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Nuova Audi A8: lo space-frame si fa «in quattro»

Tanti sono infatti i materiali che, per la prima volta, verranno intelligentemente mixati nella realizzazione di una nuova, rivoluzionaria scocca portante

Motori360_F1-A8-4-017 Nuova Audi A8: lo space-frame si fa «in quattro»

L’ammiraglia della Casa di Ingolstadt è stata la prima berlina di lusso ad aver inaugurato, nel 1994, l’era dell’Audi Space Frame con la sua carrozzeria autoportante in alluminio. Da allora, Audi ha prodotto – con questa tecnica costruttiva – oltre un milione di auto di serie.

Il know-how in fatto di materiali e tecniche di saldatura e assemblaggio si è continuamente evoluto sino ad arrivare alla nuova Audi A8 che costituisce una totale rivisitazione ed un profondo innovamento sia a livello progettuale e metodologico e sia nella scelta dei materiali e nei relativi processi di assemblaggio; non è stato solamente l’Audi Space Frame (o nucleo centrale della scocca, per dirla in italiano) ad essere stato oggetto di un profondo processo di rinnovamento ma anche le modalità di assemblaggio dei diversi componenti dell’intero complesso scocca-carrozzeria.

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Le novità̀ riguardano infatti anche i padiglioni produttivi dello stabilimento di Neckarsulm, aggiornati appositamente per la futura ammiraglia. A questo scopo, per il solo padiglione dedicato alla costruzione della carrozzeria (alto 41 m) sono state necessarie 14.400 tonnellate di acciaio, il doppio rispetto al materiale utilizzato per la Torre Eiffel a Parigi.

Nel processo di giunzione «a caldo», Audi ha dato poi vita a una metodologia unica tra i concorrenti di livello premium grazie alla saldatura laser remota dell’alluminio. Il posizionamento preciso del raggio laser rispetto al lembo del giunto saldato riduce sensibilmente le imperfezioni dovute all’elevato calore generato nel corso del processo produttivo.

Il nuovo procedimento consente di controllare con precisione micrometrica la profondità̀ di penetrazione del laser tramite apporto termico. In questo modo, il controllo del processo può̀ individuare immediatamente una fessura tra i componenti al momento della giunzione e chiuderla in modo efficace, adottando apposite contromisure. L’elevata velocità di avanzamento e il basso fabbisogno energetico del raggio laser riducono di circa il 25% le emissioni di CO2 di questa fase produttiva.

Se impiegato nella produzione di serie, il nuovo procedimento consente poi un risparmio del 95% dei costi, dato che viene meno il dispendioso controllo del processo della saldatura laser tradizionale.

Struttura e carrozzeria della nuova A8

Nella struttura portante della carrozzeria della Audi A8 di prossima generazione verrà̀ per la prima volta utilizzato un mix intelligente di quattro materiali che uniscono leggerezza ed alta resistenza; si tratta del numero di materiali più̀ elevato sinora impiegato in un modello di serie del Marchio dei quattro anelli.

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Per l’Audi Space Frame (ASF) della nuova Audi A8, gli esperti Audi hanno sviluppato da una parte un mix composto da alluminio, acciaio, magnesio e materiale plastico rinforzato con fibra di carbonio (CFK) e dall’altra un nuovo metodo costruttivo, il tutto arrivando ad una riduzione di peso abbinata ad un incremento del 25% della già eccellente rigidità torsionale del modello precedente.

L’abitacolo

Formato da componenti in acciaio lavorati a caldo, è una struttura estremamente resistente comprendente l’area inferiore della paratia anteriore, i longheroni sottoporta, i montanti centrali e la parte anteriore dell’arco del tetto. Alcuni di questi lamierati sono prodotti con spessori diversi tramite tecnologie «tailor-made», mentre altri vengono parzialmente adattati. Queste operazioni riducono il peso e aumentano la resistenza soprattutto in tema di sicurezza.

La produzione, estremamente complessa ma al contempo efficiente sotto il profilo energetico, sfrutta 14 diversi processi di giunzione, tra cui l’aggraffatura tramite rullatura all’accesso delle portiere anteriori e posteriori.

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Questa tecnologia «a freddo», puramente meccanica, unisce il telaio delle pareti in alluminio con le lamiere in acciaio lavorate a caldo ed estremamente resistenti, di montante centrale, arco del tetto e longarine sottoporta.

Nella zona di accesso alle portiere, si è ottenuto così un miglioramento fino a +36 mm rispetto alla generazione precedente. Il tutto rende l’accesso alla vettura ancora più̀ confortevole ed amplia il campo visivo del conducente in corrispondenza del montante anteriore, una zona essenziale per la sicurezza.

La paratia posteriore in CFK costituisce l’elemento più ampio della cellula passeggeri della nuova Audi A8 e da sola contribuisce per il 33% alla rigidità̀ torsionale dell’intera vettura, un risultato raggiunto sovrapponendo uno sull’altro tra i sei e i diciannove strati di fibre, ciascuno posizionato secondo l’andamento della fibra del singolo strato in modo da assorbire al meglio sia le sollecitazioni longitudinali e trasversali e sia le spinte.

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Questi singoli strati di fibre, composti da bande larghe 50 mm, vengono tagliati e posizionati individualmente come in una lavorazione sartoriale e seguono qualsiasi angolazione sia necessaria per formare un «pacchetto» compatto; si tratta di un innovativo processo di posa diretta delle fibre, appositamente sviluppato, che salta completamente le fasi intermedie solitamente necessarie. Con un altro processo di nuovo sviluppo, sul «pacchetto» di strati viene applicata resina epossidica che si indurisce nel giro di pochi minuti.

Alluminio ma non solo

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Questo materiale nobile costituisce, in varie forme e fusioni, il 58% dei componenti della carrozzeria della nuova Audi A8: nodi pressofusi, profilati estrusi e lamiere, caratterizzano la costruzione dell’ASF mentre nuove leghe termoindurenti consentono di raggiungere una resistenza alla trazione superiore ai 230 megapascal (MPa). La soglia di snervamento corrispondente supera i 180 MPa nella prova di trazione. Per le leghe profilate supera invece i 280 o i 320 MPa: valori notevolmente più̀ alti rispetto a quelli registrati finora.

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L’intelligente mix di materiali è poi completato dalla barra per i duomi ammortizzatori in magnesio. Rispetto al modello precedente, il peso scende in questo caso del 28%. Le viti in alluminio creano la giunzione con gli stabilizzatori, assicurando così l’elevata rigidità̀ torsionale della carrozzeria. In caso di urto frontale, le forze che si sprigionano vengono distribuite su tre livelli di carico nella zona anteriore della vettura.

Possiamo a questo punto concludere riportando il motto cui hanno fatto ricorso gli uomini dell’Audi per illustrare questo nuovo corso: “il materiale giusto nel posto giusto e nella quantità giusta”.

[ Giovanni Notaro ]