Tecnica Lezioni di leggerezza da Lotus
mercoledì 5 maggio 2010, 23:44
Nel 2020 il peso delle auto, meccanica esclusa, può scendere del 38%
Come si fa a fare un’auto più leggera? Ce lo spiega la Lotus che ha fatto della parola "leggerezza" non solo uno slogan, ma una vera e propria religione per raggiungere le massime prestazioni con una sportiva prima che attraverso i cavalli nel motore. Questa filosofia oggi però rappresenta un bagaglio preziosissimo di conoscenze per tutte le automobili, che devono conciliare le esigenze di comfort e sicurezza con quelle della riduzione dei consumi e delle emissioni, una sfida che diventa dunque universale.
Per questo l’International Council on Clean Transportation ha commissionato alla Casa di Ethel uno studio con il quale ha dimostrato che le attuali automobili, senza considerare la meccanica, possono essere più leggere del 38% con un aumento dei costi del 3%, mantenendo le stesse caratteristiche di resistenza, comfort, qualità e sicurezza attraverso un’attenta ingegnerizzazione e senza ricorrere a soluzioni rivoluzionarie. E calcolando che il Dipartimento di Energia statunitense stima che un guadagno del 33% significhi un abbattimento del 23% dei consumi, possiamo ipotizzare per l’auto oggetto dello studio di Lotus un taglio di almeno un quarto della sete e delle emissioni allo scarico senza considerare le evoluzioni nel campo dei sistemi di propulsione. Un risultato impressionante verificato partendo da un’auto di serie, la Toyota Venza, crossover venduto solo in Nordamerica basato sulla piattaforma K della casa giapponese, utilizzata anche per modelli come la Camry e le Lexus ES ed RX, quest’ultima commercializzata anche in Europa.
DA LOTUS "LA ROADMAP" VERSO L'AUTO LEGGERA
Lo studio realizzato da Lotus è assai articolato e dettagliato tanto che il documento finale rilasciato dall’International Council on Clean Transportation è di ben 305 pagine e traccia due scenari: uno applicabile dall’industria nel 2017 con un guadagno di peso del 21% raggiungibile addirittura con un calo dei costi del 2% e l’altro che, limitandosi a un aumento del 3%, consente di tagliare il 38% sulla massa della vettura, escludendo la meccanica. Il metodo seguito è stato molto semplice: è stata presa una Venza, smontata pezzo per pezzo e quindi analizzata per studiare dove intervenire utilizzando specifici metodi di progettazione, integrazione fra i componenti, scelta dei materiali e infine come e dove cambiare i processi di fabbricazione e assemblaggio. Ciò che la Lotus propone non è quindi una semplice automobile leggera pensata senza riferimenti alle esigenze produttive delle grandi case, ma un vero e proprio capitolato di sviluppo e di applicazione industriale. In due parole: una roadmap verso l’automobile leggera. Vediamone alcune tappe.
COME TI RIDUCO IL PESO DELLA SCOCCA
Il concept più avanzato prevede la riduzione del numero dei pezzi della scocca nuda della Venza da oltre 400 a 211 con l’utilizzo di alluminio al 37% (ora siamo al 100% di acciaio), 30% di magnesio, 21% di fibre composite e il restante 7% di acciai ad alta resistenza. La massa della sola scocca si riduce così da 382 a 221 kg, un taglio netto del 42%. Per il suo assemblaggio la Lotus ha pensato a processi a basso utilizzo di energia già impiegati per i treni ad alta velocità e su alcune automobili prodotte in piccola serie. Le parti sarebbero incollate secondo metodi ben conosciuti da Lotus e implementabili anche con i robot su linee adattabili in ogni momento ad automobili di qualsiasi dimensione senza cambiare i macchinari.
LA FILOSOFIA INGLESE INSEGNA: PER ALLEGGERIRE BISOGNA "ELIMINARE"
Per diminuire la massa dei sottosistemi (porte e cofani), meglio incernierarli all’esterno, ridurre la parte mobile del cofano motore al minimo indispensabile lasciando solo uno sportellino per il controllo dei liquidi. Anche qui dal 100% di acciaio si passa a un collage di 33% di magnesio, 21% di materie plastiche, 6% di alluminio e 22% di materiali definiti multipli per un peso che passa da 143 a 84 kg pari a una riduzione del 41%. Misure originali anche per l’abitacolo con riduzione e integrazione massiccia di parti e componenti, sia solide che elettriche ed elettroniche: persino la leva del freno è sostituita da un comando sullo schermo a sfioramento centrale. È la tipica filosofia inglese: quando vuoi togliere peso a un componente, non chiederti come alleggerirlo, ma come eliminarlo e così succede anche ai sedili, integrati con altre parti strutturali della vettura e realizzati con materiali compositi e schiume avanzate con il risultato di dimezzarne il peso. L’unico componente ad essere rimasto invariato è il climatizzatore e questo ne dimostra il grado tecnologico.
ALLEGGERIRE SIGNIFICA RISPARMIARE
La cosa più interessante è che, con questi criteri il peso dell’abitacolo del concept 2017 scende da 250 a 182 kg con un risparmio di costo del 3%, mentre il concept 2020 arriva a 153 kg con un risparmio addirittura maggiore, del 4%. Va aggiunto che un approccio simile va ponderato con le esigenze estetiche specifiche e quindi, al di là della validità delle soluzioni proposte, rappresenta comunque un punto di riferimento interessante. Tutto l’autotelaio (sterzo, freni, sospensioni, etc.) è stato infine ridimensionato tenendo conto delle riduzioni di peso e, tra scocca e sospensioni, la massa è scesa del 43% con riduzione del costo del 5%, tutto mantenendo intatte le capacità di carico e di traino di omologazione. Per la parte sicurezza, si è intervenuto solo sui paraurti sostituendo le barre di rinforzo in acciaio dietro gli scudi con altre in alluminio con un risparmio di peso dell’11%. I tecnici Lotus fanno inoltre riferimento esplicito anche ai componenti del sistema ibrido, segno che più sulla Venza, hanno lavorato su una Lexus RX 450h.
IL FUTURO DELLE SUPERFICI VETRATE
Attenta l’analisi compiuta anche sulle superfici vetrate suddivise in terse e non terse per stabilirne gli standard di abrasione e valutare i diversi interventi. A questo proposito, i tecnici Lotus hanno sugli spessori e anche sui materiali indicando il futuro nel policarbonato rivestito di vetro. La migliore soluzione dal punto di vista delle masse e strutturale sarebbe comunque avere superfici in vetro ridotte al minimo di spessore ridotto e fisse. Margini esistono anche per l’impianto elettrico e di illuminazione con l’utilizzo di cavi in alluminio rivestiti di rame che garantiscono risparmi di peso del 36%, ma anche altri vantaggi industriali perché l’alluminio costa il 40% in meno ed è meno sensibile a fluttuazioni di prezzo anche se la resistenza è superiore del 34%. Margini ulteriori possono essere ottenuti con tecnologie wireless attualmente ancora allo sviluppo.
Fonte OmniAuto.
Come si fa a fare un’auto più leggera? Ce lo spiega la Lotus che ha fatto della parola "leggerezza" non solo uno slogan, ma una vera e propria religione per raggiungere le massime prestazioni con una sportiva prima che attraverso i cavalli nel motore. Questa filosofia oggi però rappresenta un bagaglio preziosissimo di conoscenze per tutte le automobili, che devono conciliare le esigenze di comfort e sicurezza con quelle della riduzione dei consumi e delle emissioni, una sfida che diventa dunque universale.
Per questo l’International Council on Clean Transportation ha commissionato alla Casa di Ethel uno studio con il quale ha dimostrato che le attuali automobili, senza considerare la meccanica, possono essere più leggere del 38% con un aumento dei costi del 3%, mantenendo le stesse caratteristiche di resistenza, comfort, qualità e sicurezza attraverso un’attenta ingegnerizzazione e senza ricorrere a soluzioni rivoluzionarie. E calcolando che il Dipartimento di Energia statunitense stima che un guadagno del 33% significhi un abbattimento del 23% dei consumi, possiamo ipotizzare per l’auto oggetto dello studio di Lotus un taglio di almeno un quarto della sete e delle emissioni allo scarico senza considerare le evoluzioni nel campo dei sistemi di propulsione. Un risultato impressionante verificato partendo da un’auto di serie, la Toyota Venza, crossover venduto solo in Nordamerica basato sulla piattaforma K della casa giapponese, utilizzata anche per modelli come la Camry e le Lexus ES ed RX, quest’ultima commercializzata anche in Europa.
DA LOTUS "LA ROADMAP" VERSO L'AUTO LEGGERA
Lo studio realizzato da Lotus è assai articolato e dettagliato tanto che il documento finale rilasciato dall’International Council on Clean Transportation è di ben 305 pagine e traccia due scenari: uno applicabile dall’industria nel 2017 con un guadagno di peso del 21% raggiungibile addirittura con un calo dei costi del 2% e l’altro che, limitandosi a un aumento del 3%, consente di tagliare il 38% sulla massa della vettura, escludendo la meccanica. Il metodo seguito è stato molto semplice: è stata presa una Venza, smontata pezzo per pezzo e quindi analizzata per studiare dove intervenire utilizzando specifici metodi di progettazione, integrazione fra i componenti, scelta dei materiali e infine come e dove cambiare i processi di fabbricazione e assemblaggio. Ciò che la Lotus propone non è quindi una semplice automobile leggera pensata senza riferimenti alle esigenze produttive delle grandi case, ma un vero e proprio capitolato di sviluppo e di applicazione industriale. In due parole: una roadmap verso l’automobile leggera. Vediamone alcune tappe.
COME TI RIDUCO IL PESO DELLA SCOCCA
Il concept più avanzato prevede la riduzione del numero dei pezzi della scocca nuda della Venza da oltre 400 a 211 con l’utilizzo di alluminio al 37% (ora siamo al 100% di acciaio), 30% di magnesio, 21% di fibre composite e il restante 7% di acciai ad alta resistenza. La massa della sola scocca si riduce così da 382 a 221 kg, un taglio netto del 42%. Per il suo assemblaggio la Lotus ha pensato a processi a basso utilizzo di energia già impiegati per i treni ad alta velocità e su alcune automobili prodotte in piccola serie. Le parti sarebbero incollate secondo metodi ben conosciuti da Lotus e implementabili anche con i robot su linee adattabili in ogni momento ad automobili di qualsiasi dimensione senza cambiare i macchinari.
LA FILOSOFIA INGLESE INSEGNA: PER ALLEGGERIRE BISOGNA "ELIMINARE"
Per diminuire la massa dei sottosistemi (porte e cofani), meglio incernierarli all’esterno, ridurre la parte mobile del cofano motore al minimo indispensabile lasciando solo uno sportellino per il controllo dei liquidi. Anche qui dal 100% di acciaio si passa a un collage di 33% di magnesio, 21% di materie plastiche, 6% di alluminio e 22% di materiali definiti multipli per un peso che passa da 143 a 84 kg pari a una riduzione del 41%. Misure originali anche per l’abitacolo con riduzione e integrazione massiccia di parti e componenti, sia solide che elettriche ed elettroniche: persino la leva del freno è sostituita da un comando sullo schermo a sfioramento centrale. È la tipica filosofia inglese: quando vuoi togliere peso a un componente, non chiederti come alleggerirlo, ma come eliminarlo e così succede anche ai sedili, integrati con altre parti strutturali della vettura e realizzati con materiali compositi e schiume avanzate con il risultato di dimezzarne il peso. L’unico componente ad essere rimasto invariato è il climatizzatore e questo ne dimostra il grado tecnologico.
ALLEGGERIRE SIGNIFICA RISPARMIARE
La cosa più interessante è che, con questi criteri il peso dell’abitacolo del concept 2017 scende da 250 a 182 kg con un risparmio di costo del 3%, mentre il concept 2020 arriva a 153 kg con un risparmio addirittura maggiore, del 4%. Va aggiunto che un approccio simile va ponderato con le esigenze estetiche specifiche e quindi, al di là della validità delle soluzioni proposte, rappresenta comunque un punto di riferimento interessante. Tutto l’autotelaio (sterzo, freni, sospensioni, etc.) è stato infine ridimensionato tenendo conto delle riduzioni di peso e, tra scocca e sospensioni, la massa è scesa del 43% con riduzione del costo del 5%, tutto mantenendo intatte le capacità di carico e di traino di omologazione. Per la parte sicurezza, si è intervenuto solo sui paraurti sostituendo le barre di rinforzo in acciaio dietro gli scudi con altre in alluminio con un risparmio di peso dell’11%. I tecnici Lotus fanno inoltre riferimento esplicito anche ai componenti del sistema ibrido, segno che più sulla Venza, hanno lavorato su una Lexus RX 450h.
IL FUTURO DELLE SUPERFICI VETRATE
Attenta l’analisi compiuta anche sulle superfici vetrate suddivise in terse e non terse per stabilirne gli standard di abrasione e valutare i diversi interventi. A questo proposito, i tecnici Lotus hanno sugli spessori e anche sui materiali indicando il futuro nel policarbonato rivestito di vetro. La migliore soluzione dal punto di vista delle masse e strutturale sarebbe comunque avere superfici in vetro ridotte al minimo di spessore ridotto e fisse. Margini esistono anche per l’impianto elettrico e di illuminazione con l’utilizzo di cavi in alluminio rivestiti di rame che garantiscono risparmi di peso del 36%, ma anche altri vantaggi industriali perché l’alluminio costa il 40% in meno ed è meno sensibile a fluttuazioni di prezzo anche se la resistenza è superiore del 34%. Margini ulteriori possono essere ottenuti con tecnologie wireless attualmente ancora allo sviluppo.
Fonte OmniAuto.
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