Положение фирмы «Порше» к началу девяностых годов двадцатого века было, можно
сказать, критическим. Журналисты вслух высказывали предположения о том, кто из
акул автобизнеса в конце концов поглотит знаменитую, но, увы, обедневшую фирму.
История знала немало случаев, когда компаниям, опасно приблизившимся к роковой
черте разорения, удавалось все-таки сохранить независимость и восстановить
производство. Но у таких производителей имелись в запасе новые модели, которые с
выходом на рынок окупали убытки прежних лет. У Porsche такого резерва не было —
приемлемый уровень продаж показывала лишь одна-единственная модель, старушка
911, которая с каждым годом все с большим трудом вписывалась в ужесточающиеся
европейские нормы. Главной проблемой был кузов — традиционный и узнаваемый, но,
по новым меркам, уже недостаточно жесткий и не вполне безопасный.
Вряд ли человек, далекий от автомобильного производства, осознает, сколь
недешево обходится разработка нового кузова. У «Порше» таких денег не было, да и
занять их представлялось маловероятным — кредит можно получить под производство
конкретной, уже готовой модели, но не под исследования, результаты которых
предсказать невозможно. Об актуальности подобных проблем в автобизнесе
свидетельствует свежий пример: покупатели перестали считать имидж моделей
«Роллс-Ройс» «традиционным», склоняясь к тому, что он попросту устарел. А денег
на разработку новых машин оказалось недостаточно. В результате одна из старейших
автомобильных фирм ушла с молотка.
Однако у «Порше» было нечто такое, что отсутствовало у того же «Роллса», а
именно — отделение «Порше инжиниринг», один из признанных мировых центров
инженерной мысли. (И не только автомобильной: вспомните рекламу "Малышка от
«Порше»” — это о стиральной машине.) В критический момент руководство фирмы
распорядилось этим резервом более чем грамотно и, в конечном счете, удачно.
Итак, компания нуждается в новом кузове. Но ведь одновременно и весь мир ждет
каких-то принципиальных новинок, свежих идей и подходов к конструированию этой,
безусловно, главной детали автомобиля. Поэтому руководство «Порше» решило
объединить две задачи — отрабатывать технологии, а заодно и вести подготовку к
их внедрению на своем производстве. Теперь оставалось найти состоятельных
попутчиков. И они не замедлили появиться: под флагами «Порше» объединили свои
интересы 35 крупнейших производителей стального проката из 18 стран мира! Проект
получил амбициозное название ULSAB — «Ультралегкий стальной кузов». Неважно, что
другие производители ставят на алюминий и пластик, — старая добрая сталь еще
способна послужить, ведь из нее в мире ежегодно изготавливается более 52
миллионов кузовов.
У инженеров «Порше», конечно, существовал определенный задел, поэтому дело
спорилось. Задача была сформулирована следующим образом: максимальное снижение
веса, упрощение и удешевление конструкции с одновременным повышением
безопасности и срока службы автомобиля.
Недавно был представлен один из промежуточных, но уже впечатляющих
результатов этой работы — кузов несущей конструкции длиной 4,8 м, шириной 1,8 м
и весом всего 203 кг. Будь кузов создан по традиционным технологиям, он весил бы
все 250 кг, а то и больше. Однако мы не будем разбирать сейчас достоинства
образца — их немало, поскольку он удовлетворяет абсолютно всем сегодняшним
нормам. Лучше остановимся на тех новейших технологиях, которые позволили
добиться столь впечатляющего результата.
Из чего делают стальные кузова? На первый взгляд, вопрос звучит странно.
Однако не спешите удивляться. Сталь, как известно, бывает разная, и среди
номенклатуры «автомобильных» ее разновидностей, применяемых в производстве
кузовов, вряд ли можно найти высокопрочные (с пределом текучести 550-800 МПа).
Однако есть и другие виды стали. Конечно, они дороже обычных, но зато позволяют
при той же прочности делать более легкие детали, а зачастую и более простые,
поскольку отпадает надобность в чересчур развитых ребрах жесткости. Стало быть,
можно обойтись не таким сложным, как обычно, штамповочным оборудованием.
Пойдем дальше. Как снизить общее число деталей? Постараться по возможности
«объединять» соседние в более крупные по размеру панели. Мало того, что
сократится число операций на той же штамповке, еще и сварочных швов потребуется
намного меньше. А вместе это дает и третий плюс: цельноштампованная деталь
впишется в куда более жесткие допуски, чем такая же, но сваренная из нескольких
элементов. В первом случае точность зависит лишь от степени износа матрицы и
пуансона (задающих форму частей пресса). Во втором она складывается из точности
позиций подающих элементы роботов (кстати, дорогих), а это совсем другая, во
много раз более сложная задача.
Итак, с панелями все ясно. Теперь требуется усовершенствовать производство
усилительных элементов — брусьев и балок. Была придумана уникальная технология:
полую заготовку (проще говоря, трубу) герметически закрывают с торцов и помещают
в форму. А затем подают в нее специальную жидкость под высоким давлением.
Подобно резиновому шарику, труба раздувается и принимает нужную форму. А ведь
прежним способом пришлось бы отштамповать как минимум две детали, да еще сварить
их, опять-таки, с гораздо меньшей точностью…
Когда панели и усилительные элементы готовы, их нужно соединить. Для этого
было решено применить лазерную сварку. Это, конечно, не последняя новость в
автостроении, но преимущества лазера раньше не могли быть реализованы столь
полно — этот процесс вписывали в уже существовавшие технологические цепочки.
Кузова же типа ULSAB предполагается варить почти исключительно лазером. Не
только потому, что так повышается жесткость и коррозионная стойкость соединений.
Именно лазерная сварка позволяет сократить число деталей кузова — ведь точечной
сваркой, традиционной для автостроения, нельзя приварить панель к протяженному
замкнутому коробу, поскольку нет доступа для второго электрода. А лазер легко
справится с этой задачей — двусторонний доступ ему не нужен. Не обязательно и
варить детали «внахлест» — можно соединить их и «встык».
В качестве примера приведем конструкцию лонжерона «Фольксваген-Гольф IV». На
прежних моделях это была очень сложная по форме деталь — с «гармошкой» в
сминаемой при аварии передней части и с продольными ребрами жесткости в задней.
Теперь же это просто короб — более технологичный и в то же время более
безопасный: сминаемая часть сделана из более тонкого стального листа, а ближе к
кузову применен металл более толстый, чем в средней части. Все три элемента
соединены встык лазерной сваркой.
Это не единственный пример внедрения разработок лаборатории ULSAB. Назовем
еще несколько.
Кузовщики BMW одними из первых рискнули применить высокопрочные стали в
конструкции недавно дебютировавшей третьей серии. В результате жесткость на
кручение у этой машины была признана одной из лучших в своем классе. По словам
представителя BMW Бруно Людке, применение высокопрочных сталей позволило почти в
два раза улучшить показатель активной безопасности автомобиля. Добавим к этому,
что, хотя снаряженная масса нового и слегка «подросшего» BMW третьей серии все
же выросла на 3 % по сравнению с одноклассником предыдущего поколения,
высокопрочные стали позволили избежать как минимум десятипроцентного ее
увеличения.
В автомобиле «Кадиллак-Севиль» 1998 модельного года инженеры фирмы внедрили
сразу нескольких новшеств: крупноразмерные штампованные детали, лазерную сварку
и гидроформовку. В результате наряду с усилением каркаса кузова они добились
уменьшения зазора между кузовными деталями до 4 мм, что, в свою очередь,
улучшило аэродинамические показатели автомобиля.
Это всего лишь наиболее наглядные примеры первого обращения к технологии
ULSAB в современном автомобилестроении. Работы продолжаются, но и сейчас
очевидно, что $22 млн., уже потраченных на исследования, принесут солидные
дивиденды. А уж кому разработки лаборатории точно принесли немалую пользу — так
это фирме «Порше». Она смогла выпустить на рынок сразу две перспективные модели
— Boxster и новую 911, спроектированные с учетом собственного опыта в работе над
кузовом ULSAB. Новинки были с восторгом приняты покупателями; возросло число
заказов, и финансовые дела компании пошли на лад.
Кузов ULSAB на 25 % легче обычного.
Компьютерная имитация crash-теста показала, что «виртуальные» пассажиры не
пострадали.
Технология штамповки крупноразмерных деталей применена при производстве
кузова «Кадиллак-Севиль».
Продольная балка крыши изготовлена способом гидроформовки и приварена
лазерной сваркой. |
