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提到碳纖維和車,大部分人首先想到的可能會是F1賽車。碳纖維是一種超輕量、高強度的優異材料,也是昂貴的代名詞。在寶馬i3之前,從未有過一家汽車廠商在量產汽車上使用碳纖維材料,更遑論全碳纖維制作的車身。隨著架構和車身組成的發展,寶馬i3已經沒有任何細小零件,寶馬的管理層因此稱i3為“變革者”。那么,i3的車身結構到底隱藏著什么秘密呢?
在大部分車的車身和框架都是采用整體結構的時候,寶馬在i3上提出了模塊概念。構成i3的兩個模塊被稱為乘員模塊和行走模塊。行走模塊采用全鋁制底盤,構建出穩健的基礎,并在結構內集成有電池、動力系統、結構功能模塊和基礎碰撞模塊。乘員模塊則主要由一個高強度且極輕的CFRP材料(碳纖維強化塑料)制成的客艙構成。
這些由重量輕、強度大的材料(鋁和碳纖維)制成的模塊主要是為了降低i3的重量并提高它的效率。不過對于一般車來說,大量地使用鋁已經很少見了,更不要說使用碳纖維了。 copyright 123456
相比1525千克的328i Coupe和1455千克的128i Coupe,i3的整車重量僅為1270千克。因為輕,所以i3可以在容量僅為22千瓦時的電池帶動下跑出130公里的續航里程(尚未被美國環保局認證),而這在其他電動車上電池容量至少需要24千瓦時。
碳纖維究竟是什么?為何它如此重要呢?碳纖維是一種強度非常高、非常輕的材料,價格也非常昂貴。它被廣泛地應用在高強度質量比的汽車上,比如眾所周知的F1賽車。i3上使用的碳纖維材料被稱為碳纖維強化塑料,其中碳纖維全部由碳原子組成,而強化塑料則是用樹脂將碳纖維黏合后再用塑料加固,然后就可以用來制作車身了。
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碳纖維強化塑料不僅輕,還很堅固(是鐵的十倍),并且可以在碰撞時吸收巨大的能量。碳纖維強化塑料的特性使得i3在高速碰撞下依然可以保持車身不變形,即使車身被撞毀了,也能給車內乘員提供一個安全空間。
同樣因為乘員模塊的高強度特性,i3取消了B柱。其前門與A柱相連,后門與C柱相連,這讓人們上下車非常方便。 內容來自123456
碳纖維強化塑料量產的造價不菲,越大的車越是如此。為了降低成本,寶馬研究出一種新的制造工藝。i3的碳纖維制造工廠坐落在華盛頓摩西湖,由寶馬和西格里汽車碳纖維公司合資建成,年產量1500噸,占全球碳纖維強化塑料出產總量的10%。
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未經過強化的碳纖維制造需要大量的能量,因此要想真正做到降低成本,他們需要找到價格低廉的可再生能量來源。摩西湖加工廠設備全部是電力驅動,其能量供給來自于哥倫比亞峽谷大壩的水力發電廠。 內容來自123456
利用寶馬歷經十幾年而研發出的加工技術,碳纖維在瓦克斯多夫被壓成薄片,然后在蘭茨胡特和萊比錫(萊比錫工廠采用風力發電)被制成碳纖維強化塑料,其中關鍵的一步是通過高壓噴射液態樹脂(樹脂傳遞成型工藝)來黏合碳纖維。
i3行走模塊所使用的碳纖維強化塑料就是經此加工而成。與傳統的汽車架構相比,它所使用的零部件要少很多。
既然碳纖維強化塑料是由碳元素而不是金屬制成,那么是不是就能想當然地說這些碳元素是提取于可再生資源呢?事實上,西格里公司從未宣稱這些碳纖維強化塑料的原材料是可再生資源,只是說他們利用可再生能源來進行制造。這些碳纖維的原材料是聚丙烯腈——一種亞克力材料而非植物。
不過碳纖維材料卻能很容易地進行回收再利用。寶馬旗下的工廠可以在不破壞碳纖維的情況下去掉其中的黏合樹脂,然后將它們用來制作新的組件,但這是針對正常“退休”的車身而言。鑒于碳纖維相比鋼和鋁合金極差的可塑性,在受到足夠強烈的撞擊后,碳纖維就會變成一堆碎片。鋼制車身撞毀后可以再度熔煉,撞成碎片的碳纖維如何回收?不知道寶馬有沒有研究過這個問題。 (中國網) 內容來自123456