Journal 5
Reaktionerne på afsløringen af Polestar 1 sidste år var overvældende. Der var ingen tvivl at spore nogen steder, efter Polestar havde vist sin første komplette konceptbil frem. Det her var ikke en test.
Den perfekte balance
Her var et spændende nyt bilfirma med høje ambitioner. Lav, slank og med en slående atletisk fremtoning. Alle hos Polestar var enige om, at de smukke proportioner skulle finde vej til den første produktionsversion i 2019.
Men for at forblive tro med det originale design skulle der bruges avancerede materialer. Kulfiberen skulle ikke kun bruges til at holde proportionerne slanke og vægten nede, men også til at nå de ambitiøse målsætninger for bilens performance.
Men hvor udfordrende ville det være at arbejde i det materiale? Ville designerne og ingeniørerne kunne ramme det rigtige forhold mellem materialerne, og ville al den energi og tid være det værd?
Vi interviewede Zef van der Putten, Principle Engineer på Polestar 1 for at blive klogere.
Kulfiber og perfektion
Kulfiber anses stadig for at være et eksklusivt, kostbart og let materiale. De tre kvaliteter gør til gengæld også materialet til det perfekte valg til en bil, der bliver bygget op om banebrydende teknologi, fremtidsorientering og performance.
Kulfiber havde sin debut i Formel 1 for godt og vel 30 år siden, og selvom arbejdet med materialet var komplekst, var fordelene enorme. De mest åbenlyse fordele var dets lethed og styrke. Der gik ikke længe, før det var at finde i alle banebilerne, og snart fandt det også vej til de kommercielle high-end performance-biler. Materialets fremtid som en essentiel performance-del var herfra skrevet i – tja, kulfiber?
Spol 30 år frem i tiden og kulfiber-karosserier er blevet indbegrebet af banebrydende, højteknologisk performance som et materiale, der kan bruges til at mindske totalvægt, øge performance, sænke bilens tyngdepunkt og højne dens vridingsstivhed.
Det ses tydeligt hvorfor, når man inspicerer bilen nærmere. Det tager kun en enkelt tur rundt om bilen for at blive klar over, at her står et seriøst stykke ingeniørarbejde. Den øverste del af karosseriet samt dørene, forskærmene, kølerhjelmen og bagagerumsklappen er alt sammen lavet af CFRP (kulfiberforstærket polymer). Materialet har også gjort det muligt at konstruere den hypnotisk imponerende lave taglinje.
"Med en standard ståltagskonstruktion ville alle disse sektioner have været større – taget højere, ruderne mere oprejste. Ved at konstruere hele taget i kulfiber har vi gjort det muligt at skabe en lav, elegant taglinje", fortæller Zef.
Guldsmeden (Odonata Anisoptera), naturens svar på styrke og hurtighed. Finpudset gennem utallige generationer.
Dine øjne bliver automatisk ført langs linjen fra A-stolpen til C-stolpen. Men det er det usete, der fanger opmærksomheden: Et superstift præfabrikeret kulfiberrør er bagt ned i kulfiberstolpens to halvcirkelkonstruktioner. Delene er forbundet lateralt af tynde, lette og ultrastive krydssektioner, som også er lavet i kulfiber.
Og som om det ikke var nok, så er SPA-platformen blevet kraftigt omarbejdet, så der er blevet skåret 320 mm af akselafstanden og yderligere 200 mm af bagenden. Og ligesom alle andre store ingeniør-hold har vores også skelet til naturen for at finde inspiration. Cue, the "Dragonfly"* – et insektformet stykke kulfiber, som er kemisk bundet til chassiset. Vingefanget og maveregionen forbedrer vridningsstivheden radikalt på et af de kritiske punkter af karrosseriet mellem midtergulvet og den bageste del. Resultatet er slående: +45 % øget vridningsstivhed i chassiset.
*Et genialt udformet stykke CFRP, som er blevet kemisk bundet til stålundervognen, og som afstiver den traditionelt set svage overgang mellem midtergulvet og den bageste konstruktion. Hos Polestar går komponenten under navnet The Dragonfly.
Kemien mellem mennesket og materialet
Da han blev spurgt om, hvordan det var at arbejde med kulfiberen på projektet, havde Zef følgende at sige:
"En af hovedudfordringerne var at lære materialet at kende. Vi ville have den perfekte løsning til Polestar 1'eren, og vi var klar til at gøre alt for at finde den. Vi har lært meget, og selvom alt ikke gik helt som planlagt, så er det ofte de overraskende øjeblikke, man lærer mest af. Processen har resulteret i et meget højt niveau af præcision og finish".
Efter at have lært materialet godt at kende, gik Polestars ingeniører i gang med at definere og kontrollere alle de andre parametre – heriblandt at tage kritiske beslutninger om, hvilke fibre og resiner, der skulle bruges, og hvordan de forskellige sektioner skulle samles og lakeres.
Teamet lærte også at beskrive materialet digitalt, så der kunne foretages CAE(Computer Aided Engineering)-udregninger på delene til tests og evalueringer. Af erfaring vidste de også, at kulfiber opfører sig på forskellig vis i forhold til eventuelle kraftpåvirkningers retninger. Derfor blev der foretaget draperingssimuleringer for at kunne forudsige, hvordan materialet ville opføre sig i virkeligheden.
Fordelen ved alle de smarte modeller? De forskelligrettede vævninger i materialet er specifikt placerede i bilen for at modvirke kraftpåvirkninger og øge styrken under forskellige kørselsforhold.
Vi havde høje forventninger til bilens performance og "lave" forventninger til dens dimensioner og vægt. Det har krævet en hel masse research, analysering, test og en del tænkepauser at komme hertil. 230kg, så meget vejer den mængde materiale, vi har fjernet, ved at integrere kulfiber i den øverste del af karosseriet. Dermed bliver batteriernes vægtforøgelse fuldkomment opvejet.
Imponerende.
Realisering af et design
Designkonceptet og udførelsen af det er yderst vigtigt for ethvert brand. Eftersom Polestar 1'eren var den første bil til at komme ud af Polestars garage, var det vigtigt, at den kom med statement og var en visualisering af brandets designsprog.
Ifølge Zef spillede materialet i starten ikke nogen særligt stor rolle. Det var først senere, da det kom til overfladebehandling og integrering af detaljer, at forskellene blev gjort klare. Kulfiberen tager designet til et helt nyt niveau. Begrænsninger, såsom pressedybde, er ikke længere noget problem. Det giver designerne frihed til at skabe meget mere dramatik med overfladerne – eller lade være.
"Hvis vi havde arbejdet i stål, ville kølerhjelmens overflade have været meget mindre dramatisk, end den er. Nu har vi i stedet været i stand til at forme bilen mere som en skulptur, og har kunnet lave skarpere kanter på designdetaljerne – det giver bilen et mere teknisk og finpudset look", tilføjer Zef.
Han fortsætter: "Med kulfiber i mindre produktioner kan meget af det klares i hånden. Så det er altid muligt at finde løsninger, du kan snakker med din leverandør om at gøre noget anderledes for at komme til det rigtige resultat. Proportioner og fremtræden er altid meget vigtigt i ethvert design, og vi er selvfølgelig ovenud tilfredse med resultatet".
Det er noget helt andet at lakere kulfiber i stedet for stål. I jagten på den rigtige farve og finish stillede vi teamet en udfordring om at opnå perfektion.
Det er overfladen, der tæller
Et eksklusivt og kostbart materiale som dette kræver ekspertbehandling gennem alle processer. Materialet krævede også en del eksperimentering og øvelse med lakeringen af Polestar 1.
"Enhver bildesigner ved præcis, hvad de skal gøre – og ikke gøre – når de arbejder med stål i bilerne. Men det her er helt anderledes. Alt virker lige pludseligt muligt", fortalte Zef.
Det er noget helt andet at lakere kulfiber i stedet for stål. Alle dele kommer fra leverandøren behandlet med en grunder, og i jagten på den rigtige farve og finish stillede vi teamet en udfordring om at opnå perfektion.
Det samme gælder kvalitetskontrollen. Her bliver falkeblikkene fra specialteknikerne rettet mod enhver lille detalje for at påvise urenheder og misfarvninger i lakeringen – hvis de altså var der. Med kulfiber skal der benyttes nogle helt andre kvalitetskriterier. Som med alt andet Polestar, så er ambitionerne høje og alle knokler for at finde den bedste måde at arbejde med materialet på.
Når sikkerhed er lig med performance
Polestar har foretaget udførlige tests for at sikre, at de hårde krav til Polestar 1'erens sikkerhed og holdbarhed bliver overholdt. Det er udfordrende at samle kulfiberdelene med stålplatformen. Stål er mere elastisk end kulfiber, så for at sammensætte de to materialer var Polestar nødt til at benytte specialudviklet klæbemiddel, som kan klare de forskellige bevægelsesmønstre fra stålet og kulfiberdelene. Zef forklarer at:
"Udfordringen ligger i, at kulfiberen er et lineært skørt materiale, og traditionelt set bruger bilkonstruktioner materialer, som deformerer, før de går i stykker (som stål). Kulfiber opfører sig til gengæld på forskellige måder alt efter kraftpåvirkningens retning".
Det færdige resultat er en Polestar 1 med nogle af verdens bedste egenskaber inden for sikkerhed ved ulykker og holdbarhed. Sammenføjningen af kulfiberkarosseriet og stålplatformen giver Polestar 1'eren det bedste fra begge verdener i forhold til kørekarakteristik og sikkerhed.
Detaljerne set i bakspejlet
Når man ser tilbage, er kulfiberens styrke et rigtig godt brugsargument. Det er i den grad højteknologisk, og det kræver stadig et rigtig godt håndværk og en hel del opmærksomhed at få materialet helt rigtigt. Når det lykkes, står man til gengæld tilbage med et specialiseret og sofistikeret designprodukt, som er umuligt at ignorere. Dine perspektiver ændrer sig. Du kører hånden hen over bilen og kan med det samme fornemme, at det ikke er maskinpressede plader, dine hænder rører ved, men kulfiberdele som er sat med håndværksmæssig præcision. Du ved også at hver eneste del er færdiglavet af hænder med sans for detaljerne. Tilsammen giver det dig den der helt særlige følelse indeni.
Hver eneste del er sat med håndværksmæssig præcision og færdiglavet i hånden.
Er kulfiber en del af fremtiden? Det er et svært spørgsmål, for der er mange faktorer, som skal afklares af et team, før de kan svare. Men én ting er sikkert: Der er mange steder på en bil, hvor kulfiber kunne høre hjemme, og fordelene er udfordringen værd. Skulle materialet blevet mere udbredt i fremtiden, er det også betryggende at vide, at mange leverandører allerede er på udkig efter metoder til at genbruge materialet. Genbrugsmuligheden var en af de styrende faktorer i beslutningen om at bruge kulfiber på vores Polestar 1.
Så lykkedes det teamet at finde den rette balance og samtidig forblive tro mod Polestar-filosofien: ingen kompromis, ingen genveje?
Det kunne se sådan ud… og mere til.
Kulfiber er en af vores banebrydende teknologier og kun én ud af mange.
Polestar 1 er en elektrisk performance-hybrid, en eksklusiv bil, som forener elektrificeringen med enestående performance, smukke proportioner, udsøgt håndværk og innovative teknologier. Hver eneste del er udviklet og udvalgt med omhu. Brugen af kulfiber er blot et enkelt område, som demonstrerer, hvor seriøse vi er om at gøre Polestar 1'eren til en kompromisløs bil.
Lynlærdom – Kulfiber og Polestar 1:
- 1.Vægt. Hele 230 kg er blevet sparet væk ved at bruge kulfiber sammen med SPA-chassiset.
- 2.Stivhed. Øget vridningsstivhed fra 22 Nmm-2 til 32 Nmm-2. Det er +45 %.
- 3.Tyngdepunkt. SPA-undervogn i stål + kulfiberkarosseri sænker tyngdepunktet og giver fantastisk manøvredygtighed og performance.