Technologia producenta. Co to oznacza?

Producenci nie zatrzymują się z wprowadzaniem innowacji w konstrukcji pojazdów i można je zauważyć we wszystkich elementach i zespołach pojazdów. Modyfikacjom podlega nie tylko konstrukcja karoserii, ale i napędy. Coraz częściej do głosu dochodzą silniki elektryczne oraz hybrydy systemów spalinowych z elektrycznymi lub gazowe z elektrycznymi, a ostatni coraz głośniej słychać o paliwie wodorowym. Nawiasem mówiąc, to trudno uwierzyć, że głównym celem tych właśnie zmian jest dbałość o przyszłość klimatu na Ziemi, a nie chęć opanowania jak największej części szybko rosnącego rynku takich pojazdów.

Badania nad nowymi rodzajami napędów i nowoczesne rozwiązania konstrukcyjne dotyczące karoserii wymagają znacznych nakładów i czasu potrzebnego na ich testowanie i wdrożenie. Najtańsze, z punktu widzenia producenta, są elektroniczne systemy wspomagania jazdy, ponieważ wymagają one tak naprawdę opracowania, a pozostałe koszty, porównując do całkowitego wartości pojazdu, są znikome. Niezwykle ważnym segmentem zmian są ciągłe modyfikacje w konstrukcji karoserii, o których wspomniano powyżej.

Mają one bezpośredni wpływ na opłacalność budowy pojazdu, ale w tym przypadku zmiany te raczej przynoszą korzyść koncernom produkujących samochody. Celem bowiem jest nieustanne dążenie do obniżania masy przy jednoczesnej poprawie bezpieczeństwa biernego znajdujących się w pojeździe osób. Skuteczne wdrażanie przez koncerny samochodowe tak ukierunkowanych rozwiązań, to nie tylko konieczność, ale i oręż w walce o końcowego odbiorcę.

Jak naprawiać?

Prawidłowa odpowiedź jest tylko jedna: zgodnie z technologią opracowaną przez producenta pojazdu. Jest to chyba jedno z tych stwierdzeń, które wywołują, ale czasami nawet alergiczne reakcje przedstawicieli warsztatów i firm ubezpieczeniowych. Wiadomo dlaczego. Burzą spokój i dotychczasowe przyzwyczajenia. Mogą bezpośrednio rzutowań koszty prowadzonych napraw, zmiany te zwykle nie są korzystne dla likwidującego szkodę. Nie tylko jednak chodzi o bezpośredni wzrost kosztu naprawy, ale i zastosowane technologie oraz ograniczenia swobody podczas usuwania szkody w pojeździe.

Rys. Przykładowa instrukcja naprawa (GMC)

Dostępność do wiedzy

Z tym bywa różnie. Koncerny samochodowe mają własne zasady, na jakich dzielą się materiałami technicznymi dotyczącymi serwisowania pojazdów. Przykładowo TOYOTA oferuje płatny dostęp do pełnej technologii za blisko 3000 Euro na rok, ale co ciekawe można wykupić subskrypcje w bardzo wielu różnych wariantach i co za tym idzie, cenach. Najniższy możliwy koszt skorzystania z wiedzy online to zaledwie kilka Euro. Co prawda jest to zaledwie godzinny dostęp do portalu, ale w przypadku napraw karoserii w większości przypadków wydaje się zupełnie wystarczający. Zdarza się, ze w internecie udaje się znaleźć bezpłatny dostęp do niektórych instrukcji, a wystarczy trochę poszukać. Niektórych objętość takiej instrukcji napraw może przerazić. Dla przykładu jedna z nich opracowana przez NISSANA ma objętość blisko 300 stron (!).

Co zwykle zawiera instrukcja napraw?

Najważniejsze informacje, jakie można znaleźć w większości opracowań przygotowanych przez producenta pojazdu:
budowa i wymiary kontrolne karoserii, materiały zastosowane do produkcji poszczególnych elementów, informacje na temat zawieszenia układu jezdnego, informacje na temat zabezpieczeń antykorozyjnych, narzędzia ręczne do naprawy karoserii, pozostałe urządzenia i technologie do prowadzenia napraw, środki BHP konieczne do stosowania podczas pracy ,prowadzenie pomiarów i diagnostyki uszkodzonej karoserii, prowadzenia naprawy na ramie lub innym stanowisku do ustawiania punktów bazowych, wymiana poszycia drzwi, metody cięcia elementów karoserii, usuwania zgrzein itp., procesu naprawy poszczególnych elementów.

Konstrukcja a technologia napraw

Nie tylko w materiałach można zobaczyć, jaki jest postęp, ale i pozostała konstrukcja musi nadążać za trendami. Codziennością stało się stosowanie rozwiązań hybrydowych, czyli łączenie ze sobą wielu materiałów i kilku koncepcji ich wykonywania, w budowie jednego zespołu pojazdu. Niczym zaskakującym jest zastosowanie we współczesnej karoserii tradycyjnych elementów stalowych, aluminiowych oraz stopów stalowych z uszlachetniającymi domieszkami takimi np. jak magnez czy bor. Głównym powodem zmiany podejścia do konstrukcji nadwozia jest konieczność znacznego zmniejszenia jej masy.

Fot. Przekrój progu z wkładka wykonaną z aluminium. Zmian w konstrukcji ukierunkowane są na zmniejszenie masy przy jednoczesnej poprawie własności mechanicznych karoserii (Volkswagen)

Materiały 

Największym zmianom uległy stopy stalowe stosowane w budowie karoserii samochodowej. Są to precyzyjnie dobrane stopy z wieloma domieszkami, które dodatkowo poddawane są skomplikowanemu procesowi obróbki. Blachy o zmiennej grubości pozwalają na znaczne obniżenie masy, ponieważ podczas projektowania oraz symulacji komputerowych optymalizowany jest kształt elementów karoserii.

Zmniejszenie masy to głównie mniej materiału konstrukcyjnego. Problem polega na tym, aby zmniejszając ilość materiału, co odbywa się zwykle poprzez zmniejszanie grubości blach, nie wpływać negatywnie na własności mechaniczne całej konstrukcji. Producenci oraz konstruktorzy samochodów postawili sobie jeszcze bardziej ambitne zadanie: nie tyle nie obniżać bezpieczeństwa, a wręcz je podnieść.

Ewolucja blach przeznaczonych do produkcji nowoczesnych nadwozi spowodowała niespotykany dotąd postęp technologiczny. Przy jednoczesnym zmniejszeniu grubości stosowanych blach stalowych, zwiększono ich sprężystość oraz inne własności mechaniczne.

Fot. Produkcja elementu z blach o różnej grubości pozwala zoptymalizować ilość zastosowanego materiału. (Volkswagen)

W ostatnich latach wielu producentów wprowadziło materiały hybrydowe składające się z kilku warstw o różnym składzie. Płaty blachy stalowej o niewielkiej grubości przedzielone są i niejako sklejone są cienką warstwą tworzyw polimerowych. Grubość warstw z tworzywa nie przekracza zwykle 50 μm.

Jedną z bardziej istotnych zalet zastosowania blach wielowarstwowych jest możliwość ich głębokiego tłoczenia podczas produkcji elementów, co zmniejsza ilość segmentów składowych w budowie nadwozia. Skutkuje to bezpośrednio znacznym zmniejszeniem ilości połączeń, zwiększając tym samym sztywność całej konstrukcji.

Własności mechaniczne karoserii skonstruowanej w tej technologii są lepsze nawet o połowę. Przykładem może być element wykonany w technologii CFK, który firma Volkswagen wprowadziła do stosowania w samochodzie Jest to element wykonany z włókna węglowego i specjalnego tworzywa sztucznego.

Często stosowanym rozwiązaniem w obniżaniu masy karoserii są elementy wykonane ze stopów lekkich. Aluminium przeznaczone jest zarówno do produkcji elementów karoseryjnych z blachy, jak i w formie odlewów ciśnieniowych. Odlewy bardzo upodobała sobie firmie Tesla, gdzie główne węzły płyty podłogowej są wykonywane tą metodą.

O ile elementy wyprodukowane z blach aluminiowych możne naprawiać (w określonym zakresie), to już odlewy podlegają jedynie wymianie, co nie jest łatwe, ponieważ wymaga zastosowania metod łączenia z pozostałymi zespołami pojazdu, zbliżonych do fabrycznych. Stopy aluminiowe są w zasadzie odporne na korozję atmosferyczną.

Nie są jednak odporne na korozję kontaktową i muszą być odizolowane od elementów wykonanych z innych metali. Elementy mogące mieć kontakt z solą podlegają zabezpieczaniu antykorozyjnemu.

Czyste aluminium ma słabe właściwości wytrzymałościowe, dlatego stosuje się jego stopy, które w wyniku obróbki cieplnej stają się kilkukrotnie bardziej wytrzymałe. Stopy lekkie stosowane w przemyśle motoryzacyjnym to zwykle stopy aluminium z magnezem, krzemem, miedzią, cynkiem oraz żelazem.

Elementy wykonane z tych materiałów odznaczają się dobrymi parametrami konstrukcyjnymi. Stosunek ich wytrzymałości do ciężaru właściwego jest większy niż dla stali, a ich udarność nie maleje wraz z obniżaniem temperatury. Jedyną niepożądaną właściwością stopów aluminium jest niska wytrzymałość zmęczeniowa.

Z tego powodu często buduje się karoserie hybrydowe, czyli złożone z kilku różnych materiałów. Wykorzystując ich odrębne cechy, uzyskuje się lekką i bezpieczną konstrukcję z określoną twardością w danych strefach.

Fot. Nitowanie to dzisiaj jedna z podstawowych metod łączenia elementów karoserii (Audi)

Ciekawe co czeka nas w bliższej i dalszej przyszłości i co jeszcze wymyśla konstruktorzy i producenci pojazdów w celu optymalizacjo zysków. Wydaje się, że tak naprawdę w tym wszystkim głównie chodzi o to właśnie. Obserwując, jak na te zmiany reaguje rynek napraw pojazdów, to raczej już teraz sytuacja wygląda raczej słabo. Jeszcze nie wszyscy zaczęli stosować podstawowe technologie naprawcze, a tu nowe wyzwania jedno po drugim pukają do drzwi warsztatów…

Bogusław Raatz
raatz.info