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这是《冲压模具技术》第11篇文章！
对于奥迪来说，科技是根深蒂固、无法抹去的基因。 从全时四驱、LED矩阵大灯、MMI人机交互到TFSI涡轮增压汽油直喷发动机，都体现了奥迪对于科技的追求。
除了这些之外，奥迪引以为傲的ASF（奥迪空间框架车身）技术也代表了目前较为先进的车身设计水平。 近日，在奥迪科技日上，奥迪透露了全新一代奥迪A8全铝车身的信息。 与现款车型相比，新一代奥迪A8车身进一步轻量化，ASF框架车身技术也得到升级。
一、奥迪ASF技术的发展历史
在了解奥迪ASF技术的发展历史之前，我们先来了解一下什么是奥迪ASF技术。
奥迪ASF技术是frame 的缩写，意为“奥迪空间框架结构车身技术”。 该技术遵循仿生学原理，从自然界的动物中汲取灵感。 通过优化车架结构，关键部位采用超高强度材料，非承载部位采用轻量化材料，实现整车轻量化。
车身框架大量采用轻质材料，车身不同部位结合最轻的质量和最优的性能构成整个框架。 它就像动物的骨骼，不同的骨头组合在一起形成整个骨骼。
1982年，奥迪启动“高铝轿车”项目，开始研发铝制车身。 该项目由奥迪轻量化设计中心主任蒂姆牵头，并得到时任大众集团董事长皮耶希的支持。
两年后，在1985年汉诺威贸易博览会上，奥迪首次展示了采用铝壳车身的奥迪100。 两个女人无需任何帮助就可以轻松抬起整个身体。
随后在1987年，奥迪将全铝车身技术应用到了奥迪V8车型上。 1988年，奥迪量产该车型，奥迪V8成为奥迪首款应用全铝车身技术的量产车型。
为了进一步扩大影响力，吸引人们对奥迪全铝车身技术的关注，奥迪专门打造了一款展示其全铝车身技术的概念车——奥迪Avus，并于1990年在全球进行展示。
1993年，在法兰克福车展上，奥迪展出了奥迪A8 ASF（奥迪空间框架）概念车。 这辆车的车身完全由铝制成。 一年后，铝制车身奥迪A8的量产版在日内瓦车展上正式上市。
第一代奥迪A8的推出也意味着奥迪ASF全铝车身技术逐渐成熟。
经过20多年的发展，奥迪已将该技术应用到9款车型上，累计销量超过100万辆，远远超过全球任何其他汽车制造商。
1999年，奥迪推出A2车型。 在这款车型上，奥迪首次采用了激光焊接技术，解决了铝合金材料连接困难的问题，对未来全铝车身技术的大规模应用起到了推动作用。
目前，奥迪A8和奥迪R8代表了最纯粹的ASF车身技术。 这两款车的铝合金材质占比均超过58%。 奥迪TT、奥迪A7、A4等车型紧随其后。 未来，随着成本的降低，这项技术将逐步覆盖大部分奥迪车型。
为什么汽车车身越来越重？
2、车身轻量化技术的不断发展是否意味着车身变得更轻？
全新一代奥迪A8车身技术在此前车身技术的基础上进行了升级和改进。 拥有更多种类的车身材料、更先进的车身连接技术、更好的车身框架安全性能。 对于奥迪A8系列车型的车身技术发展，我们通过下图可以非常直观地了解。
通过对比奥迪A8二代车型与四代车型的车架，不难发现车身结构已经逐步升级完善。 车身重量方面，第四代奥迪A8明显低于第二代车型。
细心的同学可能会发现，第四代奥迪A8虽然比第二代车型轻，但重量却比第三代奥迪A8有所增加。 如果你看看全新一代奥迪A8的车身重量，你会更加困惑。
全新一代奥迪A8（D5）的车身重量达到了282kg，比第四代车型重了不少。 不是说车身轻量化得到了进一步的提升吗？ 为什么后来车身越来越重呢？
这主要是为了满足最新的碰撞法规，让车辆更安全。 全新一代奥迪A8的车身得到了很大的加强。 与现款车型相比，全新一代奥迪A8的车身刚度提升了24%。 同时，全新一代奥迪A8中铝合金材质的比例达到了58%。 从这个角度来看，奥迪A8的轻量化水平确实有所提升。
车身重量的增加并不意味着奥迪的轻量化技术不够先进。 我们以宝马7系作为对比。
宝马7系在减轻车身重量方面也做了很多努力，比如大量使用碳纤维复合材料。 不过，宝马7系的车身重量仍然比奥迪A8重。 奥迪表示，目前没有竞争车型的重量低于300公斤。
3、全铝机身不仅是铝合金材质
与现款车型相比，全新一代奥迪A8的车身材质有所增加，达到了4种。 首次采用碳纤维复合材料，明显接近其旗舰超跑R8。
车身整体框架采用铝型材构成，关键部位采用铝铸件连接，保证结构强度。 车身表面采用铝钣金件。 为了进一步减轻车重，座舱后部采用了碳纤维材料。 驾驶室部分采用高强度合金钢制成。
奥迪A8L的加长车身材质与奥迪A8车型一致。
图为全新一代奥迪A8L的车身结构。 整体布局与奥迪A8基本相同，但细节上还是有差异的。 以奥迪 A8L 车顶上方的横杆为例。
在一定程度上，这光束会强化身体。 但它的主要功能是布置全景天窗。 很多人误以为有这个横梁的车型就会配备普通的小天窗，而没有横梁的车型就会配备全景天窗。 事实上，情况正好相反。 该横梁的位置正好适合分段式全景天窗。 没有此横梁的车型车顶将采用铝板，并配备普通的小天窗。
事实上，这一点在现款奥迪A8车型上就可以得到验证。 从这张车身示意图中不难看出，奥迪A8车型的车顶没有横梁。 车顶采用铝板覆盖，并配备普通天窗而非全景天窗。
全新一代奥迪A8/A8L车身材料成分比例
铝合金
合金钢
碳纤维复合材料
镁合金
58%
40.5%
1%
0.5%
如果将四种材料按照类型进一步细分做车厢用什么钢材，材料类型数量可达29种，其中钢11种、铝16种、镁材料1种、碳纤维复合材料1种。
4、车身包含多种材质，考验拼接技术
多种材料的应用意味着车身连接方式需要改进和优化，这也是全新一代奥迪A8车型面临的最大挑战。
各种车身材料的混合搭配意味着连接方式需要改进和优化。
值得庆幸的是，自家跑车奥迪R8也采用了多种车身材料，为全新一代奥迪A8提供了参考方案。 解决不同材料之间的连接问题是关键。 自切螺钉连接、激光焊接、铆接等技术在车身上得到广泛应用。
新一代奥迪A8车身拥有14种连接方式，其中包括MIG焊接、远程激光焊接等8种热连接技术，以及冲铆连接、压接连接等6种冷连接技术。
全铝机身居然采用了14种拼接方式
新一代奥迪A8的后排座椅靠背板上放置了一块碳纤维面板。 碳纤维材料的加入对车身连接技术提出了更高的要求。
为了进一步减轻车重，新一代奥迪A8的后排座椅靠背板采用了碳纤维复合材料。 由于无法喷漆，该碳纤维面板是在最后组装阶段安装的。
从这张现款奥迪A8的车身零件图中不难看出，现款奥迪A8的后排座椅背板采用了铝合金材质。 新一代奥迪A8采用的碳纤维复合材料后座背板密度降低45%，重量减轻50%。
关于这种碳纤维背板的几句话，奥迪称之为增强碳纤维复合材料。 这个背板是由多层碳纤维布组成的。 碳纤维布中的纤维以不同方向编织，使整个面板受力更加均匀。
不同材料之间采用不同的连接工艺。
在车辆B柱位置，全新一代奥迪A8在材料连接上应用了卷边和粘合封边技术。 这种冷连接方法可以有效地将不同材料固定在一起。
铝合金板材、热成型超高强度钢和普通钢通过卷边连接在一起。
由于不同材料的热胀冷缩程度不同，B柱最终采用了拼接法做车厢用什么钢材，即在卷边处等间隔制作凹坑，保证三层材料完全贴合在一起。
为了保证连接紧密，三种材料之间采用粘接连接和铆钉连接。
不仅B柱采用了压接连接、粘接连接、铆接等冷连接方式，车辆的A柱、C柱、车顶也采用了同样的连接方式。
这种复合连接方式可以使A柱变薄，让驾驶员更好地看到车内视野，同时C柱变薄，后门开口更大，高度增加14mm，宽度增加36mm ，并且增加了后排乘客的腿部空间。 增加28mm，让后排乘客进出车更加方便。
5、全铝车身的生产工艺非常挑剔
目前，奥迪A8的全铝车身只能在德国内卡苏尔姆工厂生产，整个生产过程高度自动化。 除了生产过程中的严格要求外，奥迪对于成品也有自己的一套检验方法。
内卡苏尔姆工厂设有专门生产奥迪A8车身的车间。 整个车间面积约5万平方米，共有500台机器参与生产。
整个生产过程高度自动化，生产自动化率约85%。
在车身质量保证方面，每个车身有2000个检验点。 每支车队每天生产的一辆车身都会接受专门检验，车身检验点多达6000个。
高度的机械化生产让奥迪A8的车身造型更具挑战性。 新一代奥迪A8的车身腰线采用了反射式设计，这对加工工艺提出了非常高的要求。
解读全铝车身的可修复性和安全性
6、全铝车身不安全吗？
汽车的安全性与其车身重量之间不存在因果关系。 相比车身重量的影响，车身关键部位的结构刚度以及整体车身框架设计更能体现汽车的安全水平。
例如，在车辆的B柱位置，新一代奥迪A8采用了热成型超高强度钢。 生产方法是将钢材加热到1000℃以上的高温，然后快速放入200℃左右的水冷模具中快速成型。
虽然整个B柱是由单块钢板组成，但我们可以清楚地看到顶部和底部分为深色和浅色。 这是因为B柱上下部分的冷却温度和冷却时间不同。 较暗的部分较强，较亮的部分较弱。
作为整个车身最关键的部分，B柱设计的上下部分不仅采用了不同的强度，而且整个B柱的横截面也具有不同的厚度。 从上到下，B柱厚度分别为1.7mm、2.0mm、1.7mm。 1.5mm、1.5mm等不同厚度通过滚压和热成型工艺制成。 B柱厚度分布不同，上下冷却时间不同，使得B柱上部较强，下部稍弱。 当车辆发生侧面碰撞时，B柱上部保证了车厢的完整性，而下部则可以减缓碰撞的冲击力，使车内乘员更加安全。
此外，车身还在发动机防火墙和前排乘客前方处采用了热成型超高强度钢材，确保在发生正面碰撞时发动机不会侵入车厢内。
整个前防火墙实际上是由三块不同厚度的热成型超高强钢焊接而成。 两侧钢板厚度为1.3mm，中间钢板厚度为1.8mm。 这样可以在保证安全的同时减轻防火墙的重量。
我们再看一下这张照片。 不难发现，车身在关键连接部位采用了铸造铝合金材质，保证了刚性。 发动机舱内布置有两根挤压铝合金纵梁，减轻碰撞冲击力。
整个前发动机舱分为三层，以减轻碰撞时的碰撞力。 我们上面提到的两根前纵梁是由挤压铝合金材料制成的。 与现款相比，强度增加31%，重量减轻26%。 护舷采用高强度合金钢，防火墙采用热成型超高强度钢。
机舱部分，机舱底部采用铝合金板制成。 与现款相比，强度提高30%，延展性提高40%，重量减轻15%。 地板良好的延展性与B柱底部相匹配，确保车辆能够在侧面碰撞中幸存。 有效吸收能量。
发动机舱支架采用铸造镁合金材质，具有优良的刚度性能。 与现款A8的铝制部件相比，密度降低45%，重量减轻28%，重量减轻约500g。 塔顶采用铸造铝合金制成。 厚度比较薄，但强度完全满足要求。
全新一代奥迪A8在结构设计上采用了大量的环形结构，大大提高了抗扭能力，增加了整车的刚性。 与现款车型相比，全新一代奥迪A8动态刚度性能提升24%，轻量化指标提升12%，前车身刚度提升14%。
图为全新一代奥迪A8后纵梁。 该部件采用压铸技术，是整个车身最大的铸铝部件。 同时，后纵梁配备大量仿生筋设计，强度较现款提升50%。
7、全铝车身维修费用贵吗？
很多人认为全铝车身维修特别贵，这是有道理的，但这并不完全正确。 对于重大碰撞，全铝车身由于焊接困难等原因，修复起来确实比较困难，一般采用零件更换的方式，这无疑增加了维修成本。 然而奥迪通过研究发现，90%的车辆事故发生在低速行驶时。 为此，奥迪专门优化了全铝车身的结构，大大提高了维护的便利性和可行性。 从这个角度来看，全铝车身并不比普通钢车身维修贵。 这一点从奥迪A8在德国的溢价也能看出。 采用德国全铝车身技术的奥迪A8的溢价处于最低水平。
全铝车身对加工工艺要求很高，类似于新一代奥迪A8的腰线。 为了达到这种效果，铝材需要经过多次加工和折叠。 因此，发生严重事故后，全铝车身很难修复，但修复轻微的碰撞却并不困难。
小编点评：很多人对全铝车身技术存在误解。 例如，他们错误地认为全铝车身不安全、维护成本高、只出现在高端车型上等。事实上，随着材料技术的进步和汽车的进步，全铝车身将会成为未来的趋势，奥迪抓住了机遇，走在了时代的前列。
铝合金、碳纤维复合材料等轻量化材料的广泛应用是奥迪ASF全铝车身技术最明显的特点。 这项技术改变了随着汽车工业的发展汽车重量不断上升的趋势。 轻量化车身对于改善车辆控制非常重要。 对性能和燃油经济性都有很大的帮助。 相信未来全铝车身技术将会得到普及。
