CFRP材料顛覆汽車製造
- 發佈時間：2014-11-03 01:31:24 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
CFRP，即碳纖維增強複合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic )的縮寫。這種材料的特點是輕質高強，例如F1賽車、軍用直升機等很多部件都用這種材料製成。如今，許多汽車製造商開始將這種材料應用於汽車的生産當中。使用CFRP骨架帶來的好處不僅僅是輕量化，還顛覆了原有的汽車製造方法和材料採購。
當前，在CFRP應用領域領跑全球的是德國寶馬公司。該公司為純電動汽車“i3”選擇了熱硬化性CFRP作為骨架材料。i3的基本構造是利用熱硬化性CFRP製造上半部分的骨架，使其與鋁合金底盤合為一體。與鋼鐵質地相比，這種基本構造實現的輕量化效果高達350公斤。
寶馬公司的戰略，是從一開始就掌控上游材料即碳纖維的供應。它與德國的碳製品廠商西格裏集團合資，涉足碳纖維生産領域。之後，其合資夥伴西格裏集團為了確保碳纖維原料——聚丙烯晴纖維的採購，又與三菱麗陽成立了合資公司。這樣，寶馬就保證了自己碳纖維的供應。寶馬碳纖維工廠的年産能為9000噸，相當於2013年全球碳纖維需求的2成以上，這就避免了從外部採購可能遭遇的供貨不足。
寶馬公司的碳纖維在被依次加工成中間基材層壓板、預成型坯後，運往寶馬的蘭茨胡特工廠和萊比錫工廠，通過RTM法製成部件。RTM是把製成産品形狀的碳纖維預成型坯放入加熱後的模具內，在封閉模具的同時填充環氧樹脂進行硬化的成型方法。採用高速注射樹脂的方法， 寶馬的部件成型週期約為10分鐘。
通過上述方法製造的CFRP部件在每輛i3中約有150個，僅為鋼制框架部件數量的三分之一。這些部件隨後被連接到一起組裝成骨架。通常的車體組裝，是以點焊為主流，而CFRP骨架完全不用焊接的方法，而是使用膠粘劑——部件搬運、塗抹粘合劑、接合和組裝全部由車體生産車間內配置的大量機器人全自動完成。機器人按照標準的劑量，在要接合的部件上塗抹膠粘劑，部件之間在接合時隔開1.5mm的縫隙（膠粘劑填滿該縫隙）。這意味著車體組裝線的基本構成從根本發生了改變。
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