchi durante il funzionamento.

Corpo monoscocca

Il composito più comune utilizzato nell'industria automobilistica è la fibra di vetro. Il materiale si ottiene aggiungendo una carica polimerica alla fibra di vetro. Gli elementi esterni del corpo sono realizzati con tale materiale, ad esempio paraurti, griglie del radiatore, a volte ottiche della testa (più spesso sono in vetro e le versioni leggere sono in polipropilene). L'installazione di tali parti consente al produttore di utilizzare l'acciaio nella struttura delle parti del corpo di supporto, ma allo stesso tempo mantenere il modello abbastanza leggero.

Oltre ai vantaggi sopra elencati, il materiale polimerico occupa un posto degno nell'industria automobilistica per i seguenti motivi:

• Il peso minimo delle parti, ma allo stesso tempo hanno una resistenza decente;
• Il prodotto finito non teme gli effetti aggressivi dell'umidità e del sole;
• A causa dell'elasticità nella fase della materia prima, il produttore può creare parti di forme completamente diverse, comprese le più complesse;
• I prodotti finiti hanno un aspetto esteticamente gradevole;
• Puoi creare enormi parti del corpo e in alcuni casi anche l'intero corpo, come nel caso delle auto balene (leggi di più su tali auto in revisione separata).

Tuttavia, la tecnologia innovativa non può essere un'alternativa completa al metallo. Ci sono diverse ragioni per questo:

1. Il costo delle cariche polimeriche è molto alto;
2. La forma per realizzare la parte deve essere perfetta. Altrimenti l'elemento risulterà brutto;
3. Durante il processo di produzione, è estremamente importante mantenere pulito il luogo di lavoro;
4. La creazione di pannelli durevoli richiede molto tempo, poiché il composito impiega molto tempo per asciugarsi e alcune parti del corpo sono multistrato. I corpi solidi sono spesso realizzati con questo materiale. Per la loro designazione viene utilizzato il termine alato "monoscocca". La tecnologia per la creazione di tipi di corpo monoscocca è la seguente. Lo strato in fibra di carbonio è incollato con un polimero. Sopra di esso, viene posato un altro strato di materiale, solo in modo che le fibre si trovino in una direzione diversa, molto spesso ad angolo retto. Dopo che il prodotto è pronto, viene posto in un forno speciale e mantenuto per un certo tempo ad alta temperatura, in modo che il materiale sia cotto e assuma una forma monolitica;
5. Quando una parte in materiale composito si rompe, è estremamente difficile ripararla (viene descritto un esempio di come vengono riparati i paraurti delle auto qui);
6. Le parti composite non vengono riciclate, ma solo distrutte.

A causa dell'elevato costo e della complessità della produzione, le normali auto stradali hanno un numero minimo di parti in fibra di vetro o altri analoghi compositi. Molto spesso, tali elementi sono installati su una supercar. Un esempio di una macchina del genere è la Ferrari Enzo.

2002 Ferrari Enzo

È vero, alcuni modelli esclusivi della serie civile ricevono dettagli complessivi da un composito. Un esempio è la BMW M3. Questa vettura ha un tetto in fibra di carbonio. Il materiale ha la resistenza necessaria, ma allo stesso tempo consente di spostare il baricentro più vicino al suolo, il che aumenta il carico aerodinamico quando si entra in curva.

Un'altra soluzione originale nell'uso di materiali leggeri nella carrozzeria dell'auto è dimostrata dal produttore della famosa supercar Corvette. Da quasi mezzo secolo l'azienda utilizza nel modello un telaio metallico spaziale su cui sono fissati i pannelli compositi.

Corpo in carbonio: vantaggi e svantaggi

Con l'avvento di un altro materiale, la sicurezza e allo stesso tempo la leggerezza delle auto ha raggiunto un nuovo livello. In effetti, il carbonio è lo stesso materiale composito, solo una nuova generazione di attrezzature consente di creare strutture più resistenti rispetto alla produzione di monoscocca. Questo materiale è utilizzato nelle carrozzerie di modelli famosi come la BMW i8 e i3. Se il carbonio è stato precedentemente utilizzato in altre auto solo come decorazione, queste sono le prime auto di produzione al mondo, il cui corpo è realizzato interamente in carbonio.

Entrambi i modelli hanno un design simile: la base è una piattaforma modulare in alluminio. Tutte le unità e i meccanismi dell'auto sono fissati su di esso. Il corpo delle auto è composto da due metà, che hanno già alcuni dettagli interni. Sono collegati tra loro durante l'assemblaggio mediante morsetti a bullone. La particolarità di questi modelli è che sono costruiti sullo stesso principio delle prime auto: una struttura del telaio (solo il più leggera possibile), su cui sono fissati tutti gli altri onori.

Nel processo di produzione, le parti sono collegate tra loro utilizzando una colla speciale. Questo simula la saldatura di parti metalliche. Il vantaggio di un tale materiale è la sua elevata resistenza. Quando l'auto supera grandi dossi, la rigidità torsionale della carrozzeria ne impedisce la deformazione.

Un altro vantaggio della fibra di carbonio è che richiede un minimo di lavoratori per produrre parti, poiché le apparecchiature ad alta tecnologia sono controllate dall'elettronica. Il corpo in carbonio è costituito da singole parti che si formano in forme speciali. Un polimero di una composizione speciale viene pompato nello stampo ad alta pressione. Ciò rende i pannelli più resistenti rispetto alla lubrificazione manuale delle fibre. Inoltre, sono necessari forni più piccoli per cuocere piccoli oggetti.

Gli svantaggi di tali prodotti includono principalmente il costo elevato, poiché vengono utilizzate apparecchiature costose che richiedono un servizio di alta qualità. Inoltre, il prezzo dei polimeri è molto più alto di quello dello stesso alluminio. E se la parte è rotta, è impossibile ripararla da soli.

Ecco un breve video, un esempio di come sono assemblati i corpi in carbonio della BMW i8:

Ecco come viene assemblata la tua BMW i8. Assemblaggio della tua auto BMW i8

Domande e risposte:

Cosa è incluso nella carrozzeria? Il corpo vettura è composto da: longherone anteriore, scudo anteriore, montante anteriore, tetto, montante B, montante posteriore, parafanghi, pannello bagagliaio e cofano, fondo.

Su cosa è appoggiata la carrozzeria? Il corpo principale è la cornice spaziale. Questa è una struttura realizzata a forma di gabbia, situata attorno all'intero perimetro del corpo. Il corpo è attaccato a questa struttura di supporto.