碳纤维：宝马轻量化杀手锏？

大洪

　　
　　碳纤维：宝马轻量化杀手锏？
　　6月11日凌晨德国慕尼黑，5月13日正式接任宝马集团董事长的科鲁格首次向公众展示了碳纤维车身技术第六代BMW 7系。
　　科鲁格表示：第六代BMW 7系相比上一代车型最大减重达130公斤，并增强了整车的坚固与安全，成为大型豪华汽车市场智能轻量化的领导者，是首款采用智能激光大灯的车型。
　　

　　丁格芬7系诞生地
　　丁格芬工厂位于弗赖贝格穆尔德河畔，慕尼黑东北约110公里处。2015年7月1日，全新第六代BMW 7系在丁格芬工厂正式投产。自1977年至今，丁格芬工厂累计生产了逾160万台7系。平均每五辆BMW品牌汽车中就有一辆产自丁格芬工厂。是每一代BMW7系商务旗舰轿车的诞生地。丁格芬工厂产品阵列最广泛，共有17款车型在此生产。还为劳斯莱斯车型生产铝制车身。是宝马全球生产网络的一个组成部分。
　　丁格芬工厂负责人JosefKerscher表示：我们为全新BMW7系的生产做了充分的准备工作。为全新BMW7系产能提升搭建的生产结构及围绕轻量化结构和产品电动化投入的全新生产技术也将惠及在丁格芬工厂生产的其他车型。
　　超轻的高科技材料--碳纤维增强复合材料在全新BMW7系乘客舱框架中的应用。碳纤维材料比铝轻30%，比钢轻50%。
　　湿压法是将经过树脂浸渍的碳纤维编织物在润湿的状态下置入三维铸模中，然后进行压型和硬化处理。这样，就省去之前树脂传递模塑流程中需要的成型前干燥工艺。混压法是将树脂浸渍的碳纤维编织物在润湿的状态下和薄钢板一起置入铸模中，然后进行压型和硬化处理，形成钢和碳纤维的混合材料部件。这种混合材料部件的重量很轻，却能够提供最大程度的刚度和优秀的碰撞性能。两种流程都通过优化的生产工序实现了在极短的时间内低成本、大规模地生产碳纤维部件，每天最多可达数千件。丁格芬工厂负责人说。
　　外媒报道称，新7系车型上运用的轻量化技术，底盘所采用的碳纤维、铝材以及高强度钢等轻量化材料复合技术，再加上应用于其它关键部位的铝材料，新一代3系的整体重量将大幅降低。
　　宝马的目标是――截至2020年，将碳纤维车架的造价降低到与铝制车架同一水平。这一细节说明在五年为宝马运用新材料对成本的控制力己走在行业的前端。
　　白车身减130公斤
　　第六代宝马7系底盘所采用的碳纤维、铝材以及高强度钢等轻量化材料复合技术，目前没有其它公司能够生产。该技术能够将车身重量减少40千克，再加上应用于其它关键部位的铝材料，新7系的整体重量减少了130千克。
　　

　　全新BMW 7系采用大范围改进的V8发动机及BMW集团最新一代的直列六缸发动机。8档Steptronic手自一体变速箱标配组合。
　　在丁格芬工厂生产全新BMW 7系时，以独特方式将碳纤维增强复合材料与铝合金及高强度钢材相结合，将这种混合结构用于乘客舱。为实现这一独特的混合型结构，在生产中采用了全新流程。如首次采用封闭结构的碳纤维管作为车顶框架，利用了材料极高的强度和超轻的特性。提高乘客舱的扭转刚度，降低了车辆重心。
　　车身工艺突破是将超高强度热冲压钢材与碳纤维增强复合材料相结合，用于安全相关的区域。新型材料的使用，全新7系白车身重量减少了130公斤，相当于2个成年人的体重。
　　战略重要性
　　为生产碳纤维，2009年宝马专门与SGL成立了一家合资公司。由于项目的战略重要性，宝马通过购买16%股份对抗大众所购买的10%股份，从而来保证在位于德国威斯巴登的制造商的影响力。
　　宝马碳纤维转型始于丙烯酸线在日本定制，被拉伸缠绕在轴上，在超过200摄氏度的温度下烘烤约一个半小时，非碳原子会从纤维中分离出去。能够防止原料燃烧起来。经过加工后，形成碳晶体分子链。每根的细度是人体头发七分之一。再被分成多个纤维束，每束含有5万股纤维，远超过行业标准。从资源战略的角度，宝马与SGL已共建了世界一流资源生态圈。
　　

　　韧性指标
　　据咨询公司弗若斯特沙利文公司估算，使用碳纤维的成本每公里花费20美元。使用钢铁时为1美元。
　　从新一代宝马7系开始，宝马的主要产品的构造中将采用碳纤维材料。而钢铁不再是车辆韧性的衡量指标。
　　此前BMW i8和i3两款车型的投产，标志着宝马集团业已成为目前唯一掌握车用碳纤维复合材料大批量生产和制造技术的厂商。这是有史以来第一次，量产车型大规模应用碳纤维复合材料打造车身。
　　45度+90度
　　2011年夏天第一批纤维材料试运行生产，碳纤维的编织方法按照不同用途的要求有不同的纤维编织方法，包括平行纤维编织，45度角编织，以及90度角编织。制造部件时，还会根据车身上结构要求的不同，使用不同走向纤维织物的组合。组合好的碳纤维织布在模具中预压成型后，注入树脂，形成成品部件。最终量产。
　　宝马i3采用了碳纤维复合材料，用以保护乘客的生命安全。因采用碳纤维复合材料制成的部件有一定的弹性，可有效避免事故时的撞击力。而电池安装在铝制底盘上。宝马i3的重量比世界上最畅销的电动汽车日产聆风轻20%。这使车辆的0-100公里/小时加速时间仅为7.2秒，比日产聆风快4秒。
　　随之，新7系带来的最大成就是技术流程的工业化，i3车型带来了很多经验，碳纤维部件并非7系打造过程中的限制因素。加大碳纤维零部件在7系上的应用是一项成就，但这一技术应用于走量车型3系和5系上，是一项更大的挑战。在换代时提升这些车型的燃油经济性又是非常关键的，将使车型能够使用较小的发动机，及在插电式混动版本中安装电池。
　　宝马集团2020年前后将推出燃料电池车，该车有望归于i系列电动车子品牌。时间节点同第二代宝马i3电动车的产品周期吻合。
　　当前，宝马正与盟友丰田展开技术合作，涉及燃料电池领域。丰田已推出首款燃料电池车Mirai，但宝马并不急于投放燃料电池车产品。