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碳纤维部件可终身追溯,铝合金告别气焊……揭秘宝马轻量化材料维修技术

钛媒体

图1

不管是出于风起潮涌的新能源车趋势,还是各个国家顶层设计中的环保理念,汽车的节能减排已经是车企面临的首要议题。

中低端品牌虽然没有额外的支出用于发动机改良或者优化风阻系数,但是发动机排量一般都不高,而高端品牌在标榜动力和性能的时候,就要兼顾各国的排放法规和燃油经济性,因此对于像宝马、凯迪拉克或者奔驰这样的一线豪华品牌来说,诉诸汽车的轻量化设计已经是一门重要功课。

而且,一个能够全面驾驭轻量化材料的标志,必然是从产线建设到车身设计再到售后维修,都拥有针对性的工艺。12月4日,在北京宝马的培训中心,这家车企就向外界展示了其针对碳纤维和铝合金等新型材料的全套维修技术。

模块化更换,新7系碳纤维部件可终身追踪

汽车轻量化设计中,宝马i系列无疑最为人乐道,宝马为了推行环保能源技术,为i系列专门开辟了一条产线,以尝试各种新型材料和设计。尤其是宝马i3,其使用了Life模块设计,除了底盘等部位少量使用了塑料之外,整个车身几乎全部运用了碳纤维复合材料。

关于碳纤维,钛媒体已经有多个篇幅来讲述这个材料的特性,其被誉为“黑色黄金”,密度比钢铁材料和铝合金材料都要轻很多。

一般来说,同一个汽车部件,如果是碳纤维复合材料制成,会比钢铁材料减轻50%,比铝合金减30%,而且不仅质量更轻,碳纤维复合材料的抗拉强度、屈服强度都要高于钢铁和铝合金等金属材料,因此会比钢铁材料拥有更好的耐撞击性、耐腐蚀等特性。

据了解,大面积使用了碳纤维复合材料的2016款纯电动宝马i3,其整车装备质量只有1390千克,每度电可行驶里程也接近8公里,高于同行业的5-6公里平均水平。

那么问题来了,大量使用碳纤维复合材料以后,车辆撞坏了该怎么维修?图2

宝马i3的碳纤维车架

“宝马i3采用了‘裁切式’维修方法。”宝马工程师陆正运告诉钛媒体,“车身在生产之初就采取了模块化的设计,以一个个碳纤维模块组建而成,如果发生损坏,也是按照生产时的粘合线路,进行分解更换。”

图3

i3车身上的一些裁切线

据介绍,i3的整个车身架构由大约150个碳纤维强化塑料组件组成,损伤之后,按照模块更换即可,这也为售后维修提供了便利性。

当然,还有一个问题是更换之后的碳纤维部件哪里去了?据了解,宝马会有外部的碳纤维材料回收合作企业,会将这部分材料进行再次加工,制作成强度不那么高,不一定达到汽车行业所需,但可以用于体育等其他行业的材料。

“实际上,宝马i3的整体设计理念理念就是环保,这辆车上使用的超过80%的材料都能够回收。”身为一辆i3车主,陆正运难掩对这款车喜爱。

公开信息显示,宝马目前全行业独家可做到大批量生产碳纤维车体的企业,它已经投入了5亿美元在全球搭建了4个碳纤维工程,而这些碳纤维复合材料除了用于i系列车型,在还有宝马7系上同样已经尝试运用。

“每家车企对碳纤维复合材料的认知和理解不同,宝马更希望将碳纤维复合材料用于车身结构中,以增强车身的结构强度。“陆正运向钛媒体表示,“但有些企业希望将碳纤维复合材料用于四门两盖,减轻部分重量,虽然效果不一定明显。”

据了解,宝马新7系的车身设计当中,不光应用了高强度钢,还有铝合金和碳纤维复合材料。”

图4

宝马7系的车架顶部、A柱等部位都使用了碳纤维复合材料

当然,碳纤维的应用方式与车企产线上的投入也有关系,宝马之所以能够将碳纤维复合材料用于车体结构件上,正是因为其为i3开辟了一条独立产线之外,又打造了一条钢铝、、复合材料混合的产线,而其他车企则囿于产线未能升级,暂时不能将碳纤维进行深入应用。

在碳纤维部件的维修上,i系列和7系的并无太大差别,唯一的不同是,在宝马7系上的应用的碳纤维部件需要追溯。“在出厂时会将应用在7系上的部件进行编号,这样就可以对这个部件进行终身追溯。”陆正运表示。

据介绍,这种“区别对待”是因为i系列上的碳纤维应用已经经过了验证,而7系因为由多种材料混合应用,需要对其中的特殊部件进行追溯,一旦需要,将可以知道这块部件在出厂时的生产信息,如当时的制作的环境温度、湿度、以及生产人员等。

实际上,这种部件编码制在国内诸多碳纤维部件生产企业的生产线上已经开始推行。大概,这就是强度高、耐挤压撞击、又耐腐蚀材料的“特权”吧

铝合金材料,胶粘铆接将全面替代气焊

碳纤维复合材料的维修奥义实际上就是“换”,那么铝合金这种同样是金属的材料呢?显然不能是不计成本的一味更换,但也不再是火星四溅的气焊。

据了解,宝马针对中国市场的用户,专门推出了一款云端互联的APP,可以在这款app上预约车辆的售后事宜,而通过这款app预约的售后服务,首先能够保障的就是原厂件和最新的维修工艺。

钛媒体现场了解到,针对结构件,宝马已经在自身的售后体系中全部推行胶粘铆接的维修工艺。传统的气焊技术虽然成本更低,但是会产生高温环境,只能适用于传统的钢铁材料,而对于铝合金等不耐高温的材料,则难以适用。

“与传统技术焊接相比,胶粘与铆接不仅让车身外观更加平整、操作能耗更低,抗拉强度更是提高了30%。”现场技术人员告诉钛媒体。

在实际演示中,用同样的力度同时挤压左右两边分别通过焊接和胶粘铆接维修的部位,结果焊接工艺的一侧破裂,而胶粘铆接一侧安全无恙。图5

同样力度挤压左右两侧,左侧为气焊,右侧为胶粘铆接

图6

气体焊接处已经裂开

“这是因为胶粘将抵挡横向拉扯的力,而铆接则可以抵挡纵向拉扯的力。”现场工程师告诉钛媒体,“更重要的是,这两种工艺都不会产生高温,可以适用于新型车身材料。”此外,据介绍,根据车身材料的不同,技师还需要掌握10余种胶粘工艺。

实际上,胶粘铆接已经不是一项新工艺,大部分高端车品牌都在推行,宝马的优势在于会提供多种型号的车胶,分别用于车顶、车门以及结构件等。图7

宝马新7系

当然,除了针对车身材料的维修,宝马的喷漆工艺也因为率先使用水性漆,并且“等待时间长”而为业内熟知。

据钛媒体了解,之所以宝马的喷漆时间长,是因为其标准喷漆工艺包括10道大工序,超过30个小工序,历经刮涂、打磨、喷涂等各种流程。图8

宝马6系的彩色水漆涂装

“BMW的喷漆技师要将漆膜厚度的误差控制在5微米之内,相当于一根发丝的1/16,这样才能还原漆面对车辆的保护和机械性能。”相关维修技师告诉钛媒体。

而且,宝马官方信息显示,宝马自2005年就率先在国内推行水性漆,其原厂水性漆超过70%的构成为水,与传统油漆高达84%的有机挥发物相比,每年可减少超过3500吨有机挥发物的排放,而喷涂作业采用无尘干磨替代传统水磨,每年也可减少约2万吨污水排放。

对于高端汽车品牌来说,其在推行一项新兴技术的过程中,不仅要面临研发端和生产端的挑战,在整个售后体系、客户体验以及产品可靠性的验证方面,都需要建立起完备的体系,由此可见,宝马在汽车轻量化技术上的投入决心。

来源:钛媒体

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