Détails de la nouvelle structure multi-matériaux de la nouvelle Audi A8 D5

Détails de la nouvelle structure multi-matériaux de la nouvelle Audi A8 D5

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A quelques mois de sa présentation officielle à Barcelone le mardi 11 juillet 2017 lors de l’Audi Brand Summit, la nouvelle Audi A8 D5 (4ème génération) se dévoile en partie autour de sa structure légère comportant 4 matériaux et de son process de fabrication à l’usine Audi de Neckarsulm.

Quelques médias ont pu découvrir en ce début avril 2017 en avant-première à Neckarsulm la nouvelle structure de la future Audi A8 via une exposition de structures et d’assemblages de ces matériaux au dernier étage de l’Audi Forum Neckarsulm et en visitant une partie des nouvelles lignes d’assemblage dans l’usine voisine.

Audi écrit un nouveau chapitre dans son histoire de conception légère. Pour la prochaine génération de l’Audi A8, un mélange intelligent de quatre matériaux est utilisé pour la première fois dans la structure de la carrosserie comportant plus de matériaux que dans les modèles de production précédents de la marque. La berline de luxe revendique à nouveau légitimement son rôle moteur dans l’innovation de la construction légère automobile: son faible poids et sa rigidité impressionnante offrent une plus grande performance, efficacité et sécurité.

Malgré cela, la voiture va peser environ 50 kg de plus du fait de ses nouveaux équipements pour une conduite semi-autonome et des nouveaux équipements hybrides.

Les experts en conception légère chez Audi ont longtemps abandonné la fixation en utilisant un seul matériau dans un design léger. Avec un mélange de polymère renforcé de fibres d’aluminium, d’acier, de magnésium et de carbone (CFRP), ils établissent une nouvelle étape dans la construction multi-matériaux dans l’Audi Space Frame (ASF) pour la prochaine génération de l’Audi A8 – en accord avec la principe « le bon matériel au bon endroit et dans le bon montant ».

Audi applique systématiquement de nouvelles technologies matérielles et des conceptions qui profitent directement au client – et non seulement en termes de poids. La rigidité à la torsion du véhicule amiral de la marque – le paramètre critique pour une conduite précise et une acoustique agréable – surpasse les excellentes valeurs de son prédécesseur (Audi A8 D4) d’un facteur d’environ un quart.

Processus de production innovant – le panneau arrière en carbone de la nouvelle Audi A8
En ce qui concerne ses dimensions globales, un panneau arrière ultra rigide en CFRP, et notamment en torsion, est le composant le plus important dans la cellule de la nouvelle Audi A8, contribuant à 33 % à la rigidité totale en torsion du véhicule. Pour absorber de manière optimale les charges longitudinales et transversales ainsi que la force de cisaillement, entre 6 et 19 couches de fibres ce carbone sont placées l’une sur l’autre, assurant une mise en page optimisée pour la charge. Ces couches de fibres individuelles se composent de bandes de 50 millimètres de largeur et peuvent être placées individuellement dans un emballage en couches finies, avec un angle de fibre souhaité et un découpage minimal des fibres. Le procédé innovant de stratification de fibres directes spécialement développé à cet effet permet de se passer entièrement de l’étape intermédiaire nécessaire à la fabrication de feuilles entières. En utilisant un autre procédé nouvellement développé, le paquet en couches est mouillé avec de la résine époxyde et se règle en quelques minutes.

Une combinaison haute résistance des composants en acier formés à chaud constitue la cellule occupante, qui comprend la partie inférieure de la cloison avant, les seuils latéraux, les piliers B et la section avant de la ligne de toit. Certaines de ces pièces en tôle sont produites en différentes épaisseurs en utilisant des technologies de couture – ce qui signifie qu’elles sont personnalisées – et d’autres subissent également un traitement thermique partiel. Cela réduit le poids et augmente la résistance, en particulier dans les zones du véhicule qui sont particulièrement critiques pour la sécurité.

Les composants en aluminium représentent 58% de la nouvelle carrosserie de l’Audi A8 D5, la plus grande partie du mélange de matériaux. Les nœuds coulés, les profils extrudés et les feuilles sont les éléments caractéristiques de la conception ASF. Et là aussi, la concurrence des matériaux a mené des progrès. Les nouveaux alliages moulés à chaud et de haute résistance atteignent une résistance de tension de plus de 230 MPa (mégapascals). La résistance à l’élasticité correspondante dans le test de tension est supérieure à 180 MPa, et pour les alliages de profil, elle est supérieure à 280, c’est-à-dire 320 MPa – des valeurs significativement plus élevées que celles observées précédemment.

L’arrondi du mélange intelligent de matériaux est l’entretoise de magnésium. Une comparaison avec le modèle précédent montre qu’il contribue à une économie de poids de 28%. Les boulons en aluminium garantissent la connexion aux dômes de la barre de serrage, ce qui en fait un garant de la rigidité de torsion élevée de la structure. En cas de collision frontale, les forces générées sont réparties sur trois tampons d’impact à l’avant.

Avantages pour les clients et pour l’environnement – le nouvel atelier de carrosserie pour l’Audi A8
En plus du réaménagement complet de l’Audi Space Frame pour la prochaine génération A8, de nouveaux ateliers de production dans l’usine Audi de Neckarsulm ont été spécialement construits pour ce modèle avant-gardiste. Au total, 14 400 tonnes métriques d’acier étaient nécessaires pour la construction du nouvel atelier de carrosserie de 41 mètres de haut, utilisant deux fois plus d’acier que pour la construction de la Tour Eiffel à Paris.

L’opération de production hautement complexe mais économe en énergie utilise 14 processus d’assemblage différents, y compris les ourlets à rouleaux pour les découpes de portes avant et arrière. Cette technologie mécanique à froid permet de joindre le cadre latéral en aluminium aux tôles d’acier ultra-fortes formées à chaud au niveau du pilier B, de la ligne de toit et des seuils. Les ingénieurs ont donc réalisé des améliorations en agrandissant jusqu’à 36 millimètres supplémentaires pour les découpes de la porte par rapport au modèle précédent. Cela permet d’entrer et de sortir de la voiture de manière plus confortable et cela élargit le champ de vision du conducteur autour du pilier A, une zone qui est la clé de la conduite sécuritaire.

En ce qui concerne les processus de jonction à chaud, Audi est le seul  constructeur automobile premium à utiliser le procédé de soudure laser à distance avec de l’aluminium. Le positionnement exact du faisceau laser par rapport au bord de soudure réduit considérablement le risque de fissuration à chaud pendant le processus de production. Le nouveau procédé permet de contrôler précisément la profondeur de pénétration du laser au moyen de l’entrée de chaleur. De cette façon, la commande de processus peut déterminer immédiatement la largeur de l’intervalle entre les pièces jointes, ce qui peut être fermé efficacement à l’aide de commandes de régulation. La vitesse d’alimentation élevée du faisceau laser et la faible consommation d’énergie réduisent les émissions de CO2 de cette étape de production d’environ un quart.

Ce nouveau processus entraîne également une économie de 95 % sur les coûts récurrents dans la production en série, car il élimine la nécessité de contrôles de processus coûteux requis avec la soudure laser conventionnelle. La technologie de soudure laser à distance symbolise parfaitement toute la production de la nouvelle Audi A8.

En 1994, la première génération de cette berline de luxe – l’Audi A8 D2, avec sa carrosserie en aluminium, a fait de l’Audi Space Frame une référence dans le monde de l’automobile. Depuis lors, la société a construit plus d’un million de voitures de série conformément à ce principe de conception, et elle s’appuie continuellement sur son savoir-faire dans l’utilisation des matériaux et des techniques de jointure.

L’Audi A8 est à sa 4ème génération depuis 1994 (A8 D2), en plus de la première grande berline qui a donné naissance à l’A8 : l’Audi V8 de 1988, première Audi d’après-guerre à avoir reçu une motorisation V8 (D1).

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