寶馬第一輛純電動i3已于去年駛出了位于德國萊比錫工廠的生產線,其科技含量最高的要數碳纖維增強復合材料(CFRP)車身,這種材料是由寶馬公司和西格里公司(SGL Group)聯合開發的,以基于聚丙烯腈的熱塑性紡織纖維為原材料,在一定的壓力和溫度下,轉化成極其細長的碳纖維絲線,其中每條碳纖維的直徑僅有0.007毫米,最后再經過相應的氧化和碳化處理,形成車身材料。
最初加工出的碳纖維細絲是以線束的形式呈現在我們面前的,而每條線束都含有上萬條絲,所以還需要對它們進行纏繞在線軸上的后續處理,為之后的裝運工作做好一切準備。
碳纖維材料被運往寶馬在德國瓦爾斯多夫的零部件加工廠,然后根據需要紡織成各種各樣的結構和樣式;接下來工作人員把這些半成品送往碳纖維增強復合材料沖壓車間,完成碳纖維軟性板材(類似坐墊、地毯)的制造。通過各種加工機械,碳纖維板材被切割成各種不同的大小和形狀,然后再利用熱處理或塑料粉末高壓粘合技術,把這些板件加工出立體構型。加工成型階段,每一次三個形狀完全相同的碳纖維板件要重疊在一起,這樣可以有效地降低在最終的樹脂傳遞成型過程中材料發生撕裂的可能性。
樹脂傳遞成型則是把高溫高壓的復合樹脂注射入模腔,浸透增強纖維材料、固化、脫模成型的技術,比傳統高耗時的烘箱固化技術要先進很多。
在過去的十多年時間里,寶馬公司一直致力于碳纖維增強復合材料產品和創新技術的研發,工程師們已經把產品的生產周期降低了一半以上,制造和原材料成本也減少了30%~40%。目前,工程師又有了進一步縮減碳纖維增強復合材料生產制造周期的新想法,但在i3的實際生產過程中也碰到了不少難題,可工程師沒有為之擔心,因為他們知道這是最終的成功所必須經歷的經驗積累階段。
寶馬的樹脂傳遞成型技術允許加工那些尺寸較小的部件,比如說車身側圍,再把它們粘結成一個更大的組分,最終在模具中結合成整體車身;這種技術把零部件的總數降低到傳統鋼制車身使用總量的三分之一。在樹脂傳遞成型階段之后,利用水激光切割技術完成碳纖維增強復合材料部件上的嵌入空和邊緣剪裁加工;接著在最新的全自動化車身車間中,所有部件進行過表面磨砂處理,增加粘附性后,結合為一個穩固整體。