企业简报5

发布日期: 18.06.01

完美平衡

当Polestar 1去年问世时,引发的强烈反应令人震撼。 在概念车外观的尽致演绎下,Polestar推出的首款车型打消了所有人的疑问。 这并非测试。 这是一家令人激动的新公司一展宏图的决心。 低矮的车身、流畅的线条与极具魅力的运动风姿 - 全体Polestar幕后研发人员一致决定让这些优美的比例生动呈现在2019首发量产版上。

但是,忠实于原创设计意味着必须采用某些先进材料。 作为必然之选,碳纤维不仅用于保持纤细比例与轻盈车身,还肩负实现那些充满抱负的性能指标的使命。

但选用这种材料将会遇到怎样的挑战? 设计师与工程师能否在选材中找到适当平衡,碳纤维带来的优势是否真正值得一试?

我们采访了Polestar 1的首席工程师Zef van der Putten,以期获得更多答案。

让碳纤维应用日臻完美

碳纤维仍被视为独特、昂贵的轻量化材料,但对一辆将如此之多的尖端技术、未来思维与卓越性能集于一身的汽车而言,碳纤维是一个完美的选择。

碳纤维在大约三十年前首次现身于一级方程式赛车,应用这种材料对当时的技术而言非常复杂,但是一旦能够驾驭它的属性,好处又是巨大的。 相比其他材料,它的显著优势在于十分轻量与坚固。 很快,每个车队都开始使用这种材料,高端性能汽车制造商也不甘落后 - 它作为重要的性能增强型材料的声誉由此确立。

快进到今天,碳纤维车身结构已成为尖端高科性能的具象呈现 - 重量减轻、性能增强、汽车重心下降、扭转钢度增大。

近距离欣赏汽车时,所有的疑问都烟消云散。 巡视车辆一周即可感受到严肃的工程学血统。 上部车身,包括车门、前翼板、发动机罩和行李箱盖,均由碳纤维增强复合材料 (CFRP) 制成。低矮的车顶弧线令无数车迷为之惊叹。

“如果采用标准的钢制车顶,所有这些结构都会变大 - 车顶会变高,车窗会变得更垂直。 用碳纤维打造整个车顶结构,才能成就低矮、优雅的车顶弧线。”Zef说。

你的眼睛会不由自主地从A柱的线条看到C柱的线条。 但你无法看到的是隐藏在下面的结构:一个超硬的预制碳纤维管集成至碳纤维立柱架构的两侧半支架中。 它们由纤细轻量的超硬碳纤维横截面侧向联结。

但这还不是全部。 SPA平台经过大幅改进,轴距减小320mm,后部缩减200mm。 与所有优秀的工程团队一样,Polestar团队从自然中汲取灵感,将“蜻蜓”*结构引入设计中 - 这是一个形若昆虫并黏合至底盘的碳纤维构件。 它的翼展与腹部可在中间地板与后部构架之间彻底提升其中一个车身结构关键点的扭转钢度。 结果令人瞩目:底盘结构的扭转钢度增大+45%。

\ * 造型巧妙的CFRP构件,黏合至SPA平台,增强中间地板与后部结构之间的传统薄弱接合区。 在Polestar,这个部件被称作‘蜻蜓’。

被问及在项目中选用碳纤维有何体验时,Zef如此回答:

“最主要的挑战之一就是逐渐了解这种材料。 我们希望为Polestar 1找到完美的解决方案,并准备好了为此付出任何代价。 我们学到了很多,即使并非每件事都准确地按我们的预期发展,你通常也能从惊奇中学到更多。 这个过程让我们获得非同一般的精确性与表面效果”

Polestar工程师在熟悉材料之后,就开始定义和控制所有其他参数 - 其中包括诸如采用哪种纤维与树脂以及如何装配和喷涂不同构件等重要决定。

团队还学习如何定义材料以执行计算机辅助工程 (CAE) 计算,从而能够测试并评估零件。 他们还从经验中获悉碳纤维的表现随导向力而异。 因此,团队还执行了悬垂模拟,借以预测这种材料在实际应用中的特性。

此外,所有这些巧妙建模的优势体现在何处? 材料的这种定向建模现在专用于汽车,以在不同驾驶条件下抵消作用力并增大强度。

我们期待为车辆提供卓越的强大性能,但又拥有精致比例和轻盈重量。 因此,团队执行了大量研究、分析和测试,一路上还遇到了一些令人挠头的难题。 这款车全身上下都应用了这种材料,因此车重大幅减轻230kg,从而完全抵消蓄电池增加的重量。

效果令人印象深刻。

蜻蜓(蜻蜓目:差翅亚目)大自然对力量、速度与敏捷性的回答。 坚韧进化,砥砺精益。

让设计走入现实

设计理念与执行对于任何品牌都非常重要。 Polestar 1是Polestar战营推出的首款车型,因此承担着发表宣言并演绎品牌设计语言的重大责任。

据Zef所言,实际上材料并非在最初就扮演了重要角色。 后来涉及到表面工艺和细节整合的时候,材料的差异性变得十分明显。 碳纤维将设计提升至一个全新境界。 诸如压入深度等限制因素突然不再成为问题。 这意味着设计师可以打造更加生动的表面 - 更平坦的表面,如果他们愿意。

“如果我们当时采用了钢材,发动机罩的表面效果就会远不如当前生动。 现在,我们将汽车打造得更像一件雕塑品,特征线刻画得更锐利,棱角更鲜明 - 汽车看起来更具科技感并且更精致,”Zef补充说。

他接着说:“在低量试产中采用碳纤维,很多事情都可以手工完成。 因此你始终能够找到解决方案,你可以和供应商协商,用不同的方式做事情,最后殊途同归,获得正确结果。 在任何设计中,比例和风姿始终是最重要的,很明显,我们对这个结果非常满意。”

碳纤维喷漆与钢材喷漆完全是两码事。 要想获得正确的颜色与表面效果,意味着团队不断挑战自我、力求完美。

完美平衡

如此独特而昂贵的材料需要以专业知识和精良工艺应对整个流程的每一环节。 提到为全新Polestar 1喷漆,工作进程历经了大量试验与实践。

“每位汽车设计师在用钢材打造车辆时,都准确知道该做什么,不该做什么。 但这次却不同。 几乎一切都是有可能的。”Zef说。

但是碳纤维喷漆与钢材喷漆完全是两码事。 由供应商提供的所有零件均喷涂了底漆,要想获得正确的颜色与表面效果,意味着团队不断挑战自我、力求完美。

品质控制也同样如此。 当目光锐利且技艺精湛的专业人士视图寻找最微小的颜色或表面瑕疵时,他们发现喷漆后的碳纤维并不存在那些问题。 于是他们开始寻找完全不同的品质问题。 与以往所有行动一样,Polestar团队心怀远大抱负,不懈努力寻找处理材料的完美途径。

完美平衡

Polestar执行了大量测试,旨在确保Polestar 1满足严苛的安全性与耐用性要求。 将碳纤维零件与钢制平台和其他Polestar 1零件组装为一体是一项巨大的挑战。 与碳纤维相比,钢的弹性更好,为了将这两种材料紧固在一起,Polestar采用了经特别研制的黏结剂,可以应对钢制零件与碳纤维零件产生的移动偏差。 Zef解释说:

“我们遇到的挑战是,碳纤维是一种线性脆性材料,而传统汽车结构通常采用的材料会在断裂前变形(例如钢)。 另一方面,碳纤维的表现随作用力方向而异。”

最终,我们将Polestar 1打造成为在碰撞安全性与耐用性领域拥有世界领先属性的车型。 将碳纤维车身与钢制平台融为一体,令Polestar 1成为驾驶特性与安全性方面的业内一流水平。

彰显细节

迄今为止,回顾工作历程,碳纤维充分证明了自身的价值。 它无疑是高科技材料,但仍需要倾力运用精良工艺并辅之大量耐心,才能获得最理想的结果。 然而当你开始行动时,内心会荡漾起一种无法言表的感受 - 精密工程与精妙设计共同造就的大师之作。 你的观念会发生改变。 你的双手接触到汽车的每一个细节,你了解这些表面并非用机器压入工具制成,了解每一个碳纤维构件均经手工打造,并且因此了解造型符合预期。 并且,你还了解每一个零件经人工打磨,对细节给予高度关注,从而获得最终理想效果。 知道了所有的这一切,你一定会有别样的感受。

我们还会在未来看到碳纤维的更多应用吗? 这是一个很难回答的问题,团队必须确定很多参数后,才能做出正确决定,但有一件事是肯定的:理想情况下,车内很多领域适合采用碳纤维,由此带来的优势令这件事值得一试。 如果碳纤维的应用变得更为普遍,那么令人欣慰的前景是,相关供应商也设法寻找在未来回收与再利用这种材料的途径。 能够回收与再利用是Polestar 1采用这种材料的一个关键因素。

那么,团队是否找到适当平衡并坚持Polestar理念:毫不折衷,不走捷径?

他们似乎已找到...而且还远不止于此。

快讯 - 碳纤维与Polestar 1:

  1. 重量。 组合采用碳纤维与SPA平台,重量总计减轻230kg。
  2. 钢度。 扭转钢度由22Nmm-2增至32Nmm-2。增量为+45%。
  3. 重心。 钢制SPA地板 + 碳纤维上部结构使重心降低,实现卓越的操控能力与性能。

完美平衡

Polestar 1是一款电动高性能混合动力车,其独到之处在于将电气化与卓越性能、动人比例、精湛工艺和创新技术完美匹配。 每一个细节均经过悉心研制与遴选。 我们秉持毫不折衷的态度打造Polestar 1,采用碳纤维只是体现我们这种严肃态度的一个侧面。"