Journal 5
Da Polestar 1 ble presentert for verden i fjor, var reaksjonen overveldende. Til tross for konseptbilutseendet sendte den første bilen fra Polestar en tydelig melding. Dette var ikke noen test.
Den perfekte balansen
Dette var et spennende nytt bilfirma med store ambisjoner. Bilen hadde lave, smekre linjer og en fascinerende atletisk positur. Alle som jobber i kulissene hos Polestar var fast bestemt på at de vakre proporsjonene skulle være med i den aller første produksjonsversjonen i 2019.
Men for å ivareta originaldesignen ville det bli nødvendig å bruke enkelte avanserte materialer. Karbonfiber var en nødvendighet ikke bare for å ivareta de smekre proporsjonene og holde vekten nede, men også for å oppnå de ambisiøse ytelsestallene vi var ute etter.
Spørsmålet var hvor utfordrende materialspørsmålet ville bli. Ville designerne og ingeniørene klare å finne den rette balansen mellom materialer, og ville fordelene ved karbonfiber virkelig være verdt bryet?
Vi intervjuet Zef van der Putten, sjefingeniør for Polestar 1, for å finne ut mer.
Perfeksjonering av bruken av karbonfiber
Karbonfiber regnes fremdeles som eksklusivt, dyrt og lett, men det gjør det til et perfekt valg for en bil som garanterer så mye topp moderne teknologi, fremtidsrettet tenking og høy ytelse.
Karbonfiber ble brukt for første gang i Formel 1 for vel tretti år siden. Den var vanskelig å arbeide med, men fordelene var store hvis man klarte å utnytte materialets egenskaper. Det som var klart, var at den var betydelig lettere og sterkere enn andre materialer. Snart brukte alle lagene den, og superbilprodusenter fulgte snart etter. Materialet hadde etablert sin status som et ytelsesforbedrende materiale.
Spol frem til i dag. Nå har karosseristrukturer av karbonfiber blitt selve symbolet på topp moderne, høyteknologisk ytelse, med redusert vekt, forbedret ytelse, lavere tyngdepunkt og økt torsjonsstivhet.
Dette får man bekreftet når man ser nærmere på bilen. En liten runde rundt den avslører at dette er ingeniørkunst på høyt nivå. Karosseriets overdel, dørene, forskjermene, panseret og bagasjeromslokket er laget av karbonfiberforsterket polymer (CFRP). Og så har vi den lave taklinjen som så mange har beundret.
"Med en standard takkonstruksjon av stål ville alle disse seksjonene vært mye større, taket ville vært høyere og vinduene mer opprette. Ved å lage hele takkonstruksjonen av karbonfiber kunne vi realisere den lave, elegante taklinjen", sier Zef.
Øyenstikkeren er naturens symbol på styrke og manøvreringsdyktighet. Den representerer finslepen perfeksjon etter millioner av år med evolusjon.
Blikket ditt følger automatisk linjen fra A-stolpen til C-stolpen. Det du ikke ser, er det som ligger under: et superstivt forhåndsprodusert karbonfiberrør innebygd i den todelte stolpekonstruksjonen av karbonfiber. Delene er koblet sammen sidelengs av tynne, lette og ultrastive tverrprofiler av karbonfiber.
Det er ikke alt. SPA-plattformen er grundig omarbeidet med 320 mm kortere akselavstand og en ytterligere reduksjon på 200 mm bak. Deretter har gruppen gjort som alle store ingeniørteam – hentet inspirasjon fra naturen – og skapt den såkalte "Dragonfly". Denne øyenstikkerformede delen av karbonfiber er limt på understellet. Vingene og magen gir betydelig økt torsjonsstivhet i et kritisk punkt i karosseristrukturen mellom midtre del av gulvet og den bakre konstruksjonen. Resultatet er dramatisk: en økning på 45 % av karosseristrukturens torsjonsstivhet.
*Et smart formet stykke av CFRP som er limt på stålunderstellet og stiver av det tradisjonelt svake punktet der midten av gulvet og den bakre strukturen møtes. Polestar kaller denne delen Dragonfly, øyenstikkeren.
Tett på materialet
Da han ble spurt hvordan det var å arbeide med karbonfiber på prosjektet, hadde Zef følgende å si:
"En av de største utfordringene var å bli kjent med materialet. Vi ville ha den perfekte løsningen for Polestar 1 og var forberedt på å gjøre hva som helst for å finne den. Vi har lært en masse og selv om ikke alt gikk akkurat som vi hadde forventet, så lærer man ofte mye av overraskelsene. Prosessen har ført til et svært høyt presisjonsnivå og tilsvarende høy kvalitet på finishen."
Da de hadde gjort seg kjent med materialet, satte Polestar-ingeniørene i gang med å definere og kontrollere alle de andre parameterne – blant annet kritiske avgjørelser som hvilken type fiber og hvilken harpiks man skulle bruke, og hvordan man skulle sette sammen og lakkere de forskjellige seksjonene.
Teamet lærte også hvordan de skulle definere materialer for beregninger innen dataassistert ingeniørvirksomhet (CAE), slik at de kunne teste og evaluere delene. Av erfaring visste de også at karbonfiber oppfører seg forskjellig avhengig av retningen til kreftene det blir utsatt for. Derfor ble det gjort draperingssimuleringer for å forutsi hvordan materialet ville oppføre seg i virkeligheten.
Og hvilke fordeler har alle disse smarte modellteknikkene? De retningsbestemte vevningene i materialet plasseres nå på en bestemt måte i bilen for å motvirke krefter og øke styrken i forskjellige kjøreforhold.
Vi forventet høye tall fra bilen når det gjaldt ytelse og lave tall når det gjaldt dimensjoner og vekt. Så vi har måttet forske, analysere, teste og klø oss en del i hodet i løpet av prosessen. Bilen er hele 230 kg lettere fordi vi integrerer materialet i bilens underside, noe som kompenserer fullt ut for den ekstra vekten i batteriene.
Imponerende.
Gjennomført design
Designkonseptet og gjennomføringen er svært viktig for merket. Siden Polestar 1 var den første bilen i Polestar-stallen, måtte vi virkelig markere oss og visualisere varemerkets designspråk.
Ifølge Zef spiller ikke materialet noen stor rolle i begynnelsen. Det er senere, når man kommer til overflatebehandling og integrering av detaljer, at forskjellene kommer til syne. Karbonfiber tar designen opp på et nytt nivå. Restriksjoner, for eksempel pressdybde, er ikke lenger noe problem. Det betyr at designerne kan skape mye mer dramatiske overflater, eller flatere hvis de vil.
"Hvis vi hadde jobbet med stål, så hadde overflaten på panseret blitt mye mindre dramatisk enn den er. Nå har vi kunnet forme bilen mer som en skulptur og skape skarpere kanter på profillinjene. Det får bilen til å se mer teknisk og raffinert ut", tilføyer Zef.
Han fortsetter: "Med karbonfiber i lavvolumproduksjon, kan man gjøre mange ting for hånd. På den måten finner man alltids en løsning, og du kan snakke med leverandøren og gjøre ting på en annen måte for å oppnå det rette resultatet. Proporsjoner og positur er alltid veldig viktig i design, og vi er selvsagt veldig fornøyde med resultatet."
Å lakkere karbonfiber er helt forskjellig fra å lakkere stål. For å oppnå den riktige fargen og finishen måtte teamet utfordres til å oppnå perfeksjon.
Overflaten er viktig
Et så eksklusivt og kostbart materiale krever ekspertise og kvalitetshåndverk i alle ledd av prosessen. Når det gjelder lakkering av nye Polestar 1, har det blitt mye eksperimentering og trening.
"Alle bildesignere vet nøyaktig hva de skal gjøre – og ikke gjøre – når de lager en bil av stål. Men dette er noe annet. Nesten hva som helst er mulig", sier Zef.
Å lakkere karbonfiber er imidlertid helt forskjellig fra å lakkere stål. Alle delene kommer fra leverandøren med grunning, og for å oppnå den riktige fargen og finishen måtte teamet utfordres til å oppnå perfeksjon.
Det samme gjelder kvalitetskontrollen. Tidligere gikk eksperter med ørneblikk over hver eneste detalj for å se etter ørsmå skjønnhetsfeil i farger og finish, men det viser seg at problemer som dette ikke finnes i lakkert karbonfiber. Nå ser de etter andre typer kvalitetsproblemer. I likhet med alt annet hos Polestar, er ambisjonsnivået høyt, og alle står på for å finne den perfekte måten å arbeide med materialet på.
Når sikkerhet er del av ytelsen
Polestar har gjennomført et stort antall tester for å oppfylle de strenge kravene til sikkerhet og holdbarhet vi satte oss for Polestar 1. Å sette sammen karbonfiberdelene med stålplattformen og de andre delene i Polestar 1 er utfordrende. Stål er mer elastisk enn karbonfiber, og for å feste de to materiale til hverandre bruker Polestar et spesialutviklet lim som tåler bevegelsesvariasjonene mellom ståldelene og karbonfiberdelene. Zef forklarer:
"Utfordringen er at karbonfiber er et materiale med lineær skjørhet, mens tradisjonelle bilstrukturer vanligvis består av materialer som deformeres før det oppstår brudd (for eksempel stål). Karbonfiber oppfører seg derimot på helt forskjellige måter avhengig av kreftenes retning."
Det endelige resultatet gjør Polestar 1 til en bil med verdensledende egenskaper innen kollisjonssikkerhet og holdbarhet. Kombinasjonen av et karbonfiberkarosseri og en stålplattform gir Polestar 1 det beste av to verdener, både når det gjelder kjøreegenskaper og sikkerhet.
Refleksjoner over detaljer
Når vi ser tilbake på arbeidet som er gjort så langt, er det klart at karbonfiber har mange sterke sider. Det er definitivt høyteknologi som medfører mye spesialarbeid og krever en god del tålmodighet for at resultatet skal bli perfekt, men det ferdige resultatet gir en følelse av skreddersydd presisjonsarbeid og sofistikert design som det er umulig å ikke legge merke til. Perspektivet ditt endres. Du fører hånden over bilen og vet at overflatene ikke er presset av maskiner, at hver eneste karbonflate er plassert for hånd, og dermed vet du at mønsterlinjene passer perfekt sammen. Du vet også at hver eneste del er sluttbehandlet for hånd og med største omhu. Kombinasjonen av alt dette gir en veldig spesiell følelse.
Hver eneste karbonflate er plassert for hånd for at mønsterlinjene skal passe perfekt sammen, og hver eneste del er sluttbehandlet for hånd.
Kommer vi til å se mer bruk av karbonfiber i fremtiden? Det er vanskelig å si, og det er mange parametere som må avgjøres før et team kan ta den avgjørelsen, men en ting er sikkert: Det er mange områder som egner seg perfekt til karbonfiber i biler, og fordelene gjør at det er verdt det. Hvis det blir vanligere å bruke det, er det godt å vite at leverandørene studerer nye måter å resirkulere og gjenbruke materialet på i fremtiden. Det er også en avgjørende faktor for bruken av materialet i Polestar 1.
Så er spørsmålet: fant teamet den rette balansen, og fulgte de opp Polestars filosofi om ingen kompromisser, ingen snarveier?
Det gjorde de … med renter.
Karbonfiber er en av de topp moderne teknologiene vi bruker. Det er mange flere av dem.
Polestar 1 er en hybridbil med høy elektrisk ytelse, en eksklusiv bil som kombinerer eldrift med enestående ytelse, praktfulle proporsjoner, fremragende håndverk og innovativ teknologi. Hver eneste del er utviklet og utvalgt med omhu. Bruken av karbonfiber er bare ett område som viser hvor seriøst vi tar ambisjonene våre om å gjøre Polestar 1 til en bil uten kompromisser.
Korte fakta – Karbonfiber og Polestar 1:
- 1.Vekt. En total vektbesparelse på 230 kg ved å bruke karbonfiber på SPA-understellet.
- 2.Stivhet. Økt torsjonsstivhet fra 22 N/mm2 til 32 N/mm2. Det er en økning på 45 %.
- 3.Tyngdepunkt. SPA-underdel av stål + overdel av karbonfiber senker tyngdepunktet og gir bedre kjøreegenskaper og ytelse.