汽车圈的变革者 碳纤维车身与轻量化领域

  编辑:landyliao
2015年11月02日 18:45来源于:大神养车
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车身设计可谓是一个厂商的核心技术,想要一部车开起来爽快,又要坐起来宽敞舒适,是一个非常高明的平衡之术,如果想要操控好的车体刚性,那么车身使用的钢材就越多,质量就越大,也会牺牲车内的空间。如果太过兼顾油

车身设计可谓是一个厂商的核心技术,想要一部车开起来爽快,又要坐起来宽敞舒适,是一个非常高明的平衡之术,如果想要操控好的车体刚性,那么车身使用的钢材就越多,质量就越大,也会牺牲车内的空间。如果太过兼顾油耗和车内空间,势必又会牺牲车体刚性。所以在车身技术中,想要突破这一僵局,势必需求一种强度高,质量轻,体积小的全新材料。今天我们要谈的就是,全新一代的7系是如何打破这一僵局的。

在高强度轻量化材料的选择方面,当今车厂们更青睐于铝合金,过往是用高强度钢,但是想过铝合金已经不能打破目前行业的顶尖水平,全新一代的7系作为此次汽车圈的变革者,在这方面并不满足于铝合金,而是复合碳纤维材料。借助这种材料,7系能够把车体技术达到全新的高度,让车子可以在驾驭与享受之间完美平衡,接下来让我们看看7系在这一方面是怎么做的。

首先让我们来了解一下什么是碳纤维

顾名思义,就是用碳交织而成的纤维

但它并不是用来做衣服的

它的各项材料性能指标惊人

可谓是未来的明星材料

在众多前端行业,复合碳纤维材料(以下简称碳纤维)都表现出很好的适应性和提升空间,如军用、航空航天、太空天梯甚至建筑行业,当然还有超跑领域都有很好的表现。采用碳纤维制造的飞机、卫星、导弹、火箭等飞行器,不但推力大,噪音小,而且由于其质量更轻,故动力消耗少,可节约大量燃料。

来看看这些有趣的数据:美国“北极星”导弹的固体发动机壳体(一级与二级)改用碳纤维之后,射程从2200Km提升到4600Km;世界上最小的无人机,如苍蝇般大小,主体由碳纤维制成,仅重106毫克。

太空电梯的概念最早来自1970年,装有货物的太空舱通过一根30公里长的特别牢固的缆绳送回地球。虽然缆绳很长,但其重量不会超过6公斤,需要极其苛刻的材料才能完成这项任务,从目前来说,碳纤维虽然还不能满足,但给了科学家不少希望,可以说碳纤维是太空电梯的奠基石之一。

汽车业界自然也不会放弃这块肥肉,比较为人所知的是超跑领域采用的碳纤维的单体壳车架,其重量无限接近一个成年人,其单体构造不仅拥有更大的强度和完整性,而且提供异乎寻常的尺寸精度,但遗憾是这些技术依然只能用于小批量的生产车型上,还无法把其大批量量产,不过这一技术僵局,被宝马的全新一代7系打破!

其实BMW最早采用碳纤维车身的是2011年推出的i系列新能源车型,新一代BMW 7系基于i系列车型的碳纤维车身打造了更高强度碳纤维车体。但与大部分企业所不同的是BMW并不是简单的将碳纤维作为金属覆盖件的替代品,而是将其融入到车身骨架的制造中。这种做法不仅增加了车身强度,也可以缩小骨架的体积,把更多的空间给予车内或者安装舒适性配置,这也是大型豪华车中,宝马7系目前独有的优势。

碳纤维材料也不像早期进入民用车领域那样仅仅只是作为装饰品而存在,BMW依靠新的工艺与金属和其他材料结合,赋予全新7系更轻但更强的骨架,同时因为车辆“骨架”的缩小,后排能够给乘客提供更多的乘坐空间,这是7系能够做到开起来爽快,坐起来舒服的秘籍。

相比上一代车型,全新BMW 7系最大减重达130公斤,轻量化工作不可谓不出色,这对新车型的动力表现和排放水准都有很大的提升。

高效动力历来被BMW提倡,贵为旗舰,BMW也绝不允许新车型油耗表现原地踏步,而是必须有更佳表现。以全新BMW 740 Li为例(依旧为3.0T+8AT),相比上一代车型百公里综合油耗降低16.7%,低至每百公里7.0升,而百公里加速度仅为5.6秒。取得这一成绩,碳纤维材料减重带来的成效绝对功不可没。

既然碳纤维这么好,为什么其他厂商不用?

答案是技术与生产门槛

宝马为了完成7系的碳纤维复合车身

自己就完成了全套工艺生产

因为碳纤维的生产工艺非常复杂。生产用于宝马汽车制造的碳纤维增强复合材料需要以下几个步骤:首先,生产聚丙烯腈纤维原丝——由西格里集团(宝马与西格里合资建立)生产。第二步,在摩西湖工厂将聚丙烯腈纤维转化为真正的碳纤维。

第三步,由位于德国瓦克斯多夫的第二个合资工厂将碳纤维加工成不同类型的编织材料。最后,这些碳纤维织物被运往兰茨胡特和莱比锡的宝马工厂,用于汽车零部件的生产。从BMW i车型的投产,意味着碳纤维材料首次大规模应用于量产车型。

在碰撞安全方面,也不要低估了碳纤维的能量。碳纤维的应用对需要承受较大压力的车身部件优化效果明显,以B柱为例,在碰撞中,碳纤维优化的B柱不会因为冲击而变形;相反,高强度钢和碳纤维的相互作用会分散冲击力,提升了车辆的安全性能。毕竟7系的“民用车中的装甲车”称号不是盖的。

解决了成本和技术研发之后,有了碳纤维大量应用的前提作为铺垫。好东西不再属于高高在上的超跑。新一代7系得益于更多碳纤维材料的应用,变得更省油、动力更强了,配合宝马一贯让人迷醉的操控功底,开起来也是非常称心如意,而全新的平衡点也让7系能够完美的兼顾了舒适性与操控性,宝马7系将不仅可以满足驾驶者的愉悦,还能满足乘坐者的舒适与享受,正所谓全新7系定义的“开宝马,坐宝马”。

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