Auto leggere di serie, una competenza-chiave della Audi

Già da molti anni la struttura leggera costituisce un tema privilegiato alla Audi, tanto da costituire ormai una delle pietre miliari del Marchio. Fra le prime case automobilistiche ad adottare la carrozzeria autoportante in alluminio, la Audi è leader nel campo della struttura leggera. Le innovazioni future non faranno che contribuire ulteriormente all’inversione di tendenza nella spirale dei pesi: ogni nuovo modello Audi sarà più leggero del suo predecessore. Per gli ingegneri che sviluppano i modelli Audi, la struttura leggera è una forma mentis. Tale approccio trascende il campo della carrozzeria, estendendosi a tutte le componenti tecniche e tecnologiche che concorrono nel loro complesso a plasmare il veicolo, dal motore fino al fascio dei cavi. Non sono soltanto le carrozzerie in alluminio Audi Space Frame (ASF) a essere straordinariamente leggere; anche le carrozzerie in acciaio di alcuni modelli di grande diffusione costituiscono il punto di riferimento nelle rispettive classi. Con la prima A8, apparsa nel 1994, la Audi ha sviluppato fino alla produzione in serie non solo la struttura ASF, ma anche tutte le fasi necessarie al processo produttivo. È stato proprio tale approccio integrato a segnare la svolta: la Audi ha via via ampliato le proprie competenze, aggiungendo numerosi procedimenti high-tech, in particolare in fase di produzione.

Il Marchio ha sottoposto il settore tecnico a trasformazioni globali e durature concernenti l’intera catena della progettazione e della produzione. Le competenze della Audi in tema di struttura leggera non si limitano alla conoscenza profonda dei materiali, ma comprendono anche il know how relativo alla tecnica del processo, allo sviluppo di nuove tecniche di giunzione e all’adeguamento alle esigenze derivanti dalle riparazioni e dal Service.

La struttura leggera in grandi serie è una competenza-chiave della Audi: dal 1994 l’azienda ha prodotto senza soluzione di continuità circa 550.000 veicoli con carrozzeria ASF, ben più di qualsiasi altro costruttore a livello mondiale. Nella gamma di modelli attuale, la A8 (berlina di lusso) e la R8 (sportiva dalle altissime prestazioni) incarnano la filosofia ASF nella sua essenza più pura.

La carrozzeria della TT nasce da un’ibridazione tra le strutture in acciaio e in alluminio, mentre la A7 Sportback e la nuova A6 presentano carrozzerie in acciaio con un’elevata percentuale di alluminio.

Evoluzione dell’Audi Space Frame

Compiendo un notevole balzo in avanti, la Audi si accinge ora a trasformare la filosofia ASF in Multimaterial Space Frame. Tale soluzione prevede la combinazione di componenti in alluminio, in acciaio e in plastica rinforzata con fibre in una struttura Space Frame che si avvale in parte di nuove tecniche di giunzione. La tecnologia Space Frame presenta un’eleganza tecnica che seduce. Le funzioni dei componenti della carrozzeria sono nettamente separate l’una dall’altra. I profilati estrusi sottendono gli spazi, i nodi di fusione collegano i componenti, mentre le lamiere in alluminio chiudono le superfici e rinforzano la struttura complessiva. La tecnologia Space Frame riserva a ciascun materiale e a ciascun componente una funzione specifica. I progettisti dispongono quindi di un grado di libertà molto maggiore rispetto alla tradizionale struttura portante in lamiera. Alla Audi si è convinti che la Multimaterial Space Frame sia la strada giusta per la costruzione di veicoli in grandi serie. Per quanto riguarda il peso, l’MSF è conveniente come e forse più di una carrozzeria equivalente in CFRP e offre in confronto grandi vantaggi, che si manifestano non da ultimo nel bilancio energetico complessivo e nei costi minori.

Elevate competenze relativamente ai materiali

Il principio della struttura leggera non significa per la Audi limitarsi all’impiego di un unico materiale ma piuttosto un uso intelligente e vario dei materiali più diversi. Il motto è: “Il materiale giusto, al posto giusto, per la funzione giusta”.

Lo scopo è quello di ottenere il massimo delle prestazioni con il minor impiego di materiale nel luogo ideale, proprio come accade in natura, dove nessun materiale viene sprecato. Gli ingegneri Audi hanno acquisito ampie conoscenze in tutti gli ambiti tecnici: per il rispettivo scopo di utilizzo, il materiale, che si tratti di acciaio, alluminio o plastica rinforzata con fibre, viene rimesso tutte le volte sul banco di prova affinché gli esperti della Audi possano sondarne in ogni dettaglio il potenziale e gli eventuali svantaggi.

I materiali sono pertanto in competizione tecnologica fra loro. La Audi sa come sfruttare immediatamente tutti i nuovi progressi tecnici per perseguire i propri scopi. Per quanto concerne l’alluminio, si stanno sviluppando nuove leghe ad alta resistenza, mentre le nuove strutture dei componenti, ulteriormente affinate, porteranno in breve a notevoli progressi. Nel breve periodo, dei componenti CFRP renderanno la struttura ASF ancora più resistente, leggera e sicura: la Audi è in grado di calcolare con precisione le proprietà di impatto di questo materiale per mezzo di simulazioni mirate.

Il Centro Costruzioni Leggere Audi

L’elevata competenza della Audi nel campo delle strutture leggere deriva in gran parte dall’esistenza di un apposito centro, nel quale operano circa 180 specialisti. Il Centro ALZ è la punta di diamante dell’azienda nel settore delle carrozzerie leggere. Il suo know-how ha portato a numerosi brevetti, alla conquista del titolo “European Inventor of the Year 2008” assegnato dall’Ufficio brevetti europeo e a quattro vittorie nell’“Euro Car Body Award”, il concorso più importante a livello mondiale nel settore della carrozzeria.

Presso il centro studi e ricerche sui materiali plastici rinforzati da fibre (FRP) sono impiegati ormai circa 50 esperti del settore. Nel campo tecnologico CFRP e dell’alluminio, la Audi si avvale di un intenso transfer informativo con la Lamborghini, che arricchisce costantemente il know-how di entrambe le case automobilistiche.

Un secolo di attività nel settore delle strutture leggere

La Audi e le aziende da cui essa deriva vantano una lunga tradizione nel campo delle strutture leggere. Già nel 1913, con il Tipo 8/24, la NSU produsse un modello la cui carrozzeria era interamente realizzata in alluminio. Un decennio più tardi, il Tipo K della Audi vestiva una carrozzeria sperimentale carenata realizzata nel medesimo materiale.

Negli anni Trenta, gli specialisti del reparto corse della Auto Union plasmarono a mano le lamiere di alluminio dalle quali nacquero poi le carrozzerie e i rivestimenti carenati delle vetture da competizione e dei bolidi da record mondiale.

Il Tipo C della Auto Union, del 1936, in assetto di gara pesava solo circa 825 kg e, dotato di un motore V16 con compressore, con potenza superiore a 520 CV (380 kW), era già in grado allora di avvicinarsi al rapporto potenza-peso dei prototipi sportivi odierni in gara a Le Mans.

Anche oggi la Audi è all’avanguardia nel campo dell’automobilismo sportivo. Già negli anni attorno al 1990, le auto da rally e da gara della casa bavarese presentavano numerosi elementi in materiali sintetici, sia come parte integrante della carrozzeria, sia come componenti annessi. Per alcune vetture venivano utilizzati già alberi di trasmissione di materiale composito in fibra di carbonio. Fra i veicoli di serie, anche la Audi 90 quattro presentava questa soluzione. Oggi, la Audi R18 e la A4 DTM costituiscono dei veri e propri laboratori su quattro ruote per quanto riguarda l’utilizzo del CFRP.

Al suo debutto in serie, avvenuto nel 1994, la prima Audi A8 suscitò un certo clamore: con la sua carrozzeria ASF avviò una piccola rivoluzione tra i produttori di acciaio e leghe – un settore industriale allora piuttosto conservatore – mettendo sotto enorme pressione i fornitori. Da allora la resistenza degli acciai ad alta resilienza è aumentata, attestandosi attorno al fattore 5, e nelle fonderie gli standard di qualità sono cresciuti nettamente. L’ASF della Audi è una filosofia che non torna solo a vantaggio dei Clienti del Marchio, ma dell’intero settore. Nella mobilità elettrica del futuro, la struttura leggera si troverà nuovamente a giocare un ruolo decisivo. I nuovi componenti, quali per esempio le batterie di trazione, apportano un notevole peso aggiuntivo, che può comunque essere in larga parte compensato da una struttura leggera intelligente. Già oggi gli ingegneri di Neckarsulm stanno lavorando a soluzioni completamente nuove per le carrozzerie dei veicoli elettrici del futuro.