Pod stylową szatą nadwozia nowej Fiesty kryje się niezwykle sztywna konstrukcja wykonana z profili i elementów ze stali o podwyższonej wytrzymałości i stali o bardzo wysokiej wytrzymałości. Konstrukcja jest lżejsza niż w przypadku poprzednika, co czyni Fiestę ekonomiczniejszym i sprzyja ograniczeniu emisji CO2.
Pod stylową szatą nadwozia nowego Forda Fiesta kryje się niezwykle sztywna konstrukcja wykonana z profili i elementów ze stali o podwyższonej wytrzymałości (high-strength) i stali o bardzo wysokiej wytrzymałości (ultra-high-strength). Wszystko po to, aby w razie kolizji zapewnić skuteczną ochronę osobom we wnętrzu samochodu.

W konstrukcji nadwozia nowego Forda Fiesta zastosowano wyjątkowo dużą jak na samochód tego segmentu liczbę profili ze stali wysokowytrzymałych, walcowanych lub formowanych na zimno i na gorąco. Ponad 55% konstrukcji nadwozia zostało wykonanych ze stali o podwyższonej wytrzymałości, w tym ze stali dwufazowej o bardzo wysokiej wytrzymałości oraz ze stali szlachetnych z dodatkiem aluminium i boru.

Dzięki takim elementom konstrukcja nadwozia najnowszego Forda Fiesta jest sztywniejsza i bardziej wytrzymała niż kiedykolwiek dotąd. Warto zaznaczyć, że sam kształt nadwozia charakteryzuje się o 10% wyższą odpornością na działanie momentów skręcających niż poprzedni model Fiesty, co daje w efekcie wysoką sztywność klatki przedziału pasażerskiego, lepiej chroniącej osoby we wnętrzu.

Jednakże, mimo daleko idącego wzmocnienia struktury, konstrukcja nadwozia nowego Forda Fiesta jest lżejsza niż w poprzednim modelu. A to oznacza, że poprawy bezpieczeństwa nie osiągnięto kosztem obniżenia innych kluczowych parametrów pojazdu, jak np. zużycia paliwa czy emisji CO2.

„Wysoki poziom bezpieczeństwa jest bardzo ważną cechą nowego Forda Fiesta, jednakże drugim ważnym dla nas celem było obniżenie masy pojazdu - wspomina Bernd Liesenfelder, dyrektor działu konstrukcji nadwozi, Ford of Europe. „Zastosowanie stali o podwyższonej wytrzymałości, walcowanych lub formowanych zarówno na zimno jak i na gorąco, było kluczem do ograniczenia ciężaru i jednoczesnego zwiększenia sztywności, która była konieczna do uzyskania wymaganej wytrzymałości strukturalnej. Jesteśmy przekonani, że stosując te materiały w nowym Fordzie Fiesta wyznaczamy nowy standard dla segmentu samochodów małych”.

Wytrzymałość strukturalna nadwozia zwiększa bezpieczeństwo
Zgodnie z założeniami strategii bezpieczeństwa Forda stale o podwyższonej wytrzymałości są używane w tych elementach samochodu, gdzie odpowiednie wzmocnienie jest niezbędne do zagwarantowania określonej odporności zderzeniowej. Dotyczy to takich obszarów jak: płyta podłogowa, przednie podłużnice podwozia, belki poprzeczne z przodu, a także integralny, ultra sztywny pierścień wzmacniający boki nadwozia Forda Fiesta i chroniący przed skutkami zderzeń bocznych.

Materiały o wysokiej wytrzymałości posłużyły do wykonania bardzo sztywnych sekcji słupków środkowych i sztywnych sekcji progowych. Obciążenia związane z siłą zderzenia są przenoszone poprzecznie, za pośrednictwem belek poprzecznych podwozia, na drugi bok samochodu dla uzyskania korzystniejszego rozproszenia sił działających w chwili zderzenia.

Ów integralny pierścień wzmacniający boki nadwozia ma za zadanie przeciwdziałanie wgnieceniu boków nadwozia do wnętrza przedziału pasażerskiego i wspomaga zasadniczą konstrukcję nadwozia w odpowiednim pochłanianiu i rozprowadzaniu energii zderzenia, bez względu na to, czy mamy do czynienia ze zderzeniem czołowym, zderzeniem ukośnym czy uderzeniem w tył samochodu.

„Są tacy, którzy wierzą, że stopień bezpieczeństwa mierzy się wyłącznie liczbą poduszek powietrznych - komentuje Joerg Beyer, główny inżynier Fiesty. „My w firmie Ford staramy się przede wszystkim skonstruować niezwykle wytrzymałą konstrukcję nadwozia, która skutecznie chroniłaby kierowcę i pasażerów. Mając już taką sztywną strukturę nadwozia jako podstawowe zabezpieczenie, możemy przystąpić do szczegółowej optymalizacji naszego Inteligentnego Systemu Bezpieczeństwa dla danego modelu w celu zapewnienia odpowiedniego zachowania układów pojazdu w razie ewentualnego wypadku”.

Integralny pierścień wzmacniający boki nadwozia został wykonany poprzez wspawanie specjalnych profili ze stali o podwyższonej wytrzymałości w elementy sztywnej klatki bezpieczeństwa. Charakterystyka zderzeniowa całości została dopracowana przy wykorzystaniu specjalnych narzędzi umożliwiających komputerową symulację zderzeń, na długo zanim wykonano pierwsze prawdziwe próby zderzeniowe z udziałem prototypów Forda Fiesta.

Elementy składające się na pierścień wzmacniający boki nadwozia:
• słupki przednie. Odchudzone słupki przednie tworzą przednią część stylowego łuku dachu nowego Forda Fiesta. Słupki są wykonane z wysokowytrzymałej stali z domieszką aluminium i boru. Oba słupki przednie zapewniają odpowiednią odporność zderzeniową, przy stosunkowo niedużej grubości. Spełniają swoją funkcję ochronną, zachowując przy tym modny wygląd, jako ważny element „dynamicznej” stylistyki Forda Fiesta. Nie ograniczają przy tym pola widzenia kierowcy.
• słupki środkowe. Kolejne elementy wykonane ze stali z domieszką boru. O zwiększeniu ich wytrzymałości decyduje także specjalnie opracowany kształt przestrzenny. Zadaniem słupków środkowych jest zachowanie sztywności i zapobieganie wgnieceniu boków nadwozia do wewnątrz w razie zderzenia bocznego oraz zapewnienie integralności klatki bezpieczeństwa przedziału pasażerskiego w przypadku zderzeń z innych kierunków.
• profile progowe. Progi nowego Forda Fiesta to profile, na których osadzone są słupki środkowe. Zostały wykonane z wysokowytrzymałej stali dwufazowej, charakteryzującej się doskonałymi własnościami pochłaniania energii.
• wzmocnienia wewnątrz progów. Dla zoptymalizowania odporności zderzeniowej nadwozia w przypadku uderzenia w bok pojazdu, we wnętrzu profili progowych wspawane są odpowiednio ukształtowane wzmocnienia o zwiększonej odporności na działanie poprzecznych sił ścinających. Wzmocnienia te dodatkowo stabilizują profile progów i zapewniają dużo większą wytrzymałość w razie zderzenia bocznego. W założeniu konstruktorów, profil progowy oraz słupek środkowy mają funkcjonować jako jednorodna całość, przy czym w razie zderzenia bocznego słupek środkowy zachowuje swój kształt i nie zostaje oderwany od profilu progowego.
• boczny łuk dachu. Jeszcze jeden element wykonany ze stali dwufazowej. Oba boczne łuki dachu łączą się z przednimi słupkami, tworząc bardzo wyrazisty kontur dachu i jednocześnie zapewniając sztywne punkty mocowania dla słupków środkowych.
• dolna sekcja słupków przednich. Dolne części przednich słupków są ukształtowane ze stali dwufazowej o bardzo wysokiej wytrzymałości, klasy 600.

W procesie produkcji powyższe indywidualne elementy z różnych rodzajów stali o podwyższonej wytrzymałości są scalane w integralne podzespoły montażowe, które następnie są umieszczane w pojeździe podczas montażu nadwozia. Technologia ta zapewnia większą wytrzymałość całej struktury, a także wyższą precyzję samego montażu. Konstrukcja ta jest również lżejsza.

Nowa technologia montażu podzespołów tworzących boki nadwozia wymagała znaczących inwestycji w zakładach Forda w Kolonii i w Walencji. Jednakże, jak przekonuje Bernd Liesenfelder, inwestycje zwracają się w postaci zwiększonej efektywności produkcji i lepszej charakterystyki konstrukcji samego nadwozia: „Odkryliśmy zalety takiego „pierścienia wzmacniającego” podczas testów obejmujących zarówno zderzenia czołowe jak i boczne. Taka struktura „opasująca” pozwala ograniczyć do minimum odkształcenia otworów drzwi w przypadku zderzenia, wskazując zarazem na wysoką sztywność i integralność klatki bezpieczeństwa przedziału pasażerskiego”.

Szersze wykorzystanie stali o podwyższonej wytrzymałości
W innych kluczowych obszarach konstrukcji nadwozia nowego Forda Fiesta znajdziemy liczne kolejne elementy i profile wykonane ze szlachetnych stali o podwyższonej wytrzymałości.

W przednich podłużnicach i profilach poprzecznych podwozia wkomponowano strukturalne punkty, w których w razie zderzenia rozpoczyna się odkształcanie stref kontrolowanego zgniotu. To niezwykle istotna cecha konstrukcyjna, odgrywająca istotną rolę w pochłanianiu energii towarzyszącej zderzeniu. Utworzenie takich „punktów inicjujących” kontrolowane odkształcanie sprzyja utwardzeniu materiału dwufazowego, nadając mu zarazem cechy dobrego pochłaniania energii, z jednej strony i odporności na działanie sił odkształcających – z drugiej.

„Przednia część podłużnicy spełnia co prawda funkcję strefy kontrolowanego zgniotu. Jednakże chcąc uniknąć przeciążenia elementów mających chronić nadwozie, profil podłużnicy został tak skonstruowany, aby jednocześnie poddawać się i zarazem przeciwstawiać się siłom odkształcającym, ciągle zachowując znaczną sztywność, która powoduje zatrzymanie dalszego wgniatania karoserii do wewnątrz - tłumaczy Liesenfelder. „Nasi inżynierowie obrazowo nazywają to zjawisko strategią zgniot-gięcie-gięcie-gięcie”.

Belki wzmocnienia płyty podłogowej nowego Forda Fiesta zostały również wykonane ze stali dwufazowej, jako poprzeczne wzmocnienia podłogi. Profile te przyczyniają się do tłumienia i rozproszenia sił działających na nadwozie w razie uderzenia w bok pojazdu.

Tak szerokie zastosowanie stali dwufazowej zainspirowało konstruktorów działu nadwozi Forda do opracowania nowych technik projektowania. Ponieważ stal dwufazowa uzyskuje większą wytrzymałość w chwili tłoczenia, konstruktorzy podjęli wysiłek wyliczenia o ile ów wzrost wytrzymałości zwiększa ogólną wytrzymałość nadwozia. Mając bowiem dane o całkowitej wytrzymałości poszczególnych podzespołów i sekcji nadwozia, supernowoczesne komputery Forda dokonujące symulacji zderzeń mogły następnie przewidzieć i wyliczyć odporność zderzeniową całego pojazdu z daleko idącą precyzją.

Idąc dalej tym tropem, konstruktorzy nowego Forda Fiesta opracowali komputerową „mapę” wytrzymałości nadwozia, z uwzględnieniem parametrów wytrzymałościowych uzyskanych podczas kształtowania poszczególnych elementów i profili karoserii.

„Wykonanie takiej ‘mapy’ pokazującej wytrzymałość nadwozia pozwala nam lepiej zrozumieć korzyści ze stosowania stali dwufazowych i daje nam daleko większe możliwości prawidłowego przewidywania zachowania struktur nadwozia w razie wypadku. Właśnie tego rodzaju drobiazgowe analizy i obliczenia mamy na myśli ilekroć mówimy o dbałości o najdrobniejsze detale podczas projektowania nadwozia najnowszego Forda Fiesta - kontynuuje Bernd Liesenfelder.

Wzmocnienia poszycia dachu, drzwi oraz płyty podłogowej są wykonane z blachy wysokowytrzymałej stalowej o innych grubościach. Wśród wzmocnień znalazły się także belki wzmacniające ze stali z domieszką boru, ukryte wewnątrz drzwi w wersjach 3-drzwiowych Forda Fiesta.

Wraz z decyzją o zastosowaniu coraz większej liczby elementów ze stali o zwiększonej wytrzymałości i stali szlachetnych pojawiła się potrzeba dokonania dalszych inwestycji w bazę produkcyjną. Przede wszystkim wymagane było zainstalowanie nowych głowic w robotach spawalniczych, mogących spawać przy średnich częstotliwościach, wymaganych do uzyskania optymalnej jakości spoin w nowo wprowadzonych do produkcji blachach stalowych, a także wymiana głowic spawających przy częstotliwości 50 Hz (normalnie używanej do spawania blach ze stali normalnej jakości).

Źródło: www.samar.pl