EL PROTOTIPO A5 COUPÉ DE ALUMINIO MUESTRA LA FACETA MÁS LIGERA DE AUDI

Un prototipo ligero realizado sobre la base de un Audi A5 Coupé rebaja su peso en más de 100 kg intercambiando el acero de su carrocería por una construcción avanzada en aluminio y fibra de carbono. Todo ello en aras de la economía de consumo, la reducción de emisiones y el comportamiento dinámico. El proyecto A5 es el último ejemplo de un trabajo pionero desarrollado bajo el lema “A la vanguardia de la técnica” para extender la aplicación de medidas de optimización de la eficiencia mucho más allá del vano motor.

Tomando como base la carrocería de acero del modelo de producción, el proyecto A5 demuestra de forma clara las ventajas de la tecnología de construcción ligera en aluminio ASF (Audi Space Frame) con la que Audi abrió un nuevo camino hace quince años y configuró un banco de pruebas sobre el que es posible evolucionar y mejorar. La utilización del principio ASF reduce el peso de la carrocería del vehículo en torno a un 40% en comparación con la construcción convencional en acero. De ello resulta un peso final para el prototipo A5 de aluminio de 1.310 kg, frente al modelo de producción equivalente fabricado en acero que tiene un peso de 1.20 kg. Gracias a este importante ahorro en peso – conseguido mediante la utilización de aluminio y material plástico reforzado con fibra de carbono en la estructura Audi Space Frame (ASF) – este prototipo del A5 puede utilizar un motor de cuatro cilindros con las ventajas que ello supone en cuanto a economía y emisiones, pero con el rendimiento en cuanto a prestaciones, de un V6 mucho más potente. Con el aclamado motor 2.0 TFSI de 211 CV, el A5 alcanza una relación peso/potencia de 6,2 kg/CV. En comparación, el A5 3.2 FSI V6 quattro de serie, con 265 CV y un peso que alcanza los 1.540 kg apenas le aventaja por un pequeño margen con 5,8 kg/CV.

La construcción ligera aplicada en este vehículo experimental, no sólo permite utilizar un motor más pequeño para sustituir a otro de mayor cilindrada sin repercusión en las prestaciones y con mejoras en la economía y en las emisiones, sino que también tiene consecuencias favorables en los elementos auxiliares como los frenos o la transmisión, que también pueden ver reducidos su tamaño y peso. Esto permite al vehículo cambiar de dirección de forma considerablemente más ágil y rápida y, gracias a la reducción de peso no suspendido, rodar con un mayor refinamiento.

15 años de experiencia en construcción ligera

Durante los pasados 15 años, Audi ha utilizado el principio ASF en dos generaciones de su berlina de lujo A8: en el extremadamente eficiente A2 – un vehículo adelantado a su tiempo – y en el célebre súper deportivo R8. La técnica ASF también se ha reinterpretado en el desarrollo de la última generación del TT Coupé y del Roadster, caracterizados por una construcción híbrida en aluminio y acero que cuenta con una distribución de pesos ideal. “Entre los objetivos en los que pondremos más empeño en el futuro está el invertir la espiral del peso”, afirma Michael Dirk, miembro del Consejo de Dirección de Audi AG y responsable de Desarrollo Técnico. Y añade: “La fabricación ligera es la base de nuestra estrategia global para mejorar la eficiencia”.

La construcción ligera es una responsabilidad estratégica para Audi. Supone una contribución importante a la eficiencia y al potencial dinámico, y ayuda a conservar recursos y a reducir costes operacionales. Los sistemas de propulsión eléctrica del futuro supondrán un incremento en el peso del vehículo y ofrecerán inicialmente una autonomía limitada, por lo que la fabricación ligera cobrará todavía mayor importancia.

ASF: la inversión de la espiral del peso

El cambio total en la espiral del peso que Audi inició con el principio ASF ¿aplicado por primera vez en el Audi A8 de 1993 tiene importantes ventajas de cara a la eficiencia. Por cada 100 kg de ahorro en peso, el consumo se reduce entre 0,3 y 0,5 l cada 100 km, lo que equivale a una reducción de las emisiones de CO2 entre 8 y 11 gr/km. Una carrocería más ligera también es el punto de partida para reducciones de peso en otras partes del vehículo como el chasis o el depósito de combustible. Entretanto, una carrocería ligera es un requisito previo necesario para los sistemas de propulsión eléctrica del futuro con sus pesadas baterías. Sin ellas no se podrán alcanzar las prestaciones y la autonomía que esperan los clientes.

Audi ya ha fabricado más de 550.000 vehículos con carrocería de aluminio, a los que hay que añadir unos 9.000 Lamborghini. Ningún otro fabricante en el mundo se aproxima en cuanto a número o variedad de vehículos.

La historia de la tecnología ASF es una historia de éxito sin precedentes. Audi ha ido aumentando su liderazgo paso a paso: en aleaciones, en la reducción del número de elementos y en la eficiencia en la producción. Numerosas innovaciones en los procesos de desarrollo y producción han aumentado la utilización de robots de un 25 a un 80 por ciento, lo cual supone un porcentaje de automatización casi a la par con la construcción en acero.

En la fabricación, los métodos tradicionales de soldadura están siendo reemplazados por métodos de unión desarrollados por Audi, como el remachado por impacto, pegado o soldadura híbrida MIG-láser. En el TT y en el R8 se utilizan tornillos especiales auto-roscantes para unir muchos componentes. Otra innovación es la técnica por láser en el techo del TT, que permite cordones de soldadura invisibles.

A8, R8 y TT Roadster: tecnología punta

La segunda generación del Audi A8 y los deportivos R8, TT Coupé y TT Roadster son una prueba del estado actual de la tecnología ASF. La superestructura del A8 apenas pesa 218 kg, mientras que la carrocería de aluminio del R8, cuyo subchasis auxiliar sobre el cual se ancla el motor está fabricado en magnesio ultraligero, deja el fiel de la balanza en 210 kg. La carrocería de los TT Coupé y Roadster pesa 206 y 251 kg respectivamente, aunque la “familia” TT aporta una innovación adicional: para conseguir un reparto de peso equilibrado entre los ejes delantero y trasero Audi ha desarrollado un innovador proceso de fabricación híbrida para sus deportivos compactos: la mayor parte de la carrocería está realizada en aluminio, mientras que el acero está presente en la parte posterior.

En función del modelo, el peso del TT se ha reducido entre 20 y 90 kg con respecto a la generación anterior fabricada completamente en acero. Al mismo tiempo, la rigidez torsional estática del Coupé se ha incrementado un 50%, y una cifra todavía más espectacular en el Roadster: un 100%.

La tecnología ASF proporciona las bases para un comportamiento dinámico preciso y un alto nivel de seguridad pasiva. Un coche ligero tiene que disipar menos energía cinética, y ello también ocasiona un menor daño al resto de vehículos implicados en caso de accidente. La construcción ligera combina la eficiencia con la respuesta dinámica del chasis según lo acostumbrado en Audi.

Los cimientos se colocaron hace casi 100 años

NSU fabricó el Type 8/24 con una carrocería realizada completamente en aluminio en el año 1913. Diez años más tarde, el Audi Type K utilizó una carrocería aerodinámica experimental de este mismo material. En los años treinta, los especialistas del departamento de competición de Auto Unión utilizaron planchas de aluminio fabricadas a mano para construir los paneles y las aerodinámicas carrocerías de unos espectaculares coches de carreras y de los vehículos destinados a romper los récords de velocidad.

En el año 1982 la construcción ligera avanzó hasta alcanzar el nivel de un proyecto estratégico en Audi, al inventar una carrocería auto portante realizada en un material casi tres veces más ligero que el acero convencional, y con una nueva geometría adaptada a este material: el Audi Space Frame. En el año 1985, Audi presentó la carrocería de un Audi 100 realizada en aluminio pero utilizando un diseño con un monocasco convencional. La carrocería de los legendarios prototipos de coches deportivos de 1991: el Audi Avus quattro y el Audi quattro Spyder, era de este material, pero bajo ella todavía encontrábamos un chasis portante.

La nueva tecnología estuvo lista para la producción en serie en el año 1993. En el Salón de Fráncfort hizo su aparición un prototipo experimental plateado y brillante con una carrocería sin pintar realizada en aluminio pulido. El predecesor de lo que sería el A8 adoptó la designación ASF, siglas abreviadas de Audi Space Frame. El modelo de producción que debutó el año siguiente se convirtió en un hito histórico al ser el primer vehículo de producción a gran escala con una carrocería auto portante totalmente realizada en aluminio.

El A8 allanó el camino a Audi para su entrada en el segmento Premium y puso en marcha nuevos desarrollos para la utilización de un material convencional, el acero. El principio utilizado por el primer A8 todavía se aplica en la actualidad: piezas de fundición por un sistema de extrusión forman un armazón similar a un esqueleto que incorpora paneles de aluminio como elementos que ayudan a ejercer una función portante. Los distintos componentes con diferentes secciones y formas se combinan de la forma adecuada con un peso final reducido.

El Centro de Construcción Ligera y Aluminio

En 1994, Audi inauguró un centro especial dedicado al aluminio en Neckarsulm para el desarrollo, producción y control de calidad. En el Centro de Construcción Ligera y Aluminio se experimenta con aceros de alta resistencia, planchas de acero a medida (tailored blanks), fibras plásticas y magnesio. Heinrich Timm, el director del Centro de Construcción Ligera y Aluminio, asegura: “El aluminio sigue siendo el material principal, pero investigamos de forma intensiva otros materiales con las fibras reforzadas con composites como objetivo principal”.

Las lecciones aprendidas en la innovadora fundición del Centro de Construcción Ligera y Aluminio, en el que trabajan 150 personas, ya han servido como base para un número total de patentes con nada menos que tres dígitos en los procesos de producción y desarrollo: un saldo del que pueden estar orgullosos. La Oficina Europea de Patentes nombró a Audi “Inventor Europeo del Año en 2008” por los avances conseguidos con la tecnología ASF.

Construcción ligera en el resto del vehículo

Audi también hace un uso sistemático de la construcción ligera en la planta motriz y en el chasis del vehículo. Muchos motores utilizan aluminio y fundición de grafito vermicular, un tipo de fundición especial resultado de un proceso de producción de alta tecnología para reducir el peso del cigüeñal. Y el chasis de muchos modelos incluye numerosas partes de aluminio. En los modelos de altas prestaciones se ofrece como opción los discos de freno carbo-cerámicos. Otros elementos destacados de la construcción ligera son las pinzas de freno, capó, portón del maletero o paneles laterales de la carrocería realizados en aluminio, y el aro del volante o los soportes del salpicadero realizados en magnesio.

La experiencia del mundo de la competición revierte en el departamento de desarrollo. La reducción de peso y su distribución son aspectos claves para los prototipos de Audi pioneros en Le Mans por sus motores diésel, así como en los turismos que compiten en el DTM. Los coches de carreras proporcionan a los ingenieros del departamento de producción de coches de calle una información muy importante sobre la fibra de carbono y su combinación con los metales.

La investigación en nuevos materiales y aleaciones continúa, siempre dirigida a obtener el mínimo peso con la máxima durabilidad, así como un diseño y fabricación compatibles con los diferentes materiales.

29-10-09//