文▍阮錦程
月初在三亞試駕新一代的寶馬7系,我發(fā)現(xiàn)了一件有意思的事情,直至讓我驚訝。
新一代7系的操控性提高了,車身靈活性很快讓我忘記是一輛D級(jí)豪華轎車,然后它操控提升的一個(gè)主要原因是——車重。730Li領(lǐng)先型的車重只有1830kg,甚至比全鋁車身的奧迪A8L 30FSI還要輕90kg,其中提到的“Carbon Core高強(qiáng)度碳纖維內(nèi)核車身”起到關(guān)鍵的作用。
新7系的B柱上均有一個(gè)Carbon Core高強(qiáng)度碳纖維內(nèi)核標(biāo)志
碳纖維這種逆天的材料,竟然被用于加固新7系的車頂橫梁結(jié)構(gòu)以及B柱和C柱、底部側(cè)圍、中央通道和后部支撐,這種比鋁還要輕30%的材料,與鋁、鋼一起強(qiáng)化了7系的車身剛性,同時(shí)比上一代減重達(dá)到130kg 。
碳纖維這么牛,說(shuō)出來(lái)嚇?biāo)滥?/span>
碳纖維(carbon fiber,簡(jiǎn)稱CF),它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成,經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材,含碳量在95%以上的高強(qiáng)度材料。
F1賽車大量采用碳纖維,安全性非普通民用車相以相比
碳纖維這東西自從1981年被邁凱輪引入到F1賽車后,直到今天仍然是賽車和超級(jí)跑車最佳的制造材料。以F1賽車為例,除了引擎等極少數(shù)部分不得不采用傳統(tǒng)金屬外,在能夠使用碳纖維的地方都大量采用。保護(hù)車手安全性的單體殼、車身殼體、懸掛部件,甚至是變速箱外殼等等,都采用了這種世界上最好的造車材料。
邁凱倫是同級(jí)別超跑中唯一采用完整的碳纖維單體殼車架
與數(shù)百萬(wàn)一輛造價(jià)的F1賽車一樣,超級(jí)跑車們也紛紛用上碳纖維。但是由于這種材料造價(jià)仍然太貴,所以只有最頂尖的超跑才會(huì)用碳纖維來(lái)打造單體殼車身,例如法拉利目前用在LaFerrari上面,而488 GTB級(jí)別的車體只能給你鋁合金了。
邁凱倫MP4-12C是同級(jí)別超跑中唯一采用完整的碳纖維單體車架,這無(wú)論在減重、堅(jiān)固性、安全和耐用方面都更劃算。不過(guò)一輛MP4-12C的替代車型,被認(rèn)為是性價(jià)比“超高”邁凱倫625C,售價(jià)也要349.8萬(wàn)元起。
7系碳纖維與康師傅牛肉面里的牛肉,誰(shuí)更多?
寶馬7系雖然也是頂級(jí)豪華車,也還不是超跑那種不計(jì)成本的車,那么它的“Carbon Core高強(qiáng)度碳纖維內(nèi)核車身”是什么東西呢,它與康師傅牛肉面里的牛肉,誰(shuí)更多?
一個(gè)車身如何把它做得又輕又安全?其中有幾個(gè)位置的材料是很關(guān)鍵,例如A柱和B柱,還有車底的主梁等地方,以往這些部件都只能用最高強(qiáng)度的鋼材來(lái)打造,但高強(qiáng)度鋼材的密度大,重量方面會(huì)帶來(lái)壓力。
像奧迪ASF合鋁車身是一種高成本的方法,它要從設(shè)計(jì)開始就解決好車的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問(wèn)題,因?yàn)殇X相比鋼在高強(qiáng)度碰撞安全中會(huì)吃虧,但解決了就能帶來(lái)輕量化的飛躍。
奧迪S8上的ASF合鋁車身技術(shù),帶來(lái)輕量化的飛躍,但一直很少車廠跟進(jìn)
各大車廠除了奧迪和捷豹,都沒有在豪華轎車中采用全鋁車身,主要問(wèn)題還是成本和生產(chǎn)工藝,就連奧迪A6都是只采用鋼、鋁混合的結(jié)構(gòu)。其實(shí)奧迪一早就想到用鋼鋁混合結(jié)構(gòu)來(lái)造車,一方面可以有限地降低車重,另一方面保證了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和低成本。只是萬(wàn)萬(wàn)沒想到寶馬會(huì)更進(jìn)一步。采用了鋼、鋁和碳纖維的混合結(jié)構(gòu)來(lái)造車。
碳纖維材料被用于加固7系的車頂橫梁和縱梁
碳纖維材料被用于加固C柱結(jié)構(gòu)
加固中央通道結(jié)構(gòu)
在新一代 7系的車體框架中,碳纖維被有限地用于最重要幾個(gè)地方:加固車頂橫梁結(jié)構(gòu)以及B柱和C柱、底部側(cè)圍、中央通道和后部支撐,這些部件以往只能用高強(qiáng)度鋼材打造,換成鋼和碳纖維混合結(jié)構(gòu)后直接減輕50%以上重量,而且強(qiáng)度是鋼的7~9倍,最終7系比上一代減輕了130kg重量。
碳纖維除了減重,還明顯復(fù)優(yōu)化了7系的車身剛性,經(jīng)過(guò)碳纖維加固的B柱不會(huì)因?yàn)闆_擊而變形,而且由高強(qiáng)度鋼和碳纖維混合使用后會(huì)分散沖擊力,提升了車輛的安全性能。
寶馬哪里找來(lái)這么多碳纖維?
其實(shí)寶馬已經(jīng)不是第一次這么干了,之前在i3電動(dòng)和i8混合動(dòng)力車型中,碳纖維首次成為車身架構(gòu)的主要材料,寶馬甚至計(jì)劃將碳纖維的應(yīng)用于更多車型,例如未來(lái)X5及6系等車型都有望大量使用碳纖維,以便全面減輕車身重量。
i3是最早采用碳纖維乘員座艙的寶馬車型
但問(wèn)題的關(guān)鍵是,碳纖維仍然是非常昂貴的材料,而且它的生產(chǎn)工藝復(fù)雜導(dǎo)致產(chǎn)量不足。據(jù)戰(zhàn)略咨詢公司羅蘭貝格的數(shù)據(jù),碳纖維造價(jià)為每千克20美元,相比之下,傳統(tǒng)的鋼制材料造價(jià)不到每千克1美元,如何降低成本和大批量生產(chǎn)是最大難題。
碳纖維材料在沒有被加熱加壓制作之前,就像一塊布一樣柔軟
西格里汽車碳纖維公司摩西湖工廠,寶馬碳纖維都來(lái)自這里
寶馬之所以這么有底氣干這種事情,是因?yàn)樗缭?009年就與德國(guó)的西格里碳素公司(SGL)成立了專門生產(chǎn)碳纖維配件的合資公司。而在2014年,兩間公司宣布擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃,追加投資2億美元將碳纖維年產(chǎn)量提升了三倍。
2015年初完成擴(kuò)建項(xiàng)目時(shí)碳纖維的年產(chǎn)能由原來(lái)兩條生產(chǎn)線的3000噸,最終提升到六條生產(chǎn)線的9000噸,多出來(lái)的產(chǎn)能都讓寶馬7系這種銷量極高的車型消化掉。
寶馬的碳纖維需要經(jīng)過(guò)幾個(gè)步驟:
第一步:生產(chǎn)聚丙烯腈纖維原絲,由西格里和日本三菱人造纖維公司在日本大竹的合資公司生產(chǎn)。
第二步:由后來(lái)增加2億投資建成的摩西湖工廠將聚丙烯腈纖維轉(zhuǎn)化為真正的碳纖維。
第三步:由位于德國(guó)瓦克斯多夫的第二個(gè)合資工廠將碳纖維加工成不同類型的編織材料。
第四步:這些碳纖維織物被運(yùn)往蘭茨胡特和萊比錫的寶馬工廠,用于汽車零部件的生產(chǎn)。
寶馬這么干,引來(lái)小伙伴圍觀
碳纖維是一種終極的造車好材料,寶馬想出的這種方法,只在關(guān)鍵點(diǎn)用上碳纖維,可能為未來(lái)高端車型的制造指明了方向。
寶馬這么干已經(jīng)引起同行小伙伴的關(guān)注,之前西格里碳素公司首席執(zhí)行官科勒透露稱,該公司正與除寶馬外的多個(gè)車企討論碳纖維的供應(yīng):“大眾旗下的奧迪和蘭博基尼有意大量使用碳纖維零部件,通用汽車近期也暗示希望更多使用碳纖維,保時(shí)捷同樣對(duì)此很感興趣。”而且特斯拉之前也表示,寶馬生產(chǎn)的碳纖維強(qiáng)化車身部件“非常有趣”,討論潛在合作用于電池和輕量化零配件方面。
看來(lái)正當(dāng)車身材料從鋼材向全鋁合金轉(zhuǎn)變的過(guò)程中,有可能被這個(gè)半路冒出的碳纖維秒殺。