Nowe komponenty z kompozytów w 911 Cabriolet

Nowe komponenty z kompozytów w 911 Cabriolet19.04.2019 Nowe Porsche 911 Cabriolet ma wiele do zaoferowania: w jego nadwoziu zastosowano więcej innowacyjnych, lekkich komponentów niż kiedykolwiek wcześniej.

Konsekwentnie rozwijana kompozytowa konstrukcja – która teraz w większym stopniu składa się z aluminium, a w mniejszym ze stali, i korzysta z nowych materiałów kompozytowych – pozwoliła po raz kolejny zmniejszyć masę nadwozia o około 7%, i to bez żadnych kompromisów pod względem stabilności, sztywności i bezpieczeństwa. We wszystkich tych aspektach nadwozie modelu zapewnia co najmniej ten sam wzorowy poziom, co poprzednik.

Aby osiągnąć taki efekt, projektanci Porsche przyjęli inne podejście do swojej pracy: stworzyli hybrydową konstrukcję słupka A, która gwarantuje wysoki poziom ochrony podróżujących w razie dachowania, wykorzystując różne tworzywa sztuczne. To innowacyjne rozwiązanie zastępuje stosowane wcześniej wzmocnienia rurowe, wykonane z superwytrzymałej stali. Największą korzyścią jest fakt, że nowe wzmocnienie zmniejsza całkowitą masę pojazdu o 2,7 kg, a przy okazji obniża środek ciężkości – oba te efekty bezpośrednio przekładają się na znakomitą dynamikę prowadzenia sportowego samochodu.

Porsche 911
Porsche 911 Cabriolet

Kompozytowy komponent składa się z trzech elementów: z tzw. arkusza organo, dodatkowych odlewanych żeber oraz pianki strukturalnej. Arkusze organo to prefabrykowane, bardzo wytrzymałe półprodukty wykonane z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym. W ramach wielostopniowego procesu przygotowawczego są one docinane i ponownie formowane, a równocześnie otrzymują żebrowaną dokładkę z odlewanego tworzywa sztucznego. Podczas ostatniego etapu przygotowań do produkcji hybrydowy komponent zostaje wzbogacony o warstwę pianki strukturalnej, która w trakcie lakierowania rozszerza się pod wpływem ciepła, aby w ten sposób zabezpieczyć wzmocnienie w ramach przekroju słupka A. Sam słupek składa się z elementów z wysokowytrzymałych blach, np. ze stali borowej.

U podstaw doskonalonej, lekkiej konstrukcji nowej generacji 911 – zarówno w przypadku modelu Coupé, jak i Cabriolet – leży wzrost ilości zastosowanego aluminium. Jego lekki stop służy teraz do produkcji całej karoserii pojazdu poza przednim i tylnym zderzakiem. Nowo zaprojektowane drzwi – wykonane wyłącznie z blachy aluminiowej – zmniejszają masę nadwozia bez negatywnego wpływu na stabilność i jakość.

Wysoki poziom kompetencji Porsche w zakresie produkcji narzędzi jest widoczny również w projekcie bocznych elementów nadwozia Coupé. Dzięki wykonaniu ich z aluminium masa całkowita samochodu spadła o około 12 kg. Wymagało to jednak stworzenia odpowiednich narzędzi i procesów – w porównaniu z blachą stalową, podczas ciągnienia lekkich stopów istnieje bowiem znacznie większe ryzyko zerwania. Przy produkcji ścian bocznych 911 Coupé głębokość obróbki dochodzi do około 30 cm.

Porsche 911
Porsche 911

Oprócz wysokowytrzymałych stali w budowie karoserii zastosowano też więcej aluminiowych profili produkowanych metodą wyciskania – taką postać mają np. podłużne belki z przodu i z tyłu, wewnętrzne i zewnętrzne progi drzwi czy wzmocnienia podłogi. Ich udział wzrósł z 3 do 25 procent. W nowym 911 Porsche zastosowano także więcej części odlewanych z aluminium (np. elementy mocowania przednich kolumn, obudowa tunelu z tyłu, podłużne belki z tyłu i mocowania amortyzatorów). Zaletą odlewania ciśnieniowego jest to, że nawet skomplikowane geometryczne elementy można wytwarzać jako jeden pojedynczy komponent. Wzmocnienia czy połączenia śrubowe nie muszą już być produkowane i wspawywane osobno. W rezultacie element nie tylko staje się lżejszy, ale i niektóre etapy jego produkcji okazują się zbędne, co podnosi efektywność produkcji.

Do tej pory odlewy ciśnieniowe z aluminium miały jedną wadę – po odlewaniu ciśnieniowym wymagały dokonania obróbki cieplnej. Był to niezbędny krok, by zapewnić komponentom pożądane właściwości materiału, np. o kluczowym znaczeniu dla odporności zderzeniowej. Z tego względu obróbka termiczna stanowiła osobny, a więc energochłonny i czasochłonny etap procesu produkcyjnego. W nowym 911 do końcowej obróbki części odlewanych ciśnieniowo Porsche wykorzystuje temperatury, jakie powstają w trakcie lakierowania.

Porsche 911
Porsche 911

Spawanie, klejenie, łączenie przetłoczeniowe, połączenia śrubowe – do montażu elementów nadwozia nowego 911 służy nie mniej niż 10 różnych metod łączenia. Idealną technologię w tym względzie określają stosowane materiały i procesy produkcyjne. Jedną z nowości jest np. zgrzewanie tarciowe z wykorzystaniem śrub z łbem stożkowym, służące do łączenia komponentów z aluminium i stali. W trakcie tego procesu stalowa śruba z łbem stożkowym jest wciskana w aluminium z tak dużą prędkością, że tarcie powoduje połączenie śruby ze stalowym elementem, tworząc szczególnie mocne połączenie.

Nadwozie nowego 911 składa się z mieszanki wielu materiałów, a tym samym stanowi kolejny wielki krok w dziedzinie inteligentnej, lekkiej konstrukcji i rozwija strategię redukcji masy, zapoczątkowaną przez poprzednika. Jednocześnie udoskonalona koncepcja nadwozia gwarantuje mu większą sztywność – w porównaniu z poprzednią generacją nowe 911 Coupé oferuje lepsze parametry odporności na skręcanie i zginanie. W rezultacie 911 prowadzi się z doskonałą precyzją nawet wtedy, gdy kierowca zdecyduje się na sportowy styl jazdy na odcinkach dróg o zróżnicowanych nawierzchniach.

Źródło: Porsche