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即要好,还得实惠,汽车豪门也不例外

人类对于机械操控的追求从未停歇,这也极大促进了包括汽车在内的各种机械科技的进步。就说说这汽车吧,为了增强人对这架机器的操控度,结合着省力省时等等“懒”字当头的出发点,各种智能科技应用层出不穷,当真要把汽车改造成一个能思考会撩人的机器人,看来Transformer变形金刚也总有一天会成真。这还不够呢,视汽车如生活必需品的当代人,需求怎么可能那么容易满足,就像衣服,要追求轻、薄、有范儿,汽车也一样,为了让汽车更轻,从内而外的,对于材料的研发一直在路上。

碳纤维,轻,且极具韧性,被汽车工程师们视为新一代造车材质的热门选择。各大汽车豪门不遗余力研发,并应用于量产车型。宝马已在这方面走在前列,其量产车型宝马i3因大量应用碳纤维而名噪一时。可就在前不久,宝马宣布将碳纤维车架改回铝合金材质。这,到底怎么回事呢?

什么是碳纤维?

碳纤维在汽车领域的应用率先从赛车开始,近年来在民用汽车中得到了广泛的应用。涂着清漆,故意露出深沉的黑色编织花纹的碳纤维组件已不单单只是为了看上去拉风,“高碳”之风越刮越烈。

碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。 碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为 23000~43000Mpa,也高于钢。但碳纤维材料也只是沿纤维轴方向表现出很高的强度,其耐冲击性却较差,容易损伤,所以在制造成为结构组件时往往利用其耐拉质轻的优势而避免去做承受侧面冲击的部分。

如此炫酷的材质有什么样的优点?

1.轻量化

碳纤维应用于汽车后,给汽车制造带来最明显的好处就是汽车轻量化,最直接影响的就是节能、加速、制动性能的提升。一般而言,车重减小10%,油耗降低6%~8%,排放降低5~6%, 0-100km/h加速性提升8-10%,制动距离缩短2~7m。

2.安全性

车身轻量化可以使整车的重心下移,提升了汽车操纵稳定性,车辆的运行将更加安全、稳定。碳纤维复合材料具有极佳的能量吸收率,碰撞吸能能力是钢的六到七倍、铝的三到四倍,这进一步保证了汽车的安全性。

3.舒适度

碳纤维复合材料具有更高的震动阻尼,轻合金需要9秒才能停止震动,碳纤维复合材料2秒就能停止,故碳纤维应用在汽车上,对于整车NVH(噪声、振动与声振粗糙度)的提升贡献同样很大,会大幅增强汽车行驶的舒适性。

4.可靠性

碳纤维复合材料具有更高的疲劳强度,钢和铝的疲劳强度是抗拉强度的30-50%,而碳纤维复合材料可达70-80%,因此汽车上应用碳纤维复合材料对于材料疲劳可靠性有较大提升。

5.提升车身开发水平

由于碳纤维复合材料可设计性比金属强,因此更易于车身开发的平台化、模块化、集成化。这样碳纤维车身及金属平台的混合车身结构对于传统汽车车身结构而言,可以做到模块化、集成化,大大减少零件种类,减少工装投入,缩短开发周期。

宝马集团为何放弃碳纤维技术?

拥有着如此吸引人的优点,向来是汽车碳纤维技术风向标的宝马为何会宣布将碳纤维车架改回铝合金材质,究竟是什么样的原因导致宝马集团作出如此艰难的选择呢?

主要原因是生产成本。不仅碳纤维复合材料生产成本较高,而且碳纤维复合材料的原材料成本也很高,另外与碳纤维配套的树脂体系主要是环氧类树脂,价格也较高。因此,尽管碳纤维比铝材质更硬更轻,但是为了与对手在轻质电动车上竞争并保持利润,宝马只有减少碳纤维材料的使用,改为成本相对较低的铝、钢等轻质材料,从而促进利润的提升。

碳纤维需要粘合在一起,每公斤花费约16欧元,而焊接普通钢每公斤还不到1欧元。宝马i3销量不景气的大部分原因就是由于大量使用碳纤维使其造价昂贵。宝马i3本来的销售主力就是以日常通勤为主,败给价格这样的显性优势是再正常不过了。因此,要让第二代的i3电动汽车,拥有更多的竞争优势,以全铝结构替代碳纤维车体来保存现有的开发基础和降低生产成本,这是它与雪佛兰Bolt、特斯拉竞争的市场策略。

或许汽车碳纤维技术目前存在着瓶颈,但小编相信汽车碳纤维技术广泛使用并不会是一个伪命题,宝马目前的调整相信也只是因企业利润问题而实施的权宜之计,技术进步是大势,我们需要的时间。

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