寶馬i3模塊化和碳纖維的奧秘

　　為最大限度減輕重量，寶馬i3使用了碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)打造車殼，同時(shí)，i3上已經(jīng)沒有任何細(xì)小零件，寶馬的管理層因此稱i3為”變革者”。那么i3的車身結(jié)構(gòu)上到底隱藏著什么秘密?

　　在大部分車的車身和框架都是采用整體結(jié)構(gòu)的時(shí)候，寶馬在i3上提出了模塊概念。構(gòu)成i3的兩個(gè)模塊被稱之為乘員模塊和行走模塊。行走模塊采用全鋁制底盤，構(gòu)建出穩(wěn)健的基礎(chǔ)，并在結(jié)構(gòu)內(nèi)集成有電池、動(dòng)力系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)功能模塊和基礎(chǔ)碰撞模塊。乘員模塊則主要由一個(gè)高強(qiáng)度且極輕的CFRP材料(碳纖維強(qiáng)化塑料)制成的客艙構(gòu)成。

寶馬i3車身構(gòu)架

　　這些由重量輕強(qiáng)度大的材料————鋁和碳纖維————制成的模塊主要是為了降低i3的重量并提高他的能量效率。不過對(duì)于一般的車來說，大量的使用鋁已經(jīng)夠少見了，更不要說碳纖維。

　　相比1525千克的328i Coupe和1455千克的128i Coupe，i3的整車重量僅為1270千克。更輕的重量可以減小汽車行駛時(shí)的能耗，所以i3可以在容量僅為22千瓦時(shí)的電池帶動(dòng)下跑出130公里的續(xù)航里程(尚未被美國環(huán)保局認(rèn)證)，這在其他電動(dòng)車上電池容量至少需要24千瓦時(shí)。

　　面我們一直提到碳纖維，碳纖維是什么?為何它如此重要呢?碳纖維是一種強(qiáng)度非常高也非常輕的材料，同時(shí)價(jià)格也很昂貴。它被廣泛地應(yīng)用在高強(qiáng)度質(zhì)量比的汽車上，比如眾所周知的F1賽車。i3上使用的碳纖維材料被稱之為碳纖維強(qiáng)化塑料，其中碳纖維全部由碳原子組成，而強(qiáng)化塑料是指在用樹脂將碳纖維粘合后再用塑料加固，然后就可以用來制作車身了。

　　碳纖維強(qiáng)化塑料不止是輕，還很堅(jiān)固————是鐵的十倍，并且可以在碰撞時(shí)吸收巨大的能量。碳纖維強(qiáng)化塑料的特性使得i3在高速碰撞下依然可以保持車身不變形，而即使車身被撞毀了，也能給車內(nèi)乘員提供一個(gè)安全空間。

　　同樣因?yàn)槌藛T模塊的高強(qiáng)度特性，i3上取消了B柱。前門與A柱相連，后門與C柱相連，這讓人們上下車變得很方便。

　　碳纖維強(qiáng)化塑料量產(chǎn)的造價(jià)不菲，越大的車越是如此。為了降低成本，寶馬研究出了一種新的制造工藝。i3的碳纖維制造工廠坐落于華盛頓摩西湖，由寶馬和西格里汽車碳纖維公司合資建成。工廠的年產(chǎn)量是1500噸，占全球碳纖維強(qiáng)化塑料出產(chǎn)總量的10%。

　　未經(jīng)過強(qiáng)化的碳纖維的制造過程需要大量的能量，因此要想真正做到降低成本，他們需要找到價(jià)格低廉的可再生能量來源。摩西湖加工廠設(shè)備全部是電力驅(qū)動(dòng)，其能量供給來自于哥倫比亞峽谷大壩的水力發(fā)電廠。

　　利用寶馬歷經(jīng)十幾年而研發(fā)出的加工技術(shù)，碳纖維在瓦克斯多夫被壓成薄片，然后在蘭茨胡特和萊比錫被制成碳纖維強(qiáng)化塑料(萊比錫工廠采用風(fēng)力發(fā)電。)。其中關(guān)鍵的一步是通過高壓噴射液態(tài)樹脂(樹脂傳遞成型工藝)來粘合碳纖維。

　　i3行走模塊所使用的碳纖維強(qiáng)化塑料就是經(jīng)此加工而成。與傳統(tǒng)的汽車架構(gòu)相比，它所使用的零部件要少很多。

　　既然碳纖維強(qiáng)化塑料是由碳元素而不是金屬制成，那么是不是就能想當(dāng)然地說這些碳元素是提取自可再生資源呢?事實(shí)上，西格里公司從未宣稱這些碳纖維強(qiáng)化塑料的原材料是可再生資源，僅僅是說他們利用可再生能源來進(jìn)行制造。這些碳纖維的原材料是聚丙烯腈————一種亞克力材料而非植物。

　　不過碳纖維材料卻能很容易地進(jìn)行回收再利用。寶馬旗下的工廠可以在不破壞碳纖維的情況下去掉其中的粘合樹脂，然后將它們用來制作新的組件。但這是針對(duì)正?！蓖诵荨钡能嚿矶?。鑒于碳纖維相比鋼和鋁合金極差的可塑性，在受到足夠強(qiáng)烈的撞擊后，碳纖維就會(huì)變成一堆碎片。鋼制車身撞毀后可以再度熔煉，撞成碎片的碳纖維如何回收?不知道寶馬有沒有研究過這個(gè)問題。