Waar zijn carrosserieën van gemaakt

Bij de ontwikkeling van een nieuw automodel probeert elke fabrikant de dynamiek van zijn producten te vergroten, maar tegelijkertijd de veiligheid van de auto niet te ontnemen. Hoewel de dynamische prestaties grotendeels afhangen van het type motor, speelt de carrosserie van de auto een belangrijke rol. Hoe zwaarder het is, hoe meer inspanningen de verbrandingsmotor zal leveren om het transport te versnellen. Maar als de auto te licht is, heeft dat vaak een negatief effect op de downforce.

Door hun producten lichter te maken, streven fabrikanten naar verbetering van de aerodynamische eigenschappen van de carrosserie (wat aerodynamica is, wordt beschreven in nog een recensie). Het verminderen van het gewicht van het voertuig wordt niet alleen bereikt door de installatie van eenheden van lichtmetalen materialen, maar ook dankzij lichtgewicht carrosseriedelen. Laten we eens kijken welke materialen worden gebruikt om autocarrosserieën te maken, en wat de voor- en nadelen zijn van elk van hen.

Prehistorie van carrosserieën

De carrosserie van een moderne auto krijgt niet minder aandacht dan zijn mechanismen. Dit zijn de parameters waaraan het moet voldoen:

1. Blijvend. Bij een aanrijding mogen personen in het passagierscompartiment niet gewond raken. Torsiestijfheid moet ervoor zorgen dat de auto in vorm blijft bij het rijden over oneffen terrein. Hoe kleiner deze parameter, des te waarschijnlijker is het dat het chassis van de wagen vervormd is, en het transport zal ongeschikt zijn voor verder gebruik. Bijzondere aandacht wordt besteed aan de sterkte van de voorkant van het dak. De zogenaamde "elandtest" helpt de autofabrikant te bepalen hoe veilig een auto zal zijn als hij een groot dier, zoals een hert of een eland, raakt (de hele massa van het karkas valt op de voorruit en de daklatei erboven).
2. Modern ontwerp. Allereerst letten geavanceerde automobilisten op de vorm van de carrosserie, en niet alleen op het technische deel van de auto.
3. Veiligheid. Iedereen in het voertuig moet worden beschermd tegen invloeden van buitenaf, ook bij een aanrijding van opzij.
4. Veelzijdigheid. Het materiaal waarvan de carrosserie is gemaakt, moet bestand zijn tegen verschillende weersomstandigheden. Naast esthetiek wordt schilderwerk gebruikt om materialen te beschermen die bang zijn voor agressief vocht.
5. Duurzaamheid. Het is niet ongebruikelijk dat de maker bespaart op carrosseriemateriaal, daarom wordt de auto al na enkele jaren onbruikbaar.
6. Onderhoudbaarheid. Zodat u na een klein ongeval de auto niet hoeft weg te gooien, vereist de fabricage van moderne carrosserietypes een modulaire montage. Dit betekent dat het beschadigde onderdeel kan worden vervangen door een vergelijkbaar nieuw exemplaar.
7. Betaalbare prijs. Als de carrosserie van dure materialen is gemaakt, zal een groot aantal niet-opgeëiste modellen zich ophopen op de locaties van autofabrikanten. Dit gebeurt vaak niet vanwege een slechte kwaliteit, maar vanwege de hoge kosten van voertuigen.

Om ervoor te zorgen dat een carrosseriemodel aan al deze parameters voldoet, moeten fabrikanten rekening houden met de eigenschappen van de materialen waaruit het frame en de buitenste carrosseriepanelen zijn gemaakt.

Zodat de productie van een auto niet veel middelen vereist, ontwikkelen de ingenieurs van de bedrijven dergelijke carrosseriemodellen die het mogelijk maken hun hoofdfunctie te combineren met extra. Zo zijn de hoofdunits en interieurdelen aan de carrosserie bevestigd.

Aanvankelijk was het ontwerp van de auto's gebaseerd op een frame, waaraan de rest van de auto-eenheden waren bevestigd. Dit type is nog steeds aanwezig in sommige automodellen. Een voorbeeld hiervan zijn volwaardige SUV's (de meeste jeeps hebben gewoon een versterkte carrosseriestructuur, maar er is geen frame, dit type SUV wordt crossover) en vrachtwagens. Bij de eerste auto's kon elk paneel dat aan de frameconstructie was bevestigd, niet alleen van metaal zijn gemaakt, maar ook van hout.

Het eerste model met een frameloze structuur was de Lancia Lambda, die in 1921 van de band rolde. Het Europese model Citroën B10, dat in 1924 op de markt kwam, kreeg een stalen carrosserie uit één stuk.

lancia lambda

Citroen B10

Deze ontwikkeling bleek zo populair dat de meeste fabrikanten van die tijd zelden het concept van een volledig stalen zelfdragende carrosserie verlieten. Deze machines waren veilig. Sommige bedrijven hebben staal om twee redenen afgewezen. Ten eerste was dit materiaal niet in alle landen beschikbaar, zeker niet tijdens de oorlogsjaren. Ten tweede is de stalen carrosserie erg zwaar, dus sommige, om een ​​interne verbrandingsmotor met een lager vermogen te installeren, zijn gecompromitteerd in carrosseriematerialen.

Tijdens de Tweede Wereldoorlog was staal over de hele wereld schaars, aangezien dit metaal volledig werd gebruikt voor militaire doeleinden. Uit de wens om het hoofd boven water te houden, hebben sommige bedrijven besloten hun carrosseriemodellen van alternatieve materialen te vervaardigen. In die jaren verschenen dus voor het eerst auto's met een aluminium carrosserie. Een voorbeeld van dergelijke modellen is de Land Rover 1-Serie (de carrosserie bestond uit aluminium panelen).

Een ander alternatief is een houten frame. Een voorbeeld van dergelijke auto's is de Willys Jeep Stations Wagon Woodie-modificatie.

Omdat het houten lichaam niet duurzaam is en serieuze zorg nodig had, werd dit idee al snel verlaten, maar wat aluminiumconstructies betreft, hebben fabrikanten serieus nagedacht over het introduceren van deze technologie in de moderne productie. Hoewel de belangrijkste aanwijsbare reden een gebrek aan staal is, was dit niet echt de drijvende kracht achter autofabrikanten op zoek naar alternatieven.

1. Sinds de wereldwijde brandstofcrisis hebben de meeste automerken hun fabricagetechnologie moeten heroverwegen. Allereerst is het publiek dat krachtige en volumineuze motoren nodig heeft, sterk afgenomen vanwege de hoge brandstofkosten. Automobilisten begonnen op zoek te gaan naar minder vraatzuchtige auto's. En om transport met een kleinere motor dynamisch genoeg te laten zijn, was een licht, maar tegelijkertijd voldoende sterk materiaal nodig.
2. Over de hele wereld zijn de milieunormen voor voertuigemissies in de loop van de tijd strenger geworden. Om deze reden is er een technologie geïntroduceerd om het brandstofverbruik te verminderen, de kwaliteit van de verbranding van het lucht-brandstofmengsel te verbeteren en de efficiëntie van de aandrijfeenheid te verhogen. Om dit te doen, moet u het gewicht van de hele auto verminderen.

In de loop van de tijd kwamen er ontwikkelingen in composietmaterialen die het mogelijk maakten om het gewicht van voertuigen verder te verminderen. Laten we eens kijken wat de eigenaardigheid is van elk materiaal dat wordt gebruikt voor de vervaardiging van carrosserieën.

Stalen carrosserie: voor- en nadelen

De meeste carrosserie-elementen van een moderne auto zijn gemaakt van gewalst staal. De dikte van het metaal in sommige secties bereikt 2.5 millimeter. Bovendien wordt in het dragende deel vooral koolstofarm plaatmateriaal toegepast. Hierdoor is de auto vrij licht van gewicht en tegelijkertijd duurzaam.

Tegenwoordig is er geen gebrek aan staal. Dit metaal heeft een hoge sterkte, er kunnen elementen van verschillende vormen uit worden gestanst en de onderdelen kunnen eenvoudig aan elkaar worden bevestigd door middel van puntlassen. Bij het vervaardigen van een auto letten ingenieurs op passieve veiligheid en technici letten op het gemak van de verwerking van het materiaal, zodat de transportkosten zo laag mogelijk zijn.

En voor metallurgie is de moeilijkste taak om zowel ingenieurs als technologen tevreden te stellen. Met het oog op de gewenste eigenschappen is een speciale staalsoort ontwikkeld die de ideale combinatie van trekbaarheid en voldoende sterkte in het eindproduct heeft. Dit vereenvoudigt de productie van carrosseriepanelen en verhoogt de betrouwbaarheid van het chassis van de auto.

Hier zijn nog enkele voordelen van een stalen carrosserie:

• Reparatie van stalen producten is het gemakkelijkst - koop gewoon een nieuw element, bijvoorbeeld een vleugel, en vervang het;
• Het is gemakkelijk te recyclen - staal is in hoge mate recyclebaar, dus de fabrikant heeft altijd de mogelijkheid om goedkope grondstoffen te krijgen;
• De technologie voor de productie van gewalst staal is eenvoudiger dan de verwerking van lichtmetalen analogen, dus de grondstof is goedkoper.

Ondanks deze voordelen hebben staalproducten verschillende belangrijke nadelen:

1. Afgewerkte producten zijn het zwaarst;
2. Roest verschijnt snel op onbeschermde delen. Als het element niet met lak wordt beschermd, zal beschadiging de carrosserie snel onbruikbaar maken;
3. Om plaatstaal een grotere stijfheid te geven, moet het onderdeel vele malen worden gestempeld;
4. De bron van staalproducten is het kleinst in vergelijking met non-ferro metalen.

Tegenwoordig wordt de eigenschap van staal vergroot door enkele chemische elementen aan de samenstelling toe te voegen, die de sterkte, weerstand tegen oxidatie en plasticiteitskenmerken verhogen (TWIP-staal kan tot 70% uitrekken en de maximale indicator van zijn sterkte is 1300 MPa).

Aluminium behuizing: voor- en nadelen

Voorheen werd aluminium alleen gebruikt om panelen te maken die op een staalconstructie werden bevestigd. Moderne ontwikkelingen in de productie van aluminium maken het mogelijk om het materiaal ook te gebruiken voor het maken van kozijnelementen.

Hoewel dit metaal minder vochtgevoelig is dan staal, heeft het minder sterkte en mechanische elasticiteit. Om deze reden wordt dit metaal, om het gewicht van een auto te verminderen, gebruikt om deuren, bagagerekken en kappen te maken. Om aluminium in het frame te gebruiken, moet de fabrikant de producten dikker maken, wat vaak werkt tegen eenvoudiger transport.

De dichtheid van aluminiumlegeringen is veel lager dan die van staal, dus geluidsisolatie in een auto met zo'n carrosserie is veel erger. Om ervoor te zorgen dat het interieur van een dergelijke auto zo min mogelijk extern geluid ontvangt, gebruikt de fabrikant speciale geluidsonderdrukkingstechnologieën, waardoor de auto duurder wordt dan een vergelijkbare optie met een stalen carrosserie.

Het maken van een aluminium carrosserie in de vroege stadia is vergelijkbaar met het maken van staalconstructies. Grondstoffen worden in vellen gebroken en vervolgens gestempeld volgens het gewenste ontwerp. Onderdelen worden geassembleerd tot een gemeenschappelijk ontwerp. Alleen hiervoor wordt argonlassen gebruikt. Duurdere modellen gebruiken laserpuntlassen, speciale lijm of klinknagels.

Argumenten voor een aluminium carrosserie:

• Plaatmateriaal is gemakkelijker te stempelen, daarom is tijdens het vervaardigen van panelen minder krachtige apparatuur nodig dan voor het stempelen uit staal;
• In vergelijking met stalen carrosserieën zal de identieke vorm van aluminium lichter zijn, terwijl de sterkte op hetzelfde niveau blijft;
• Onderdelen zijn gemakkelijk te verwerken en recyclebaar;
• Het materiaal is duurzamer dan staal - het is niet bang voor vocht;
• De kosten van het fabricageproces zijn lager in vergelijking met de vorige versie.

Niet alle automobilisten zijn het erover eens om een ​​auto met een aluminium carrosserie te kopen. De reden is dat zelfs bij een klein ongeval autoreparaties duur zullen zijn. De grondstof zelf kost meer dan staal, en als het onderdeel moet worden vervangen, zal de autobezitter op zoek moeten gaan naar een specialist die speciale apparatuur heeft voor hoogwaardige verbinding van elementen.

Kunststof behuizing: voor- en nadelen

De tweede helft van de twintigste eeuw werd gekenmerkt door het uiterlijk van plastic. De populariteit van een dergelijk materiaal is te danken aan het feit dat er elke structuur van kan worden gemaakt, die veel lichter zal zijn dan zelfs aluminium.

Kunststof behoeft geen lakwerk. Het is voldoende om de nodige kleurstoffen aan de grondstoffen toe te voegen en het product krijgt de gewenste schaduw. Bovendien vervaagt het niet en hoeft het bij krassen niet opnieuw te worden geverfd. In vergelijking met metaal is plastic duurzamer, het reageert helemaal niet met water, dus het roest niet.

Hadi-model heeft een plastic behuizing

De kosten voor het maken van plastic panelen zijn veel lager, omdat er geen krachtige persen nodig zijn voor embossing. De verwarmde grondstoffen zijn vloeibaar, waardoor de vorm van de lichaamsdelen absoluut willekeurig kan zijn, wat moeilijk te bereiken is bij gebruik van metaal.

Ondanks deze duidelijke voordelen heeft kunststof een zeer groot nadeel: de sterkte is direct gerelateerd aan de bedrijfsomstandigheden. Dus als de buitenluchttemperatuur onder nul daalt, worden de onderdelen kwetsbaar. Zelfs een kleine lading kan ervoor zorgen dat het materiaal barst of uit elkaar vliegt. Aan de andere kant, als de temperatuur stijgt, neemt de elasticiteit toe. Sommige soorten kunststoffen vervormen bij verhitting in de zon.

Om andere redenen zijn plastic lichamen minder praktisch:

• Beschadigde onderdelen zijn recyclebaar, maar voor dit proces is speciale dure apparatuur nodig. Hetzelfde geldt voor de kunststofindustrie.
• Bij de fabricage van kunststofproducten komt een grote hoeveelheid schadelijke stoffen vrij in de atmosfeer;
• De dragende delen van de carrosserie kunnen niet van plastic zijn gemaakt, aangezien zelfs een groot stuk materiaal niet zo sterk is als dun metaal;
• Als het plastic paneel beschadigd is, kan het gemakkelijk en snel worden vervangen door een nieuw exemplaar, maar het is veel duurder dan het lassen van een metalen patch op metaal.

Hoewel er tegenwoordig verschillende ontwikkelingen zijn die de meeste van de genoemde problemen oplossen, is het nog niet gelukt om de technologie tot in de puntjes te perfectioneren. Om deze reden zijn bumpers, decoratieve inzetstukken en lijstwerk voornamelijk gemaakt van plastic, en alleen in sommige automodellen - spatborden.

Samengesteld lichaam: voor- en nadelen

Composiet betekent een materiaal dat uit meer dan twee componenten bestaat. Tijdens het maken van een materiaal krijgt het composiet een homogene structuur, waardoor het eindproduct de eigenschappen heeft van twee (of meer) stoffen waaruit de grondstof bestaat.

Vaak wordt een composiet verkregen door lagen van verschillende materialen te lijmen of te sinteren. Om de sterkte van het onderdeel te vergroten, wordt vaak elke afzonderlijke laag versterkt zodat het materiaal niet loslaat tijdens het gebruik.

Monocoque lichaam

De meest voorkomende composiet die in de auto-industrie wordt gebruikt, is glasvezel. Het materiaal wordt verkregen door een polymeervuller aan glasvezel toe te voegen. Externe elementen van het lichaam zijn gemaakt van dergelijk materiaal, bijvoorbeeld bumpers, radiatorroosters, soms kopoptica (vaker is het gemaakt van glas en lichtgewichtversies zijn gemaakt van polypropyleen). Door de installatie van dergelijke onderdelen kan de fabrikant staal gebruiken in de structuur van de ondersteunende carrosseriedelen, maar tegelijkertijd het model licht genoeg houden.

Naast de hierboven genoemde voordelen neemt het polymeermateriaal om de volgende redenen een waardige plaats in de auto-industrie in:

• Het minimale gewicht van de onderdelen, maar tegelijkertijd hebben ze een behoorlijke sterkte;
• Het eindproduct is niet bang voor de agressieve effecten van vocht en zon;
• Vanwege de elasticiteit in de grondstoffase kan de fabrikant compleet verschillende vormen van onderdelen maken, waaronder de meest complexe;
• Afgewerkte producten zien er esthetisch uit;
• Je kunt enorme lichaamsdelen maken, en in sommige gevallen zelfs het hele lichaam, zoals in het geval van walvisauto's (lees meer over dergelijke auto's in afzonderlijke recensie).

Innovatieve technologie kan echter geen volledig alternatief zijn voor metaal. Hiervoor zijn verschillende redenen:

1. De kosten van polymeervulmiddelen zijn erg hoog;
2. De vorm voor het maken van het onderdeel moet perfect zijn. Anders zal het element lelijk blijken te zijn;
3. Tijdens het fabricageproces is het uitermate belangrijk om de werkplek schoon te houden;
4. Het maken van duurzame panelen is tijdrovend, omdat het composiet lang nodig heeft om te drogen en sommige lichaamsdelen uit meerdere lagen bestaan. Van dit materiaal worden vaak vaste lichamen gemaakt. Voor hun aanduiding wordt de gevleugelde term "monocoque" gebruikt. De technologie voor het creëren van monocoque lichaamstypes is als volgt. De koolstofvezellaag is verlijmd met een polymeer. Daar bovenop wordt nog een laag materiaal gelegd, alleen zodat de vezels in een andere richting liggen, meestal haaks. Nadat het product klaar is, wordt het in een speciale oven geplaatst en gedurende een bepaalde tijd op hoge temperatuur bewaard, zodat het materiaal wordt gebakken en een monolithische vorm aanneemt;
5. Wanneer een onderdeel van composietmateriaal kapot gaat, is het buitengewoon moeilijk om het te repareren (een voorbeeld van hoe autobumpers worden gerepareerd hier);
6. Composietonderdelen worden niet gerecycled, alleen vernietigd.

Vanwege de hoge kosten en complexiteit van de productie, hebben gewone wegauto's een minimum aantal onderdelen gemaakt van glasvezel of andere samengestelde analogen. Meestal worden dergelijke elementen op een supercar geïnstalleerd. Een voorbeeld van zo'n auto is de Ferrari Enzo.

Ferrari Enzo uit 2002

Toegegeven, sommige exclusieve modellen van de civiele serie ontvangen dimensionale onderdelen van een composiet. Een voorbeeld hiervan is de BMW M3. Deze auto heeft een koolstofvezel dak. Het materiaal heeft de nodige sterkte, maar stelt je tegelijkertijd in staat om het zwaartepunt dichter bij de grond te brengen, waardoor de neerwaartse kracht bij het ingaan van bochten toeneemt.

Een andere originele oplossing in het gebruik van lichte materialen in de carrosserie van de auto wordt gedemonstreerd door de fabrikant van de beroemde supercar Corvette. Al bijna een halve eeuw gebruikt het bedrijf in het model een ruimtelijk metalen frame waarop composietpanelen zijn bevestigd.

Carbon body: voor- en nadelen

Met de komst van een ander materiaal heeft de veiligheid en tegelijkertijd de lichtheid van auto's een nieuw niveau bereikt. In feite is koolstof hetzelfde composietmateriaal, alleen met een nieuwe generatie apparatuur kunt u duurzamere structuren maken dan bij de vervaardiging van monocoque. Dit materiaal wordt gebruikt in de carrosserieën van bekende modellen zoals de BMW i8 en i3. Als koolstof in andere auto's voorheen alleen als decoratie werd gebruikt, dan zijn dit de eerste productieauto's ter wereld waarvan de carrosserie volledig van koolstof is gemaakt.

Beide modellen hebben een soortgelijk ontwerp: de basis is een modulair platform van aluminium. Alle eenheden en mechanismen van de auto zijn erop bevestigd. De carrosserie van auto's bestaat uit twee helften, die al enkele interieurdetails hebben. Ze worden tijdens de montage met elkaar verbonden door middel van boutklemmen. Het bijzondere van deze modellen is dat ze volgens hetzelfde principe zijn gebouwd als de eerste auto's: een frameconstructie (alleen zo licht mogelijk), waarop alle andere onderscheidingen zijn bevestigd.

Tijdens het fabricageproces worden de onderdelen met speciale lijm met elkaar verbonden. Dit simuleert het lassen van metalen onderdelen. Het voordeel van een dergelijk materiaal is de hoge sterkte. Wanneer de auto grote oneffenheden overwint, voorkomt de torsiestijfheid van de carrosserie dat deze vervormt.

Een ander voordeel van koolstofvezel is dat het een minimum aan arbeidskrachten vereist om onderdelen te vervaardigen, aangezien hightech apparatuur wordt aangestuurd door elektronica. De carbon body is gemaakt van losse onderdelen die in speciale vormen zijn gevormd. Een polymeer met een speciale samenstelling wordt onder hoge druk in de mal gepompt. Dit maakt de panelen duurzamer dan het handmatig smeren van de vezels. Bovendien zijn kleinere ovens nodig om kleine voorwerpen te bakken.

De nadelen van dergelijke producten zijn voornamelijk de hoge kosten, omdat er dure apparatuur wordt gebruikt die hoogwaardige service nodig heeft. Ook is de prijs van polymeren veel hoger dan die van aluminium. En als het onderdeel kapot is, is het onmogelijk om het zelf te repareren.

Hier is een korte video - een voorbeeld van hoe de carbonbody's van de BMW i8 worden geassembleerd:

Zo wordt uw BMW i8 in elkaar gezet. Uw auto monteren BMW i8

Vragen en antwoorden:

Wat zit er in de carrosserie? De carrosserie bestaat uit: voorligger, voorschild, voorstijl, dak, B-stijl, achterstijl, spatborden, kofferbakpaneel en motorkap, bodem.

Waarop wordt de carrosserie ondersteund? Het hoofdlichaam is het ruimteframe. Dit is een structuur gemaakt in de vorm van een kooi, die zich rond de hele omtrek van het lichaam bevindt. Het lichaam is bevestigd aan deze ondersteunende structuur.