豪車揭秘:蘭博基尼的碳纖維車身制造工藝
1、全碳纖維硬殼式車體 蘭博基尼新旗艦超級跑車AventadorLP700-4 頗具未來風格,車艙完全以碳纖維制造而成,其承載結構則為“單殼體”設計,在構造上可作為單一部件發揮作用,從而充分利用碳纖維強化材料的超強剛度。

F1賽車采用碳纖維強化材料硬殼式結構已有多年歷史,其耐撞性已飽經考驗,碳纖維座艙宛如金屬護籠般牢固可靠其實“單殼體”的稱謂只是一種形容,新型蘭博基尼硬殼式車體其實是由一系列功能各異的獨立部件構造而成,運用“編織”(Braiding)技術制成的加強件就是其一。
全碳纖維硬殼式車身
盡管是由眾多部件集合而成,但經過固化之后,這種結構就能化為單一部件統一工作。單殼體的底部結構則采用鋁質“骨架”。這種碳纖維車身+鋁合金車架的結構,有點像是我國的“金鑲玉”工藝,在確保輕量化的同時還能保證車身強度和風度。
除了優越無比的被動安全性以外,全碳纖維硬殼式車體還具備另一大優勢——超高抗扭剛度。整個白車身僅重229.5公斤,但抗扭剛度極為出眾,高達 35000牛·米度。硬殼式車體前部和后部均與同等剛度的鋁質副車架相連,懸掛、發動機及變速器均安裝在副車架上。
根據各個元件的外形、功能及要求,蘭博基尼采用三種主要制造方法來制作碳纖維強化材料。
?。?)樹脂傳遞模塑法∶
這種工藝是對碳纖維氈進行預成型加工,并以精確用量的樹脂加以浸漬。然后,碳纖維氈需在高溫下固化,部件隨即模塑成型。
?。?)預浸料:
以此種方法處理過的碳纖維氈通常稱為“預浸料”,也就是使用熱固性液體樹脂進行預注處理,并在低溫環境下保存。然后,碳纖維氈要在模具中經過層壓處理,并在壓熱器內進行熱壓固化。
預浸料部件的制作工序十分復雜,但表面光潔度極佳(A級光潔度),所以是打造汽車外露部位的上選。
(3)編織:
這種碳纖維編織技術來源于紡織業,用于制造車頂結構性支柱以及車門壁板等特殊用途的空心部件。編織部件是將纖維按對角方向分若干層交錯編織而成。
品質管理是一項至關重要的因素——每一臺硬殼式車體的公差均嚴格控制在0.1毫米以下,以保證整臺車輛達到極致精準的品質標準。
2、極具挑戰性的碳纖維車身噴漆
蘭博基尼超級跑車無一例外地采用碳纖維制作的車身。但碳纖維車身對于烤漆很有挑戰性。
蘭博基尼的兩條生產線幾乎占滿整個裝配空間,這里已放不下烤漆室。他們只好把未烤漆的車殼送往35公里外的米蘭多拉鎮(Mirandola)。這家工廠自上世紀70年代起便負責蘭博基尼的的許多車款烤漆。
所有碳纖維車身部件,均需先砂磨而讓表面粗糙,以利漆料附著。同時,砂磨工藝流程也可以消除碳纖維表面的一些瑕疵。
和鋼質車身一樣,在噴面漆之前必須先上底漆。這里全以手工噴涂,一天僅涂裝不到三輛這種車。底漆顏色是米色的,是上兩層,然后還要在加熱室以攝氏70度烘烤兩小時。
底漆干固后,表面以特制溶劑做濕處理,有助于顯露出行家才看得見的細微瑕疵。找出瑕疵后,工匠悉心加以磨除后,然后才能噴涂面漆。手工噴涂面漆是兩人工作,一名噴漆師負責噴涂車身內側,比如車門板的內側。
另一名噴漆師負責噴涂外側,比如車門外側。這樣做其實是有原因的。盡管技術要求和噴涂方式都一樣,但每位噴涂技師吸涂出來的顏色還是有細微差異。
因此一款車的車身面漆唯有由同一位噴涂技師來執行,才能使其達到整車統一、完美無瑕。依顏色不同,色漆要上二到三層。噴漬從車頂開始,由上往下,然后移往兩側。
噴涂面漆約需要12個小時。等后-道面漆干固后,車上要噴上保護的透明漆層。車內用些不用上漆的碳纖維部件也會噴上透明漆來作為防護??酒岢绦虻暮笠徊绞菕伖狻3^50小時的拋光作業,確保面漆永遠不會出現裂紋。檢驗合格后的車身殼將運輸到總廠進入主組裝線。
3、高逼格的鍛造碳纖維
2018年,蘭博基尼款SUV Urus就要量產上市了,為了讓SUV依舊達到跑車的公路性能,減重是要任務。所以蘭博基尼研發了新的碳纖維制造技術,以滿足大量、流水線生產的要求,同時也讓它的成本大幅降低。這就是碳纖維鍛造復合材料技術。
這種新的碳纖維制造技術有別于目前大量應用的碳纖維編織布+樹脂的制造流程,它可以大量且高效的流水化生產,為蘭博基尼量產全新車型打下堅實的基礎。這種技術被命名為碳纖維鍛造復合材料,它的優勢很多:可以適用復雜的幾何結構、節省制造時間并降低原材料成本。這項技術在2010年先開始應用,經過6年的技術積累,現在可以開展大規?;纳a。目前蘭博基尼已和日本三菱麗陽株式會社深度合作,共同開發碳纖維鍛造技術并將應用到全新車型上。這種新的碳纖維復合材料是根據模具沖壓而成:模具中加入碳纖維和樹脂之后由液壓機鍛壓成型,所以極大減少了生產時間。
蘭博基尼把這種所謂鍛造碳纖維稱為第三代技術,啥時逼格高大上了!
那么,蘭博基尼宣傳的碳纖維復合材料鍛造技術,又是什么鬼呢?
“FORGED COMPOSITE is produced by Sheet Moulding Compound process with carbon fibres (opposited traditional glass fibre SMC) It uses pre-fabricated sheet material made of vinylester resin and short length carbon fibres (chopped fibers)”
這是引用蘭博基尼官方的相關宣傳資料里對鍛造復合材料技術的應用,說白了就是碳纖維的SMC工藝。
從其工藝流程上就可以看出,其余玻璃纖維復合材料的模壓工藝流程一模一樣。
從上圖我們可以看出,鍛造復合材料技術向對于其他工藝,在cycle time上有壓倒性的優勢,這也是模壓工藝的特點決定的。生產周期短,生產效率高。
與目前碳纖維領域比較成熟的RTM工藝相比,cycle time減少了44%.
雖然這種工藝在玻璃纖維復合材料上早已應用,但是在碳纖維復合材料上并不多見,因為使用這種技術,需要纖維的長度在某一個范圍之類,比如玻璃纖維一般是6~25mm(憑記憶,可能不準確)。對于碳纖維的模壓,其使用的玻璃纖維是一種短切碳纖維材料,這種材料與樹脂混合后,在高壓的作用下, 流動性好,能夠成型復雜結構的零部件。這種短切碳纖維的材料供應商比較較有名的有量子復合材料和三菱麗陽兩家,這兩家也是蘭博基尼的供應商。
所以,做個總結的話,鍛造復合材料技術并不是什么特別黑的黑科技,是本身是碳纖維復合材料SMC材料,模壓工藝的應用。不過,蘭博基尼為了宣傳,注冊了一個聽上去很高大上的名。對于技術的包裝上,這點值得廣大同行們學習。










































