То, что кузов автомобиля нужно делать из металла, решили уже пионеры машиностроения. Но вот из какого – вопрос долгое время оставался открытым. Сталь сразу вышла в лидеры, но инженеры пробовали экспериментировать и с алюминием. Даже в начале XX века выходили автомобили, у которых отдельные кузовные элементы были сделаны из легкого металла. Потом экономический кризис, война, послевоенная разруха – об алюминии в автомобиле забыли. На длительный период использование легких металлов в производстве автомобилей прекратилось, пока в 1994 году компания Audi не представила А8 с полностью алюминиевым кузовом. Это стало сенсацией и пересмотрело отношение инженеров других марок к легкому металлу. За Audi последовали и другие, но оказалось не все так просто.

Плюсы алюминия

Производители не случайно пробуют подступиться к алюминию – у него есть ряд неоспоримых плюсов для использования в автомобилестроении.

1. Отличное противодействие коррозии. Методы обработки стальных элементов в последние десятилетия сильно продвинулись. Оцинковка показывает хорошие результаты и позволяет надолго защитить от коррозии. Но алюминий все равно лучше. Кузов получается практически вечным. Не удивительно, что возрождение легкого металла в автомобилестроении произошло в начале 90-х годов, когда производители активно думали о ресурсе автомобиля, а не о том, как продать следующую модель через три года. Ничего лучше алюминия коррозии не противостоит, и это его огромный плюс.

2. Снижение массы. Audi активно рекламировали автомобильный алюминий и хрестоматийным стал снимок, на котором полностью собранный кузов автомобиля держат на руках две девушки. Фотошоп в те годы еще не изобрели, поэтому фото впечатляет. Алюминий позволяет снизить массу кузова чуть ли не два раза, и это позитивно влияет на эксплуатационные характеристики. Улучшается динамика, снижается расход топлива, уменьшается вибрация неподрессоренных масс, что сокращает износ подвески, шин, элементов тормозной системы. От снижения веса выигрывают все компоненты и все характеристики авто.

3. Увеличение безопасности. Алюминий на поверку оказался металлом, который хорошо поглощает удары. Зоны деформации делают и из стали, но у алюминия брать удар на себя получается лучше, что заметно снижает перегрузки, которые доходят до салона. Машины с алюминиевым кузовом получаются более безопасными, чем со стальным.

4. Жесткость на кручении. Удивительно, но алюминиевые кузова оказываются лучше по части сопротивления торсионным нагрузкам. Вроде бы металл более легкий и пластичный, а в виде готового изделия лучше держит форму. Это огромный плюс для спортивных автомобилей, где на первом месте стоит управляемость.

Минусы алюминия

Если легкий металл так хорош, то потому же вокруг все равно царствуют стальные кузова. Минусов у алюминия для использования в автомобилестроении оказалось еще больше чем плюсов.

1. Цена. Вот самая главная проблема – алюминиевые кузова очень дорогие. Разница по сравнению со стальным кузовом чуть ли не двукратная. Это ставит крест на использовании алюминия в бюджетных авто, он банально не подходит по стоимости. Да в и машинах с ценой выше среднего есть много вопросов по экономике при использовании легкого металла.

2. Сложность производства. Алюминиевые элементы гораздо сложнее соединять друг с другом чем стальные. Обычная сварка не подойдет. Нужно использовать либо лазер, либо аргон, либо вообще переходить на заклепки и болты. Во-первых, это все дороже, во-вторых, заметно хуже подвержено автоматизации, а ручной труд повышает себестоимость. Стальные кузова сегодня роботы могут сваривать без участия человека, для алюминиевых люди нужны, причем очень квалифицированные. Так что мало того, что сам металл стоит дороже чем сталь, так еще и производство кузова из алюминия сложнее, технологичнее и затратнее, что недопустимо при разработке массовых моделей.

3. Дороговизна ремонта. Производители ладно, в конце концов они и зарабатывают на том, что решают технологические проблемы, но у потребителя они тоже возникают если доходит до ремонта алюминиевого кузова. Да, коррозии он не боится, переваривать от старости ничего не придется, но механические повреждения в ДТП никто не отменял. И тут все плохо, потому что алюминиевые детали почти невозможно править. Сварка только аргоном, вытягивание очень сложное – даже самая мелкая авария почти всегда заканчивается заменой, а не ремонтом поврежденных элементов. А стоят они, как вы поняли из первого пункта этого раздела, как крыло самолета. Так что оказывается дешевле годами переплачивать за перерасход топлива у тяжелого стального кузова, чем один раз заменить алюминиевое крыло.

4. Шумоизоляция. Еще одна проблема алюминия приходит откуда не ждали – он лучше стали пропускает шум. А тишина в салоне один из факторов комфортности автомобиля. Да, шум можно снизить с помощью дополнительной изоляции, но это увеличивает вес, а как раз с ним с помощью алюминия и борются. Вопрос решаемый, но это опять лишние заморочки для конструкторов.

5. Проблемы с конфигурированием. Из-за своих особенностей алюминиевые детали получаются более «пухлыми» по размерам чем стальные. Этот эффект хорошо представляет любой человек, который сравнивал велосипедные рамы из стали и алюминия. Но у велосипедов это не является проблемой, а вот в производстве автомобилей хлопоты создает. Толстые стойки ухудшают обзор, толстые усилители сокращают пространство в салоне и так далее. Да, именно эти проблемы можно решить за счет конструкторской планировки, но они накладывают свои ограничения при разработке авто.

Алюминий в авто сегодня

Минусы хорошо показывают, почему использования алюминия в производстве кузовов не стало подавляющим при всех его плюсах. Мы уже упоминали про алюминиевый Audi A8 1994 года, который оказался удачным. Компания захотела повторить опыт и сделала алюминиевый Audi A2, но если в дорогом премиум-седане легкий металл оказался кстати, то вот в массовом сегменте потребитель значительное увеличение цены не оценил даже при всех эксплуатационных плюсах машины.

Собственно, больше в массовом сегменте алюминий никто не использовал, но в премиуме ему находится место. Audi все также экспериментирует в этом направлении, понравился материал инженерам Jaguar и Land Rover, активно он используется и в топовых Tesla, пикапах Ford и люксовых Cadillac. Правда, от идеи кузова полностью из алюминия инженеры отошли, во всех перечисленных авто используются комбинации легкого и тяжелого металлов. Так оказывается и выгоднее, и технологичнее. Также алюминий основной металл для изготовления спортивных автомобилей в единичных экземплярах, но это уже другая история.

Ожидать более частого использования алюминия в автомобилях сегодня не приходится. Его минусы менее критичными не становятся, тогда как появляются активные конкуренты. Сегодня в самых технологичных машинах алюминий начал вытесняться полимерными композитами. Современный карбон уже обгоняет по прочности многие металлы, при этом значительно легче даже алюминия, а вопрос коррозии у него отсутствует по определению. Правда, карбон тоже очень дорог, поэтому подходит только для премиум-авто. В среднем и массовом сегментах стальным кузовам сегодня ничего не угрожает. И материал дешевле, и технологии автоматизации отработаны, и с коррозией худо-бедно научились бороться. Так что как ни крути, а сталь все равно это главный материал для изготовления кузовов.

Автор — Александр Нечаев