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汽車6大科技車體材質-輕盈高強度的鋁合金車體

重金打造鋁合金車體

輕盈高強度就是屌

然而隨著汽車的科技不斷演進,想要提升性能表現,除了不斷壓榨引擎的輸出功率以外,如何有效減輕重量負擔其實也是直接而有效的方法,畢竟傳統鋼材過於笨重的重量負擔,不僅不利於引擎的效能,所能夠提供車輛的高剛性也是不及鋁合金,而受惠於鋁合金應用材料的技術突破,Audi便著手投入研發擁有輕量化與高剛性的鋁合金車體,因此在1991年德國IAA法蘭克福車展及日本東京車展,Audi便率先推出Audi quattro Spyder及Avus quattro兩款概念車。

全世界第一輛採用鋁合金高剛性車身結構的量產車就是第一代的Audi A8,一口氣將車重減輕多達100~150公斤。

極為大膽性的突破創舉,不僅讓Audi在1994年發表了全球第一款鋁合金高剛性車身結構的量產車第1代Audi A8,同時面對同級的競爭對手更能減少100~150kg的重量有助於油耗降低,而車體剛性也提高60%,雖然截至今日仍只有少數豪華房車採用全鋁合金的車體結構,不過許多車廠紛紛改以鋁合金材質取代部分底盤機件以減輕重量。甚至在後來的應用材料學進化之下,配合結構補強技術的進步,透過不同材質的鋼材來達成輕量化與高剛性的車體目標。

礙於成本與科技上的考量,目前仍只有部分高級豪華房車如Audi、Jaguar與Land Rover會採用全鋁合金式車體。

雖然全鋁合金式單體車艙的造價成本相當高,不過像是合金輪圈或底盤支臂等機件也逐漸成為市售車輛減輕車重的選擇。

受惠於應力的計算加上車體補強技術的進步,透過部分強化鋼材就能達到高強度車體結構所需,藉此減輕重量負擔。

抗衡歐系Supercar

東瀛超跑Honda NSX

向來追求性能與操控至上的日本車廠Honda,當年為了力抗歐系超跑如Ferrari 328或348等競爭對手,因此在1990年便推出了東瀛超跑NSX,除了外觀上採用流線型的跑車線條,透過鋁合金及鍛造技術不僅成功打造出全鋁合金的車體結構,車身重量也較以往鋼材能減輕高達200公斤,另外加上大量零件同樣採用鋁合金,因此最終車重能控制在1350公斤。

 

汽車6大科技車體材質-材料演變差很大

木材-金屬-碳纖維

材料演變差很大

源自於航太、賽車科技,造車工藝得以突飛猛進

你能想像嗎?早在一百多年前首輛汽車推出之際,其主要的結構可是由木材與部分金屬鋼管所組成,雖然外觀上看似有點陽春,但是隨著應用材料學與製造科技的不斷進步,加上航太科技與賽車等高科技逐漸下放到汽車產業,因此車體結構與材質運用更是不斷翻新,這也讓汽車產業的發展能夠不斷有重大的突破,無論是輕量化合金或者碳纖維材質,有助於性能提升又可以減輕油耗的優點更已被不少高級房車或超跑採用。

1886年

世界首輛公認汽車誕生

木材馬車轉變木材汽車

1886年由於全世界的第一輛汽車誕生,因此人類的交通方式也正式由人力步行或傳統馬車的交通方式進行轉變,然而受限於當時的汽車製造科技,車輛的外型與材質仍舊與馬車有極大相似之處,絕大多數材質仍為木材與部分鋼管。

1908年

合金鋼材大量採用

生產線裝配降成本

1908年T型車的問世可說開啟了汽車生產工業的新里程碑,完全擺脫個體手工組裝的模式,透過生產線組裝讓產能效率大幅提升,進而降低成本與售價,因此才能將木材改為重量輕由更堅固的合金鋼材。

 

1991年

輕量化鋁合金擴大運用

量產車體首見Audi A8

為了擺脫傳統鋼材的重量負擔,同時又要打造高強度與輕量化的車體結構,因此Audi早在1981年就與美國鋁合金製造商合作打造鋁合金車體,直到1991年才在德國IAA法蘭克福車展及日本東京車展、推出Audi quattro Spyder及Avus quattro兩款搭載鋁合金車體的概念車。

 

 

1992年

F1賽道技術下放

開創超跑新革命

一直以來多數人對於車身結構都認為輕量化合金是最終的解決方式,但是在McLaren眼裡似乎卻鍾情於F1賽場上的碳纖維材質,因此在1988年便提出與F1方程式相同的碳纖維技術來製作單體車身與空力外觀,直到1992年McLaren F1正式量產才開創超跑的新革命。

汽車6大科技-車體材質-鋼材演進強度UP

應用材料學的進化

鋼材演進強度UP

自從1886年首輛汽車正式由兩位德國工程師朱卡爾·木茨與戈特利布·戴姆勒量產問世以後,無論是內燃機、車身外觀、車體結構與安全科技等配備就開始展開不斷的演進,時至今日在長達130年的歷程中也讓我們能夠有機會了解車體結構與應用材料的改變。

首先最早使用在汽車結構的主要素材其實就是木材與部分金屬鋼管,由於當年引擎可輸出的馬力仍相當低,因此車身結構只要能夠應付路面所帶來的衝擊已經很夠用了,不過隨著引擎科技的進步,加上引擎重量的負擔加大,為了能夠獲得更好的車身結構強度,因此選用金屬材質的比例也逐漸提高,但是礙於當時鋼材取得的成本偏高,加上重量負擔對於車輛有相當大的影響,因此一開始是先以錫片壓模,再進行焊接與組裝,有效降低生產成本也控制車身重量,直到後來福特T型車的大量生產才有機會逐步採用合金鋼材。

隨著造車工藝的演進,極為陽春的汽車逐漸變得稍稍豪華與舒適,不過能夠用來打造車體的材質還並未使用到強度更高的鋼材。

高價汽車逐漸普及化

福特T型車最大功臣

早期的汽車由於始終無法大量快速生產,因此售價方面更是讓人高不可攀,汽車幾乎等同於有錢人的身分象徵,直到1908年由美國福特亨利所開創的汽車生產線才開始量產汽車,不僅售價方面能夠更為親民,實際所生產的T型車更是在1908年到1927年一共銷售有多達1500萬輛,創下對於汽車產業相當大的變革,至今仍是全球公認最有影響力的車型。

 

雖然整體構造真的很陽春,但是能夠看到全世界第一輛的汽車仍舊吸引許多車迷從旁欣賞。

由於鋼材隨著量產汽車的增加而逐漸普及,因此後來才會由手動敞篷車變成更能遮風避雨的座艙式樣。

除了車體結構與科技配備逐漸進化以外,對於外觀上的改變更是趨近於流暢車身線條設計。