Kuidas BMW põimib, küpsetab ja ehitab 7. seeria süsinikkiudu

BMW soomustas oma järgmise põlvkonna 7. seeria kokpit süsinikkiuga, et parandada ohutust ja kaugendada oma suurt sport sedaani Mercedes-Benzist ja Audist kui maailma parimast ja ohutumast tippklassi autost. See on tehnoloogia ja ka logistika võidukäik süsinikkiust tootmisprotsessis, mis ulatub maailmast Jaapanist Washingtoni osariigini nelja Saksamaale. BMW kasutab seda mõistet Süsiniktuum kirjeldada sõitjateruumi ümbritsevat ohutusruumi, mis kasutab süsinikkiuga tugevdatud plastikut (CFRP) koos alumiiniumi ja kõrgtugeva terasega.



Selle asemel, et ehitada süsinikkiust vanni (reisipatarei), mis oleks kallis isegi sõidukis, mille hind algab sel sügisel tarnimisel vahemikus 80 000 dollarit, tugevdab BMW juba niigi tugevat metallist / alumiiniumist sõitjarakku CFRP-ga kriitilises olukorras kohtades. 15 CFRP tugevdust sisaldavad esiklaasi esiklaasi kohal, ukselävesid, ülekandetunnelit, eest-taha ja vasakult paremale katuse tugevdustorusid ja vibusid, B-samba esi- ja tagaukse vahel, C-samba ja tagumine pakiriiul. BMW usub, et süsinikkiud on üks 7. seerial on palju tehnoloogiaeeliseid .

P90081904

Jaapani kemikaalid, Ameerika hüdro käivitavad protsessi

P90082374BMW kasutab mitut partnerit kemikaalide, süsinikkiudude ja kootud mattide loomiseks, millest saavad 7. seeria ülitugevad autokomponendid. BMW i3 linnaauto ja BMW i8 pistikühendusega hübriidspordiauto. Protsess on nii keemiline kui ka mehaaniline. Jaapanis Otake'is toodab Otake'i Mitsubishi Rayon Co. Ltd. ja Saksamaal Wiesbadenis asuva süsinikkiust tootja SGL Group (nn MRC SGL Precursor Co. Ltd. ehk MSP) ühisettevõte termoplastset polüakrüülnitriili (PAN) kiudu. seda nimetatakse ka eelkäijaks. See on pikk orgaaniliste molekulide string, mis on süsinikuaatomitega ühendatud ja moodustatud poolidele. Sama polüakrüülnitriiliühend valmistab ka riideid; kõik, mida nimetatakse akrüüliks (või Orloniks, DuPonti nimi), on polüakrüülnitriil.



PAN-kiud ületavad reaktiivveokitega Vaikse ookeani ja muutuvad tegelikeks süsinikkiududeks. Need tarnitakse SGL Automotive Carbon Fibers ahjudesse Moses Lake'is, WA, 200 miili Seattle'ist ida pool, piirkonnas, kus on palju odavat hüdroelektrienergiat. (See on veel üks BMW Groupi ja SGL Groupi ühisettevõte.) Esimeses kahes etapis kutsuti stabiliseerimine / oksüdeerumine , tõmmatakse PAN kiud läbi ahjude, mis on kuumutatud temperatuurini 200-300 ° C (390-590 ° F) umbes tund, ja neelavad õhust hapnikku. Kiud ei ole enam kergesti sulavad ega tuleohtlikud.

Teine samm karboniseerimine , on kõrge kuumusega protsess temperatuuril 1 000–3 000 ° C (umbes 1 830–5 500 ° F). Suletud ahjud on hapnikuvabad. Kiud kaotavad suurema osa oma süsinikuaatomitest ja süsinikuaatomid orienteeruvad tihedalt seotud süsinikukristallides paralleelselt kiu pika teljega. Need stringid on umbes 95% süsinikust ja nagu arvata võib, on need mustad. Samuti vajavad need pinna eritöötlust, et tagada nende hea vaigude ja epoksiididega seondumine. Samuti on vaja spetsiaalset töötlemist, et muuta ahjust väljuv saastunud õhk kahjutuks.

Moosese järve rajatis suudab aastas välja tuua umbes 9000 tonni süsinikkiudu kuuelt tootmisliinilt. See on maailma suurim süsinikkiust taim. Boeing kasutab ehitatava 787 kohta (kere, tiivad) palju rohkem süsinikkiudu, kuid ehitab kuus 10 lennukit võrreldes hinnanguliselt 5000 7. seeria autoga.



Vaikse ookeani loodeosast jõuab süsinikkiust materjal veel ühe reaktiivlaevaga sõita Wackersdorfi Lõuna-Saksamaale, Münchenist 100 miili põhja poole ja BMW peakorterisse. See on järjekordne SGL-BMW ühisettevõte. Wackersdorfi tehas osutab tekstiilist süsinikkiust kihte. Süsinikkiust kangad tarnitakse BMW tehastesse Leipzigis Landshutis ja Dingolfingis Saksamaal, kus need lõigatakse, kihistatakse, joondatakse, vormitakse ja vormitakse seejärel ülitugevatesse CFRP osadesse.

BMW 7. seeria ukselävi CF-pressis P90186315_highRes

Osade ehitamine: aeglane ja püsiv võidab võistluse

2016 BMW 7. seeriaJuunil toimunud tehnilistel briifingutel tutvustada uut 7. seeriat , Avas BMW tund aega Münchenist kirdes asuva Dingolfingi tehase, et näidata oma süsinikkiust paneelide tootmisprotsessi viimast etappi: autoosade moodustamist. Riidest kiud on lõigatud valmistoote mõõtmeteni, asetatud pressi, süstitud vaikudega ja küpsetatud mitu minutit rõhu all. Ülaloleval fotol on näha süsinikkiust ukselävi, mis on mõeldud selleks, et auto külg ei saaks külgkokkupõrke korral sissepoole kummarduda.



Kõige intrigeerivam komponent on B-piilar (foto paremal ülal), külgpost esi- ja tagaukse vahel. See on tegelikult metallist, süsinikkiust ja muust metallist sisemine ja välimine võileib. See nõuab küpsetamisprotsessile erilist tähelepanu, sest CFRP komponendi kõvenemiseks vajalikud temperatuurid lähenevad temperatuuridele, mis nõrgendavad kuumtöödeldud metalli stantsimist. Lõpliku kokkupaneku käigus liimitakse mõned osad metallkere külge, teised on poltidega kinnitatud. Süsinikkiust toru, mis kulgeb mööda A-samba, katusejoont ja C-samba (tume komponent alloleval fotol), on paigaldatud terasest kanali sisse.

Dingolfingi kõvenduspresside lähedal kinnitatakse osade proovid (ühes otsas) tehase seinale ja külastajaid kutsutakse proovima CFRP-osade ja nende õnnestunud metallist stantside painutamist. Metallist tembeldusi, mis olid piisavalt tugevad, et ähvardada iga maailma krahhi, sai märkimisväärselt väänata ja natuke painutada. CFRP osi sai vaevu painutada või väänata. Nad lihtsalt ei liigu. See, kas inimese raskused CFRP-osa kõrvalepööramisel on seotud selle kokkupõrke tugevusega, pole päris selge, kuid süsinikkiudude ja terase erinevus näib olevat märkimisväärne.

BMW 7. seeria LF raam P90176663_highRes

Aeg, raha, protsessi juhtimine

Süsinikkiust detailid - 2016. aasta BMW 7. seeriaVaatleja jaoks erineb CFRP-paneeli lõpliku valmistamise ümber tehtud Dingolfingi protsess sellest, kui näete metallpaneelide surumist mehaanilisele pressile, mida iga minut ilmub mitu. CFRP-ga võtab iga tükk mitu minutit, alustades õrnast balletist, kus robotid eemaldavad ettevalmistatud süsinikkiust kanga aluse, asetavad selle pressi, pressimis- ja kõvendamisprotsessi, seejärel viskavad tüki välja. Müra on vähe, samas kui mehaanilised stantsimispressid on kõrvulukustavad. Pressid võtavad palju ruumi, ehkki midagi sellist, nagu Moosese järve ääres kasutatud ahjud.

Dingolfingis pidi töötaja iga natukese aja tagant peatama, et tükk käsitsi ümber paigutada või eemaldada, kui see automaatselt välja ei paisatud. See pole veel täielikult automatiseeritud protsess. BMW peab olema kindel CFRP protsessi suhtes ja suutma sammu pidada, sest 7. seeria ehitamiseks ajavahemikus 2016. aasta lõpuni on vaja peaaegu miljonit süsinikkiust tükki. Lisage 5. ja seejärel 3. seeria ning nende maasturiekvivalendid ja BMW vajaks aastas 10–20 miljonit CFRP-komponenti.

Ajal, mil praktiliselt iga autotootja pakub adaptiivset püsikiirusehoidjat, pimeala tuvastamist ja rajalt lahkumise hoiatust - kümmekond aastat tagasi kõige hinnalisemate autode provints -, on BMW-l tehnoloogia, mida konkurentsil veel pole, rääkimata sellest, et seda pakuksid “peaaegu sama head kui BMW” sõidukid, mis tungivad esmaklassilisele turule palju odavamate hindadega.

2016 BMW 7. seeria LR 10_P90185599

Süsinikkiu tulevik autodes

P90063256Süsinikkiud maksavad sama osa jaoks umbes kaheksa korda rohkem kui teras, kuid see tähendab viimase kümnendi kulude suhte tohutut vähenemist, rohkem kui 30 dollarit nael võrreldes terase üsna püsiva 1 dollariga nael. Tööstus laseb CFRP-i langeda kuni 5 dollarini naelast. Varem piirdus CFRP ainult tipptasemel sportlike tootesõidukite kapotite või katusepaneelidega või uhkeldavate detailidega nagu küljepeeglid või konsoolil olevad trimmipaneelid.

Uuritakse odavamaid viise CFRP-kulude edasiseks vähendamiseks, mis ületab iga-aastase tootmise efektiivsuse. Tsükli aeg paljudes osades (viimases faasis) on nüüd minut või kaks; see oli olnud koguni pool tundi. Kui press suudab CFRP-osa iga kolme minuti tagant välja pöörata (kaasa arvatud paigaldamine, pressimine / kõvenemine ja eemaldamine), võib see iga vahetuse kohta aastas valmistada 40 000 detaili; 175 000 aastas, kui ajakirjandus jooksis pidevalt.

Polüetüleeni (PE) varu uuritakse toorainena ja see võib olla osaliselt 30% odavam kui polüakrüülnitriil (PAN), kuna polüetüleen kulutab tootmise algstaadiumis (ahju) vähem energiat. See võimaldaks CFRP komponente tavaautodes.

Sõitjateruum-bwm-i3Iga USA autotootja uurib süsinikkiudu ja loob partnerlussuhteid. Nad uurivad ka süsinikkiust sarnaseid komposiite ja ka alumiiniumi. Chevrolet Spark Electricu akukarp on klaaskiuga tugevdatud vinüülesterkomponent, mis töötati välja siis, kui Chevy sattus tootmistähtaegade tekkimisel raskustesse magneesiumist keerulise osa kujundamisel.

BMW-ga laienes süsinikkiudude kasutamine lamedatelt paneelidelt nagu BMW M3 kapuuts või katus, BMW i3 EV / PHEV (foto paremal) ja BMW i8 reisijarakkudeni kuni 7. seeria süsinikusüdamiku komponentideni. Aruannete kohaselt kavatseb BMW juhtida süsinikkiust komponente oma keskmise suurusega 5. seeriasse ja seejärel BMW 3. seeriasse. Kui BMW kasutaks 3. seerias sama palju süsinikkiust osi kui 7. seeria, peaks CFRP tootmist kümme korda laiendama, kuna 3. seeria müük on aastas üle poole miljoni sõiduki. Kui BMW-l õnnestub saada süsinikkiudu laias valikus mudeleid ja see näitab ohutuse eelist, võib see olla ka müügieeliseks perioodiks, mil tegemist on ühe kaubamärgi ainulaadse pakkumisega.








Copyright © Kõik Õigused Kaitstud | 2007es.com