宝马利用经编碳纤维实现汽车轻量化(内含视频)

 

提及任重而道远的汽车轻量化问题,“碳纤维”这个名词似乎不能不说,坚固、轻盈和标志性纹理是人们对它的普遍印象。

今天我们就来聊聊这项并不算新奇的材料科技成果。

 

碳纤维如何实现汽车轻量化?

 

聊到碳纤维实现的汽车轻量化,首先要为大家澄清一个误区:别错把碳纤维与碳纤维增强复合材料混为一谈。

两者的关系就像面粉与干粮,即所有人都知道碳纤维原材料,但根据需求生产出高性能复合材料才是难点和关键点。

碳纤维几乎全部由“碳”构成(通常在95%以上)是一种纤维状的碳材料,复合材料通常会与树脂结合。

另外从称谓的角度来说:碳纤维(CarbonFiber)的英文简称是CF,而碳纤维增强复合材料的英文简称则是CFRP,比如国内上市的宝马i系列车型都是采用的CFRP,即碳纤维增强复合材料制造的车身主体。

▶全CFRP碳纤维增强复合材料驾驶舱

 

宝马如何利用CFRP打造汽车轻量化

 

宝马汽车是碳纤维领域走在前列的厂商,为生产碳纤维,宝马早在2009年就与德国的SGL Carbon SE成立了专门生产碳纤维配件的合资公司。

2014年,两家公司追加投资2亿美元将碳纤维年产量提升了三倍。碳纤维的年产能由原来两条生产线的3000吨,最终提升到六条生产线的9000吨,多出来的产能都让宝马7系这种销量极高的车型消化掉。

▶宝马在车体的主体估个架构上大量应用CFRP降低车重和加固车身

 

由于该项目的战略重要性,宝马做出了一项罕见的举措,即通过购买16%的股份来对抗大众汽车所购买的10%股份,从而保证其在位于德国威斯巴登制造商中的影响力。匡特家族的成员之一Susanne Klatten(宝马的大股东)也购买了SGL的27%的股份,所以宝马对这家公司的控制力远远超过其竞争对手。

在宝马汽车中有三十多种零部件使用了碳纤维复合材料(CFRP),分别有:车身、底盘、车顶、车门、头盖、引擎盖、尾翼、压尾翼、中控台、装饰条、仪表盘、传动轴、特殊动力传动系统、座椅、座椅套垫、前扩散器、尾扰流板、后扩散器、后视镜外壳、悬挂臂、前唇、侧裙、侧格栅、车用箱包、导流罩、A柱、遮阳罩、散热器面罩、侧护板、低位踏板、副保险杠等外部和车身、内饰和外饰配件等系统。

 

点击查看宝马CFRP(碳纤维增强复合材料)制造工厂

点击查看宝马CFRP(碳纤维增强复合材料)组装工厂

 

世界上主要的汽车厂商与碳纤维厂商之间也建立了很多合作,共同推进碳纤维复合材料在汽车轻量化领域的应用。

CFRP的基础 — 多轴向经编织物

 

对于未来汽车使用碳纤维实现量产工艺,目前的趋势是更多地选择碳纤维经编多轴向编织物作为加工的原材料。因为量产工艺,没有那么多时间去进行传统的铺层工艺。

以碳纤维展纤条带为基础的轻质经编碳纤维织物成为超轻碳纤维复合材料(CFRP)结构的首选。

多轴经编技术是一种包含机织和针织技术的纺织方法,由这种技术加工得到的织布通常称为非弯折织物。这种织物非常独特,同时非弯折纱线的取向有0°、90°和±30°到±60°之间的任何角度。

 

点击查看宝马i3碳纤维材料-多轴向经编织物

 

这种结构会使得纤维布及复合材料有相对较小的结构强度,预成形体容易变形,因此适合形状复杂的非结构件的制备。

卡尔迈耶高速经编机COP MAX 5正是生产轻质经编碳纤维织物的利器。此款设备生产的经编碳纤维织物,具备低克重高稳定性等特点,适用于航天航空、汽车行业和驾驶技术领域。

 

点击查看适用于生产碳纤维多轴向无屈曲织物的高性能经编机COP MAX 5

 

部分资料来源:严说一点,新材料在线

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