【汽車】從Carbon Cage看寶馬在碳纖維應用上的步伐
2021廣州車展上,寶馬旗下純電SUV車型——寶馬iX(詢底價|查參配)正式上市。先期上市版本為iX xDrive 50,官方指導售價84.69萬元。
這也代表著寶馬全面開啟電動化“新世代”的先鋒之作,正式和消費者見面,而碳纖維行業內為關注的就是寶馬iX 的Carbon Cage概念究竟是怎么一回事。寶馬汽車在幾大主機廠中,一直比較重視新材料的應用,很早以前(1999年)就研究碳纖維在汽車的應用,并形成自身的特點,2014年亮相的寶馬i3是一個里程碑。當然從i3/i8的LifeDrive結構,到7系的Carbon core,在這過程中寶馬花了大力氣,為了更好的了解碳纖維和研究如何用好碳纖維,甚至購買了碳纖維生產企業-西格里的股份。從從i3/i8的LifeDrive結構,到7系的Carbon core,再到目前iX 的Carbon Cage,說明寶馬汽車對碳纖維的了解進一步深入,他們已經不再追求好看的碳纖維,而是研究好用的碳纖維。當然后來(2017年)寶馬集團出售其合資企業——西格里汽車碳纖維有限兩合公司(德國)和西格里汽車碳纖維有限責任公司(美國)的股份,行業內哀嘆是不是寶馬要退出碳纖維應用,我還特地寫了如何看待寶馬出售西格里股份,分析了原因,指出寶馬i3是其研究碳纖維在汽車上的試驗品, 而且其車型的生命周期也快要結束了,而其主流車型7系因為碳纖維的應用,比上一代車型減重了130公斤。寶馬出售西格里股份從側面也證明了其掌握了核心技術,果然不就就推出了寶馬iX。言歸正傳,讓我們看看寶馬iX 的Carbon Cage是啥,Cage從字面看,就是籠子。碳纖維部件應用于車身的側圍、車頂框架、前圍、后窗框架、后圍等區域,正好形成類似于“籠子”的結構。具體來說,寶馬iX的碳纖維部件一共有7個,分別應用在頂蓋橫梁、A柱上邊梁、側圍加強件和尾部加強件,相比較從i3/i8的LifeDrive和7系的Carbon core結構,其碳纖維應用少了一些,但更偏實用。
A柱上邊梁等還是采用3D編織工藝預成型,包裹熱塑性泡沫,然后通過RTM工藝成型成型得到碳纖維復合材料部分,在包在金屬的材料中間,形成了一個三明治的結構,既保證足夠的強度和輕度,也保證了足夠的韌性。這就是Carbon core的核心。而該車型的碳纖維應用的亮點就是,利用原位聚合的熱塑性碳纖維復合材料。以前的車型中所使用的碳纖維部件都是熱固性復合材料,熱固性復合材料的不可逆性,使其回收成了一個大問題。利用己內酰胺原位聚合的熱塑性拉擠作為大跨度結構部分,尾端再進行熱成型得到結構連接部位,這種通過骨架設計得到更具競爭力的復合材料汽車結構是一種大膽的嘗試!寶馬ix的幾個碳纖維部件中,A柱碳纖維管、頂蓋橫梁是焊裝車間裝配,之后隨整車電泳;電泳之后,回到一個單獨的”焊裝“車間,拆下開閉件,安裝碳纖維側圍外板和尾部流水槽,涂膠+紅外加熱固化,終直接進入總裝車間。我們搞碳纖維復合材料的都知道,電泳的溫度高,復材過電泳有些麻煩,要找高Tg的樹脂,還是會造成麻煩。寶馬開發可過電泳的碳纖維復合材料將提高行業興奮點。寶馬ix用于車身側面、后部和頂部的極輕且抗扭性極強的碳纖維復合材料部件, 不僅增強了車身,同時還減輕了重量,成為寶馬iX 乘用車安全概念的核心要素,由此所實現的重量優化,進一步提高了汽車的靈活性。對這些創新材料和設計的合應用,增加了乘員艙的寬敞感和駕駛操控性。而寶馬從初的碳纖維改裝選配件,到量產車,到電動車平臺,不斷的創新,推進了碳纖維在汽車上應用的進步。










































