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AUDI TechDay：輕量化設計先驅體驗之旅（榮光篇）
AUTONET記者：盧佛青(09/21/2009星期一)
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AUDI ASF概念車。
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今年是AUDI創立一百週年，在過去一世紀的專業汽車研發生產的悠久歷史中，這個德國高級汽車品牌，始終以走在時代前面的先驅概念著稱，在日前AUDI Taiwan的邀請下，AUtoNet汽車日報編輯部受邀至被稱為AUDI輕量化聖地的Neckasulm工廠進行參觀，並且由原廠精心安排各項參訪與體驗活動，現在就讓大家一起瞭解在過去一百年內，AUDI在致力追求車輛輕量化領域所立下的里程碑與迄今依舊無人能級的豐碩成果！
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 1936年的Auto Union Type C Streamliner實驗車。 |
由1994年開始迄今，AUDI已經累積生產超過55萬輛由鋁合金車體製成的量產汽車，而且也持續不斷地針對車身輕量化的技術進行探索與研發，並且逐步落實在量產車上，而稱為ASF（Audi Space Frame）的鋁合金車身結構技術，更獲得無數的獎項肯定。
對於AUDI來說，輕量化車身的重要性，其實遠遠超過多數人的想像，除了降低車身負載對於動力效能所產生的影響外，在當今講究環保節能的情勢下，其實除了導入環保節能替代能源技術外，車身輕量化技術與概念也更為重要，無論是當今最夯的油電混合動力還是電動車，其實與傳統燃油動力車輛截然不同的動力總成配置，其重量與體積方面的改變，都可能影響到整車性能的發揮甚至動態表現，所以AUDI堅信輕量化技術絕對是一切環保節能發展方向的根本。
早於1913年，AUDI汽車品牌的前身德國NSU，就打造一輛稱為Type 8/24的原型車，這款原型車採用全合金車身配置，十年後稱為AUDI Type更採用了極度流線的輕量化車身鈑件，打造了一款具強烈實驗性質的概念跑車，1930年代同樣是AUDI前身的Auto Union賽車部門，開始利用流線且輕量化的鋁合金車身，來打造進軍各項賽事的戰駒與挑戰地表極速記錄的賽車。
 1937年的Auto Union Type C賽車。 |
1936：Auto Union Type C
根據歐洲格蘭披治Grand Prix賽車在1934-1937年間的規則，參賽車輛車身重量不得低於750kg（不包含油品、輪胎與輪圈在內），1936年的Auto Union Type C賽車空車總重僅有825kg，並且搭載一具汽油V16 機械增壓引擎，可輸出最大馬力520hp，每匹馬力僅需負載1.6kg的車身重量，其效能幾乎與現代的Le Mans賽車相當。
對於AUDI來說，開啟輕量化設計的大量生產之路，可以說是由1982年開始走入坦途，當時原廠與美國一家專精於製造鋁合金的業者合作，並且希望打造出真正可以供量產汽車使用的鋁合金車架，而著名的 ASF全鋁合金車身結構便由此誕生，當時第一具量產成功的ASF車身，僅有傳統鐵製車身骨架重量的2/3。
但是要解決鋁合金本身材質方面與傳統鐵製車架的不同，必須由徹底瞭解材質特性開始，在1985年，AUDI以當年的100房車的車身結構為基礎，打造出完全由ASF鋁合金打造的車身，但採用的還是傳統鐵製車身的單體式結構概念，不過在輕量化車身概念的落實方面，AUDI已經領先全球走出第一步，爾後於1991年也打造出全鋁合金概念跑車Avus quattro與quattro Spyder，當時這二輛概念車採用全鋁合金鈑件，但部分結構配置依舊採用傳統的鋼鐵材質。
 Avus quattro |
 quattro Spyder |
1993: ASF 全面發揚
真正落實量產車導入ASF鋁合金車身結構的關鍵在1993年，AUDI在當年舉行的法蘭克福國際車展上展出一輛完全沒有塗裝並且保持鋁合金原色的概念車，這時候也標誌著AUDI全面量產鋁合金車身之始—一個在全球車壇車身材質上全面突破的里程碑。
隨後量產的AUDI A8頂級房車，更成為全面採用這項技術量產的高級房車，但除了全鋁合金車身外，其實AUDI也更擴大對於輕量化車身技術的研發範圍，包括讓傳統鋼製車身結構也可以融入ASF輕量化車身結構的概念，大幅降低車輛本身的結構負載，讓動力效能得以發揮至極致。
 左邊是效法動物骨骼內部結構的設計，可有效提升強度對抗各種應力。 |
 將鐵與鋁合金鎔接在一起的混合技術，不僅維持輕量化效果，更進一步提升結構強度。 |
當然在研發ASF鋁合金車身結構的過程中，AUDI更以大自然為師，包括在動物體內的骨骼結構，其實也成為AUDI用來強化提升鋁合金車身與結構強度的核心概念之一，一般動物骨骼（包括人類在內）充滿有機概念的各種不規則曲線內部結構，不僅讓動物或人類可擁有使用高達數十年的壽命，而且也必須能夠承受各種外力與身體運動所帶來的應力，導入這樣的概念，其實在當今 AUDI旗下各車系中，在車身A、B、C柱的結構內部便可以見到這樣的設計，當然在歐盟EuroNCAP實車撞擊測試中呈現優異的實際測試成果，也讓這樣輕量化但具備高強度的設計，可以充分吸收並且分散撞擊能量，進而達到將保護乘員提升到最高的效果。
 在AUDI Forum Nackasulm陳列的上一代AUDI A8鋁合金車身。 |
以目前的AUDI A8車系來說，ASF鋁合金車身的重量，比傳統鋼製車身輕上達40％，目前在2010年式的 AUDI A8車上，其車身結構淨重僅249kg，而1999年開始量產的AUDI A2小車鋁合金車身結構的重量更僅有166kg，而A2 1.2 TDI環保節能柴油乘用小車，車身結構重量僅有135kg，更締造每公升超級柴油可行駛33.44km的優異表現。
 在AUDI Forum Nackasulm陳列的AUDI A8鋁合金車身。 |
在世經典A8, R8, TT 與 TT Roadster
目前在市場上銷售的AUDI A8與R8、TT Coupe與TT Roadster等車款，都可以說是ASF鋁合金輕量化車身結構最佳的代言者，目前市售 A8車身結構重量僅有218kg，而進一步採用鎂鋁合金結構的R8，其車身結構更僅有210 kg，而所搭載的V10引擎具備525hp的強大馬力輸出表現，搭配僅有1620kg的空車總重，讓這款性能跑車每匹馬力僅需負載3.1kg 的車身重量。
此外，目前產製的TT Coupe跑車車身結構重量僅有206kg，而敞篷跑車TT Roadster車身結構重量也僅有251kg， 而且在這輛著名的跑車上，更在後半段的結構採用了創新的鋁鐵混合材質，提供更為完美的平均配重表現。
 AUDI R8車身結構的打造過程。 |
目前在售的TT車系，若與第一代車系相比較，依照各車型配置不同減少約20-90kg的車身重量，而第一代TT車系依舊採用的是傳統鋼製車身，但第二代車系雖然更為輕盈，但車身抗扭曲強度卻提升達50%，而在敞篷跑車更提升達100%，這也讓採用鋁合金車身與鋁鐵混合材質技術的第二代TT車系在動態表現與行車特性方面都大有進步，而更優異的結構強度也形成對乘員最頂尖的保障。
舉例來說，目前量產的歐規TT 2.0 TDI quattro跑車，動力系統可輸出170hp最大馬力並且搭配全時四輪驅動系統，優異的輕量化表現提供實車在效率方面的提升，這輛跑車平均每公升超級柴油可行駛約18.3km的距離，而且每行駛一公里僅排放139g的二氧化碳，但同時擁有0-100km/h僅需7.5秒的加速表現，安全極速更達到226km/h的水準。
 AUDI R8車身結構。 |
 AUDI TT車身結構。 |
ASF：車身減重的迴轉螺旋
除了採用輕量化的車身結構外，其實AUDI也同時沒放過讓其他車上零組件減重的機會，根據精密的計算顯示，同樣動力配置的汽車，若每減重100kg約可提升3-5％的平均油耗，而且也可以降低每行駛一公里的二氧化碳排放量約8-11g左右。
當然在動力科技方面，近年來AUDI也致力於將先進的增壓技術導入動力系統，這可以讓引擎本體的排氣量降低，但同時可以藉由強制進氣來提升引擎運作的輸出效能，即使在未來應用替代能源概念的電動車上，若能夠降低車身重量，也將有助於動力系統運作的效能，以電動車為例就可以明顯提升滿電一次的續航行駛距離。
迄今，AUDI已經累積生產超過55萬輛搭載鋁合金車身的汽車，另外還有九千輛LAMBORGHINI跑車也採用同樣的技術，迄今依舊沒有其他業者或車廠可望其項背，此外AUDI因為投注於車身輕量化研發的同時，也大幅度提升車輛生產過程的自動化程度，若與傳統鋼製車身的生產程序相比，位於Neckasulm的鋁合金車身生產線的自動化程度，就比一般傳統鋼製車身生產線提升約25-80%左右，當然在焊接與各項零組件生產的精確度要求也更高，確保了車輛生產品質。
為了讓輕量化車身技術落實於生產階段，AUDI在1994年在位於Neckasulm的生產基地內，建立了鋁合金與輕量化設計中心（The Aluminum and Lightweight Design Center），該中心研發的範圍也不斷擴展，包括鋁合金、高強度鋼鐵、複合塑鋼材質等等，不過未來依舊將以鋁合金材質的應用為主，而複合塑鋼材與碳纖維材質也將成為未來重要的發展方向。
目前這座設計中心建置約150名專業人員，建立迄今也已經累積具備超過百餘項專利，更在2008年因為ASF鋁合金車身結構的不凡成就，獲得歐洲專利中心頒發歐洲年度發明風雲首獎的榮銜。
 因應鋁合金材質的特性，AUDI也發展出許多自動化的專利生產技術。 |
The Euro Car Body Award 歐洲車身大獎
2006年 AUDI因為在第二代TT車系採用前所未有的鋁鐵混合技術，獲得該年度的歐洲車身首獎，在此之前AUDI更於2003年同樣以AUDI A8的鋁合金車身獲得這項年度大獎的肯定。
在先前已經獲得二屆首獎之後，2008年AUDI再度因為 Q5的新概念輕量化車身設計，獲得第三座年度歐洲車身大獎，應用高強度輕量化概念的車身配置，讓AUDI Q5運動休旅車的車身結構僅重355 kg ，也成為同級車款中最輕盈的車體，高強度的車身結構在打造過程中採用了攝氏920度的熱成形製程，提供了同級車款中最佳的車身剛性表現。
 AUDI迄今共獲得三座 The Euro Car Body Award 歐洲車身大獎。 |
大量應用的輕量化概念
在其他市售或甚至參賽車款中，AUDI都將輕量化設計的概念不斷地發揮到極致，除了車身結構外，原廠也致力於將輕量化概念落實於底盤懸吊系統的研發生產，目前AUDI車款所搭載的動力系統中，便有許多動力系統的引擎曲軸箱已經全面採用輕量化材質，懸吊各項組件也換上鋁合金，其他包括輕量化的煞車卡鉗、碳纖維陶瓷煞車碟盤等等，還有包括部分市售車款換上重量更輕的行李廂蓋與掀背尾門材質，以及方向盤支架與儀表內襯結構採用更輕量化的鎂合金材質。
當然在AUDI投注許多心力與資源的房車賽與LeMans大賽中，原廠賽車團隊也應用多項輕量化技術於參賽的戰駒，也充分體現品牌廣宣口號Vorsprung durch Technik的核心精神。
 位於Neckasulm的鋁合金與輕量化設計中心（The Aluminum and Lightweight Design Center）。 |
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