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从Carbon Cage看宝马在碳纤维应用上的步伐

2021-12-25 16:113060
 2021广州车展上,宝马旗下纯电SUV车型——宝马iX(询底价|查参配)正式上市。先期上市版本为iX xDrive 50,官方指导售价84.69万元。
 
这也代表着宝马全面开启电动化“新世代”的先锋之作,正式和消费者见面,而碳纤维行业内为关注的就是宝马iX 的Carbon Cage概念究竟是怎么一回事。宝马汽车在几大主机厂中,一直比较重视新材料的应用,很早以前(1999年)就研究碳纤维在汽车的应用,并形成自身的特点,2014年亮相的宝马i3是一个里程碑。当然从i3/i8的LifeDrive结构,到7系的Carbon core,在这过程中宝马花了大力气,为了更好的了解碳纤维和研究如何用好碳纤维,甚至购买了碳纤维生产企业-西格里的股份。从从i3/i8的LifeDrive结构,到7系的Carbon core,再到目前iX 的Carbon Cage,说明宝马汽车对碳纤维的了解进一步深入,他们已经不再追求好看的碳纤维,而是研究好用的碳纤维。当然后来(2017年)宝马集团出售其合资企业——西格里汽车碳纤维有限两合公司(德国)和西格里汽车碳纤维有限责任公司(美国)的股份,行业内哀叹是不是宝马要退出碳纤维应用,我还特地写了如何看待宝马出售西格里股份,分析了原因,指出宝马i3是其研究碳纤维在汽车上的试验品, 而且其车型的生命周期也快要结束了,而其主流车型7系因为碳纤维的应用,比上一代车型减重了130公斤。宝马出售西格里股份从侧面也证明了其掌握了核心技术,果然不就就推出了宝马iX。言归正传,让我们看看宝马iX 的Carbon Cage是啥,Cage从字面看,就是笼子。碳纤维部件应用于车身的侧围、车顶框架、前围、后窗框架、后围等区域,正好形成类似于“笼子”的结构。具体来说,宝马iX的碳纤维部件一共有7个,分别应用在顶盖横梁、A柱上边梁、侧围加强件和尾部加强件,相比较从i3/i8的LifeDrive和7系的Carbon core结构,其碳纤维应用少了一些,但更偏实用。
 
A柱上边梁等还是采用3D编织工艺预成型,包裹热塑性泡沫,然后通过RTM工艺成型成型得到碳纤维复合材料部分,在包在金属的材料中间,形成了一个三明治的结构,既保证足够的强度和轻度,也保证了足够的韧性。这就是Carbon core的核心。而该车型的碳纤维应用的亮点就是,利用原位聚合的热塑性碳纤维复合材料。以前的车型中所使用的碳纤维部件都是热固性复合材料,热固性复合材料的不可逆性,使其回收成了一个大问题。利用己内酰胺原位聚合的热塑性拉挤作为大跨度结构部分,尾端再进行热成型得到结构连接部位,这种通过骨架设计得到更具竞争力的复合材料汽车结构是一种大胆的尝试!宝马ix的几个碳纤维部件中,A柱碳纤维管、顶盖横梁是焊装车间装配,之后随整车电泳;电泳之后,回到一个单独的”焊装“车间,拆下开闭件,安装碳纤维侧围外板和尾部流水槽,涂胶+红外加热固化,终直接进入总装车间。我们搞碳纤维复合材料的都知道,电泳的温度高,复材过电泳有些麻烦,要找高Tg的树脂,还是会造成麻烦。宝马开发可过电泳的碳纤维复合材料将提高行业兴奋点。宝马ix用于车身侧面、后部和顶部的极轻且抗扭性极强的碳纤维复合材料部件, 不仅增强了车身,同时还减轻了重量,成为宝马iX 乘用车安全概念的核心要素,由此所实现的重量优化,进一步提高了汽车的灵活性。对这些创新材料和设计的合应用,增加了乘员舱的宽敞感和驾驶操控性。而宝马从初的碳纤维改装选配件,到量产车,到电动车平台,不断的创新,推进了碳纤维在汽车上应用的进步。
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