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CONSTRUCCIÓN LIGERA
FRANCISCO JOSÉ FERNÁNDEZ
| MADRID
Actualizado Jueves 20-05-2010, 02:36 h.
Una necesidad para hoy y el futuro
Audi, pionera en la construcción con aluminio
Una estructura de aluminio despiezada
Secciones de aluminio en las distintas zonas del bastidor
Estructura del Audi Q5
Estructura del Audi TT
Bastidor de aluminio en rojo, perfiles de aluminio en azul, chapa de aluminio en azul y chapa de acero en gris
Audi A2
Estructura del Audi R8
Técnicos de Audi trabajando en el R8
Audi R8
Composición del bastidor del Lexus LFA
Hemos vivido una verdadera bacanal de aumento de peso. Llevamos tiempo sin cortarnos un pelo. Hemos desayunado a conciencia, pero nuestras comidas han sido especialmente largas y copiosas, nunca nos hemos ido a la cama sin cenar y, encima, entre horas no hemos dejado de picar todo lo que se ponía a nuestro alcance.
Ahora perder peso es más difícil. Nos hemos acostumbrado a las tallas grandes y eso en el automóvil se traduce a un peso que solamente se podrá perder a base de una estricta dieta y un mayor control, difícilmente asumible por el mercado
.
No hay marca que se salve. Los coches utilitarios llegan casi a los cuatro metros de longitud, los que eran y se denominaban compactos, y se situaban justo en esa medida patrón, ahora han ganado 20 o 30 centímetros. Las berlinas medias son de todo menos “medias” y hemos creado nuevos nichos –vehículos monovolumen, SUV grandes o muy grandes, crossover...– que lo único que han hecho, al margen de crear nuevas tendencias y modas, ha sido obligarnos casi a cambiar de balanza, porque la del baño resulta insuficiente para medir ciertas cantidades.
La seguridad y el equipamiento, en general, ha aumentado continuamente lo que, al margen de los beneficios claros y necesarios en todos los sentidos, ha tenido también una influencia enorme en el peso final de los automóviles. Bajar de la tonelada es poco menos que imposible si pretendemos tener un coche potente, de tamaño medio y bien equipado. Estar entre los 1.000 y los 1.500 kilos es lo normal, aunque por encima la oferta de coches también es bastante amplia y superar las dos toneladas no es una cosa que a estas alturas resulte muy extraño.
Sin embargo, el futuro no va a permitir seguir por este camino y eso es lo que Audi tiene bastante claro. Desde 1994 ha fabricado más de 550.000 coches con carrocería de aluminio, consiguiendo una enorme experiencia, tanto en fabricación como en diseño, en su exclusiva factoría de Neckarsulm; que en 2003 tomó el nombre de Centro de Diseño de Aluminio y Construcción Ligera.
Audi Space Frame
Esta denominación define una forma especial de trabajar el aluminio para fabricar carrocerías. Tiene nada menos que 15 años aunque ya en 1985 se trabajaba con prototipos realizados sobre carrocerías de coches del momento. Sin embargo hasta 1993 no se presentó un prototipo que no era más que el predecesor del A8 denominado para la ocasión ASF, justo las siglas de toda una serie de técnicas empleados en el desarrollo y construcción de las carrocerías de aluminio. La base es fabricar una “jaula” a base de piezas de fundición a presión y perfiles extrusionados que forman un sólido pero ligero armazón sobre el que se fijan las chapas de aluminio que también se encargan de dirigir tensiones de la estructura.
Con esta forma de construir con aluminio se consigue ahorrar hasta un 40% del peso de una carrocería de acero convencional. Como dato, la primera carrocería del A8 pesaba 249 kilos. Sin embargo, ahora se ha conseguido bajar hasta los 218 kilos. La carrocería de un Audi R8 pesa 210 kilos, la del nuevo TT Coupé baja hasta los 206, ahorrando hasta 90 kilos con relación al anterior realizado en chapa de acero.
Ahorro de peso y consecuencias
El ahorro de peso en la carrocería no es una meta aislada. Las consecuencias son de enorme calado ahora, y en un futuro no se podrá abordar la movilidad sin tenerlo en cuenta. La tecnología para la fabricación con aluminio es cara y por el momento es difícil de aplicar con costes asumibles para los vehículos más pequeños. Que le recuerden a Audi lo que sucedió con el A2, un coche muy bien pensado pero al que precisamente su carrocería de aluminio le costó su supervivencia.
Sin embargo rebajar el peso de la carrocería, con la tecnología ASF o con otro tipo de materiales ligeros, no es un fin en si mismo, sino el inicio de la dieta. La disminución de peso en la estructura permite también un ahorro en todos los elementos que constituyen las suspensiones, ya que se disminuyen los esfuerzos que deben soportar.
En Audi hablan de la “espiral de incremento de peso”. Como ejemplo curioso citan la utilización de elementos ligeros para construir el portón trasero de un coche. Si ahorramos peso en él, la consecuencia es que también podremos elegir un amortiguador para controlar su apertura de menores dimensiones, ahorrando más peso en el conjunto.
Si la estructura pesa menos, los frenos tampoco deberán ser excesivamente grandes. Sobre el motor se puede trabajar en todos sus apartados. Sus elementos internos se verán sometidos a menores esfuerzos y podrán ser entonces más ligeros. Se podrá ahorrar en peso y tamaño de los sistemas de escape y catalizadores, etcétera. En su conjunto, se podrán elegir motores con menos cilindrada y potencia para conseguir las mismas prestaciones con una consecuencia directa y clara en los consumos.
Otro de los apartados que obtiene enormes beneficios por estas curas de adelgazamiento es todo lo relativo a la seguridad. Se podrá detener el coche en menos espacio, la energía cinética que deberá disipar la estructura deformable en caso de impacto será menor, por lo que cumplirá mejor su cometido. El confort tampoco queda al margen de la dieta. Con menor peso se puede ir a tarados menos rígidos y sí más absorbentes, con lo que la calidad de rodaje mejora. Incluso los neumáticos serán más estrechos y la resistencia a la rodadura disminuirá.
La futura evolución de los coches con motores eléctricos, que resultan en proporción más pesados que los de explosión y, sobre todo, la presencia de un equipo de baterías de gran tamaño obliga a rebajar peso. En primer lugar, al ser más ligeros su autonomía aumentará porque la energía necesaria para moverlos será menor y tendrá la misma consecuencia en el ahorro de peso de las baterías o en el de la potencia de los motores eléctricos empleados.
Sin embargo el mayor problema para la proliferación de estos materiales ligeros es el precio final. De momento el aluminio o el magnesio solo se emplean en vehículos de alta gama o altas prestaciones. Y no hablemos de la resistente fibra de carbono, de coste prohibitivo para la utilización en grandes series. Esta dificultad económica se amplía si tenemos en cuenta que muchas de las técnicas empleadas en la fabricación de piezas con este tipo de materiales ligeros son bastante artesanales.
Sin embargo poco a poco el plástico, por ejemplo, formará parte de diversos vehículos de gran serie, utilizándose para construir aletas o portones traseros y la mejora de las técnicas de soldadura y diseño de estructuras permite realizar monocascos de acero más resistentes y eficaces con menos piezas.
Como vemos, el ahorro de peso es una meta a la que de forma ineludible los fabricantes deben dirigirse. Sin embargo no es la única. Devanarse los sesos y emplear materiales de la industria aeroespacial para desarrollar un vehículo de cinco metros y 2.300 kilos, y con ello presumir de haber ahorrado 100 kilos, no parece a estas alturas excesivamente lógico. Se trata de realizar un esfuerzo conjunto y empezar la casa por los cimientos. Pensar en tamaños asumibles y suficientes y después realizar un desarrollo centrado en el ahorro de peso se va a convertir en una necesidad. El cambio de tendencia se intuye, ya casi se aprecia a simple vista y, sin duda, llegará para quedarse.
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No hay marca que se salve. Los coches utilitarios llegan casi a los cuatro metros de longitud, los que eran y se denominaban compactos, y se situaban justo en esa medida patrón, ahora han ganado 20 o 30 centímetros. Las berlinas medias son de todo menos “medias” y hemos creado nuevos nichos –vehículos monovolumen, SUV grandes o muy grandes, crossover...– que lo único que han hecho, al margen de crear nuevas tendencias y modas, ha sido obligarnos casi a cambiar de balanza, porque la del baño resulta insuficiente para medir ciertas cantidades.
La seguridad y el equipamiento, en general, ha aumentado continuamente lo que, al margen de los beneficios claros y necesarios en todos los sentidos, ha tenido también una influencia enorme en el peso final de los automóviles. Bajar de la tonelada es poco menos que imposible si pretendemos tener un coche potente, de tamaño medio y bien equipado. Estar entre los 1.000 y los 1.500 kilos es lo normal, aunque por encima la oferta de coches también es bastante amplia y superar las dos toneladas no es una cosa que a estas alturas resulte muy extraño.
Sin embargo, el futuro no va a permitir seguir por este camino y eso es lo que Audi tiene bastante claro. Desde 1994 ha fabricado más de 550.000 coches con carrocería de aluminio, consiguiendo una enorme experiencia, tanto en fabricación como en diseño, en su exclusiva factoría de Neckarsulm; que en 2003 tomó el nombre de Centro de Diseño de Aluminio y Construcción Ligera.
Audi Space Frame
Esta denominación define una forma especial de trabajar el aluminio para fabricar carrocerías. Tiene nada menos que 15 años aunque ya en 1985 se trabajaba con prototipos realizados sobre carrocerías de coches del momento. Sin embargo hasta 1993 no se presentó un prototipo que no era más que el predecesor del A8 denominado para la ocasión ASF, justo las siglas de toda una serie de técnicas empleados en el desarrollo y construcción de las carrocerías de aluminio. La base es fabricar una “jaula” a base de piezas de fundición a presión y perfiles extrusionados que forman un sólido pero ligero armazón sobre el que se fijan las chapas de aluminio que también se encargan de dirigir tensiones de la estructura.
Con esta forma de construir con aluminio se consigue ahorrar hasta un 40% del peso de una carrocería de acero convencional. Como dato, la primera carrocería del A8 pesaba 249 kilos. Sin embargo, ahora se ha conseguido bajar hasta los 218 kilos. La carrocería de un Audi R8 pesa 210 kilos, la del nuevo TT Coupé baja hasta los 206, ahorrando hasta 90 kilos con relación al anterior realizado en chapa de acero.
Ahorro de peso y consecuencias
El ahorro de peso en la carrocería no es una meta aislada. Las consecuencias son de enorme calado ahora, y en un futuro no se podrá abordar la movilidad sin tenerlo en cuenta. La tecnología para la fabricación con aluminio es cara y por el momento es difícil de aplicar con costes asumibles para los vehículos más pequeños. Que le recuerden a Audi lo que sucedió con el A2, un coche muy bien pensado pero al que precisamente su carrocería de aluminio le costó su supervivencia.
Sin embargo rebajar el peso de la carrocería, con la tecnología ASF o con otro tipo de materiales ligeros, no es un fin en si mismo, sino el inicio de la dieta. La disminución de peso en la estructura permite también un ahorro en todos los elementos que constituyen las suspensiones, ya que se disminuyen los esfuerzos que deben soportar.
En Audi hablan de la “espiral de incremento de peso”. Como ejemplo curioso citan la utilización de elementos ligeros para construir el portón trasero de un coche. Si ahorramos peso en él, la consecuencia es que también podremos elegir un amortiguador para controlar su apertura de menores dimensiones, ahorrando más peso en el conjunto.
Si la estructura pesa menos, los frenos tampoco deberán ser excesivamente grandes. Sobre el motor se puede trabajar en todos sus apartados. Sus elementos internos se verán sometidos a menores esfuerzos y podrán ser entonces más ligeros. Se podrá ahorrar en peso y tamaño de los sistemas de escape y catalizadores, etcétera. En su conjunto, se podrán elegir motores con menos cilindrada y potencia para conseguir las mismas prestaciones con una consecuencia directa y clara en los consumos.
Otro de los apartados que obtiene enormes beneficios por estas curas de adelgazamiento es todo lo relativo a la seguridad. Se podrá detener el coche en menos espacio, la energía cinética que deberá disipar la estructura deformable en caso de impacto será menor, por lo que cumplirá mejor su cometido. El confort tampoco queda al margen de la dieta. Con menor peso se puede ir a tarados menos rígidos y sí más absorbentes, con lo que la calidad de rodaje mejora. Incluso los neumáticos serán más estrechos y la resistencia a la rodadura disminuirá.
La futura evolución de los coches con motores eléctricos, que resultan en proporción más pesados que los de explosión y, sobre todo, la presencia de un equipo de baterías de gran tamaño obliga a rebajar peso. En primer lugar, al ser más ligeros su autonomía aumentará porque la energía necesaria para moverlos será menor y tendrá la misma consecuencia en el ahorro de peso de las baterías o en el de la potencia de los motores eléctricos empleados.
Sin embargo el mayor problema para la proliferación de estos materiales ligeros es el precio final. De momento el aluminio o el magnesio solo se emplean en vehículos de alta gama o altas prestaciones. Y no hablemos de la resistente fibra de carbono, de coste prohibitivo para la utilización en grandes series. Esta dificultad económica se amplía si tenemos en cuenta que muchas de las técnicas empleadas en la fabricación de piezas con este tipo de materiales ligeros son bastante artesanales.
Sin embargo poco a poco el plástico, por ejemplo, formará parte de diversos vehículos de gran serie, utilizándose para construir aletas o portones traseros y la mejora de las técnicas de soldadura y diseño de estructuras permite realizar monocascos de acero más resistentes y eficaces con menos piezas.
Como vemos, el ahorro de peso es una meta a la que de forma ineludible los fabricantes deben dirigirse. Sin embargo no es la única. Devanarse los sesos y emplear materiales de la industria aeroespacial para desarrollar un vehículo de cinco metros y 2.300 kilos, y con ello presumir de haber ahorrado 100 kilos, no parece a estas alturas excesivamente lógico. Se trata de realizar un esfuerzo conjunto y empezar la casa por los cimientos. Pensar en tamaños asumibles y suficientes y después realizar un desarrollo centrado en el ahorro de peso se va a convertir en una necesidad. El cambio de tendencia se intuye, ya casi se aprecia a simple vista y, sin duda, llegará para quedarse.