Как BMW производит углеродное волокно для автомобилей 7-й серии

Как BMW производит углеродное волокно для автомобилей 7-й серии

BMW покроют кабину следующего поколения 7-й серии углеродным волокном, чтобы повысить безопасность и вывести седан на новый уровень по сравнению с главными конкурентами в лице Mercedes-Benz и Audi. Это триумф технологии и революция в производственном процессе углеродного волокна, который охватывает весь земной шар – от Японии до штата Вашингтон. BMW использует термин «углеродное ядро (Carbon Core)», чтобы описать конструкцию вокруг салона, обеспечивающую безопасность, в которой можно найти армированный пластик из углеродного волокна (CFRP), алюминий и высокопрочную сталь.

Вместо того, чтобы строить целый корпус из углеродного волокна (что было бы дорого даже для машины, цены на которую стартуют с $80 000), BMW усилили и без того прочную металлическую структуру кузова. Укрепления включают дверные пороги, туннель трансмиссии, поперечные и продольные крепления крыши, стойку между передними и задними дверьми и многое другое. В BMW считают, что углеродное волокно может дать 7-й серии дополнительные преимущества и выведет модель в лидеры представительского класса.

Как BMW производит углеродное волокно для автомобилей 7-й серии

Для создания химических веществ, углеродного волокна и тканых ковриков, компания сотрудничала с несколькими партнерами. Процесс являлся химическим и механическим одновременно. В Отаке, Япония, совместное предприятие Mitsubishi Rayon Co. Ltd и производителя углеволокна SGL Group производило полиакрилонитрильные волокна (PAN), особый вид термопластика. Это длинный ряд органических молекул, связанных между собой атомами углерода и формирующих катушки.

Как BMW производит углеродное волокно для автомобилей 7-й серии

PAN-волокно пересекало Тихий океан на реактивных грузовых самолетах, чтобы стать настоящим углеродным волокном. Они доставлялись в печи SGL Automotive Carbon Fibers в Мозес-Лейк, штат Вашингтон, в 300 км к востоку от Сиэтла, регионе дешевой гидроэлектроэнергии. На первых двух этапах (стабилизации/окисление) волокна держатся в печи, нагретой до температуры 200-300 °С и поглощают кислород из воздуха. После этого волокна становятся гораздо устойчивей к плавке и воспламенению.
Следующий шаг это карбонизация. Она проводится при высокой температуре (1000-3000 ° С) в герметически закрытых печах. Там волокна теряют большую часть своих неуглеродных атомов, в то время как атомы углерода размещаются параллельно длинной оси волокна и формируют углеродные кристаллы. Эти полосы на 95% состоят из углерода, а их цвет абсолютно черный. После этого им требуется специальная обработка, чтобы хорошо взаимодействовать с краской и эпоксидными смолами. Специальная обработка требуется также для очищения загрязненного воздуха, выходящего из печи
Завод в Мозес-Лейк способен выпускать около 9000 тонн углеродного волокна в год на шести производственных линиях. Это крупнейший в мире завод по производству углеродного волокна. Boeing использует намного больше углеволокна для своих 787 (фюзеляж и крылья), но они выпускают только 10 самолетов в месяц, а BMW – 5000 автомобилей 7-й серии.

С Тихоокеанского Северо-запада материал транспортируется в Вакерсдорф, что на юге Германии в 150 км от Мюнхена и штаб-квартиры BMW. Завод в Вакерсдорфе формирует текстильные слоя из углеродного волокна, которые затем поставляются на воды BMW в Ландсхуте, Лейпциге и Дингольфинге , где из них делают запчасти. 

Как BMW производит углеродное волокно для автомобилей 7-й серии

Как BMW производит углеродное волокно для автомобилей 7-й серии

В июне, во время представления 7-й серии, компания показала завод в Дингольфинге, где происходит последний шаг производственного процесса – формирование деталей автомобиля. Там углеродное волокно вырезается, прессуется, обрабатывается смолами и, наконец, «печется» некоторое время под давлением.
Наиболее интересным компонентом является средняя стойка между передними и задними дверьми. На самом деле это многослойная структура из металла и углеродного волокна. Момент их производства требует особого внимания, так как нужно соблюсти правильную температуру, которая обработает углепластик и не повредит металлические компоненты. Некоторые компоненты приклеиваются, некоторые крепятся болтами. Трубка из углеродного волокна, проходящая вдоль передней стойки, крыши и задней стойки устанавливается внутри стального швеллера.

Как BMW производит углеродное волокно для автомобилей 7-й серии
Каждый кусок углепластика обрабатывается несколько минут, начиная с роботов, размещающих волокно на прессе и заканчивая процессом прессования и извлечения фрагмента. Во время производства деталей, работники должны останавливать пресс, чтобы вручную поменять позицию фрагмента или извлечь его, если он не извлекается автоматически. Так что это не совсем автоматизированный процесс, но BMW уверены в производстве, так как им нужно будет изготовить более миллиона углеродных деталей для 7-й серии до конца следующего года.  Добавьте к этому 5-ю и 3-ю серии, и им потребуется 10-20 млн. углепластиковых деталей в год.

Как BMW производит углеродное волокно для автомобилей 7-й серии

Углеродное волокно стоит примерно в восемь раз больше, чем сталь, но мы можем наблюдать значительное сокращение стоимости в последние 10 лет. Ранее углепластик использовался только для капотов, крыш на дорогих спортивных автомобилей производства или для аксессуаров, таких как боковые зеркала или покрытие или покрытие главной консоли.

Как BMW производит углеродное волокно для автомобилей 7-й серии

Изучается также возможности использования полиэтилена вместо полиакрилонитрила, что может быть на 30% дешевле, так как для производства полиэтилена нужно меньше энергии на первых этапах. Это позволит использовать углепластик в доступных автомобилях.

Как BMW производит углеродное волокно для автомобилей 7-й серии

BMW расширили использование углеродного волокна от плоских поверхностей (таких как капот) в BMW M3 до частей кузова в электрокаре/гибриде BMW i3 и BMW i8 и до углеродного ядра в 7-й серии. Сейчас появляются слухи, что BMW использует углепластиковые детали в 5-й серии, а затем и в 3-й. Для этого BMW придется увеличить производство в 10 раз, поскольку продажи 3-й серии превышают полмиллиона машин в год. Если у BMW получится сделать это и углеродное волокно покажет преимущества в безопасности, на какой-то период времени это может стать уникальной чертой марки.

Как BMW производит углеродное волокно для автомобилей 7-й серии

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top