Kako BMW tka, peče i gradi karbonska vlakna serije 7

BMW je oklopni dio kokpita svoje sljedeće generacije serije 7 ugljičnim vlaknima poboljšao sigurnost i udaljio svoju veliku sportsku limuzinu od Mercedes-Benza i Audija kao najbolji, najsigurniji vrhunski automobil na svijetu. To je trijumf tehnologije, ali i logistike, u procesu proizvodnje ugljičnih vlakana koji se proteže od svijeta od Japana do države Washington do četiri lokacije u Njemačkoj. BMW koristi taj izrazUgljična jezgrakako bi se opisala sigurnosna ćelija koja okružuje putnički prostor koji koristi plastiku ojačanu karbonskim vlaknima (CFRP) zajedno s aluminijom i čelikom visoke čvrstoće.

Umjesto da izgradi kadu od karbonskih vlakana (putnička ćelija) koja bi bila skupa čak i u vozilu čija cijena kreće se u rasponu od 80 000 USD kad se isporuči ove jeseni, BMW liberalno pojačava ionako jaku metalnu / aluminijsku putničku ćeliju CFRP-om u kritičnom položaju mjesta. 15 pojačanja CFRP uključuju zaglavlje iznad vjetrobranskog stakla, pragove vrata, prijenosni tunel, cijevi i pramčane ojačane cijevi sprijeda i straga i slijeva udesno, B-stup između prednjih i stražnjih vrata, C-stup i stražnja polica za pakete. BMW vjeruje da su ugljična vlakna jedno od njih mnoge tehnološke prednosti koje ima serija 7.



P90081904



Japanske kemikalije, američka hidroelektrana započinju postupak

P90082374BMW koristi više partnera kako bi stvorio kemikalije, ugljična vlakna i tkane prostirke koje postaju supersnažne dijelove automobila u seriji 7 kao iBMW i3gradski automobil i BMW i8priključni hibridni sportski automobil. Proces je i kemijski i mehanički. U Otake-u, Japan, zajedničko ulaganje Mitsubishi Rayon Co. Ltd. iz Otake-a i proizvođača ugljičnih vlakana SGL Group iz Wiesbadena, Njemačka (zvano MRC SGL Precursor Co. Ltd., ili MSP), proizvodi poliakrilonitrilna (PAN) vlakna, termoplastična koji se naziva i prekursor. To je dugački niz organskih molekula povezanih atomima ugljika i oblikovanih na kalemovima. Isti poliakrilonitrilni spoj također čini odjeću; sve što se zove akril (ili Orlon, DuPontov naziv) je poliakrilonitril.

PAN vlakna prelaze Tihi ocean na mlaznim teretnim brodovima da bi postala stvarna ugljična vlakna. Dostavljaju se u peći SGL Automotive Carbon Fibre u Moses Lakeu, WA, 200 milja istočno od Seattla, regiji s obilnom, jeftinom hidroenergijom. (Ovo je još jedno zajedničko ulaganje, između BMW Grupe i SGL Grupe.) U prvom od dva koraka, tzvstabilizacija / oksidacija, PAN vlakna se izvlače kroz peći zagrijane na 200-300 ° C (390-590 ° F) oko sat vremena i apsorbiraju kisik iz zraka. Vlakna se više ne mogu lako topiti ili zapaliti.



Drugi korak, pougljenjivanje, postupak je visoke topline, na 1.000-3.000 ° C (oko 1.830-5.500 ° F). U zatvorenim pećnicama nema kisika. Vlakna gube glavninu svojih atoma koji nisu ugljik, a atomi ugljika orijentiraju se paralelno s dugom osi vlakna u čvrsto povezanim kristalima ugljika. Te su žice oko 95% ugljika i, kao što se može pretpostaviti, crne su. Također im je potrebna posebna obrada površine kako bi se osiguralo da se dobro vežu sa smolama i epoksidima. Također je potreban poseban tretman kako bi se zagađeni zrak napuštao iz pećnice.

Postrojenje u Moses Lakeu može iz šest proizvodnih linija godišnje proizvesti oko 9000 tona ugljičnih vlakana. To je najveća svjetska tvornica ugljičnih vlakana. Boeing koristi daleko više ugljičnih vlakana po 787 koliko gradi (trup, krila), ali gradi 10 aviona mjesečno u odnosu na procijenjenih 5.000 automobila serije 7.

S pacifičkog sjeverozapada materijal ugljičnih vlakana vozi još jedan mlazni teretni prijevoz do Wackersdorfa na jugu Njemačke, 100 kilometara sjeverno od Münchena i sjedišta BMW-a. To je još jedno zajedničko ulaganje SGL-BMW-a. U tvornici Wackersdorf ispadaju slojevi tekstilnih ugljičnih vlakana. Krpe od karbonskih vlakana isporučuju se u BMW-ove tvornice u Landshutu, Leipzigu i Dingolfingu u Njemačkoj, gdje se izrezuju, sloje, poravnavaju, oblikuju i zatim ukalupljuju u uber-jake CFRP dijelove.



BMW prag serije 7 u CF preši P90186315_highRes

Izrada dijelova: polako i stabilno pobjeđuje u utrci

BMW serija 7 iz 2016Na lipanjskim tehničkim brifingima za predstaviti novu seriju 7, BMW je otvorio svoju tvornicu Dingolfing, sat vremena sjeveroistočno od Münchena, kako bi pokazao posljednji korak svog procesa proizvodnje ploča od karbonskih vlakana: oblikovanje dijelova automobila. Vlakna od tkanine izrezana su na dimenzije gotovog proizvoda, stavljena u prešu, ubrizgana smola i pečena nekoliko minuta pod pritiskom. Na gornjoj fotografiji nalazi se prag vrata od karbonskih vlakana, namijenjen za sprečavanje bočnog bočnog udara bočnog dijela automobila.

Najzanimljiviji dio je B-stup (fotografija gore desno), bočni stup između prednjih i stražnjih vrata. Ovo je zapravo unutarnji i vanjski sendvič od metala, ugljičnih vlakana i više metala. Zahtijeva posebnu pozornost na postupak pečenja jer se temperature potrebne za stvrdnjavanje CFRP komponente približavaju temperaturama koje slabe toplinski obrađene metalne otiske. Tijekom završne montaže neki su dijelovi zalijepljeni za metalnu karoseriju, drugi su pričvršćeni vijcima. Cijev od ugljičnih vlakana koja prolazi duž A-stupa, krovne linije i C-stupa (tamna komponenta na fotografiji dolje) ugrađena je unutar čeličnog kanala.

U blizini presa za stvrdnjavanje u Dingolfingu, uzorci dijelova pričvršćeni su (na jednom kraju) na zid tvornice i posjetitelji su pozvani da pokušaju saviti CFRP dijelove i metalne otiske koji su uspjeli. Metalni otisci koji su bili dovoljno jaki da podstaknu svaki pad svijeta mogli bi se znatno uviti i malo saviti. CFRP dijelovi mogli su se jedva skrenuti ili uviti. Jednostavno se ne miču. Nije li posve teškoća ljudskog skretanja CFRP dijela s njegovom snagom sudara, nije potpuno jasno, ali čini se da je razlika između ugljičnih vlakana i čelika značajna.

BMW serija 7 LF okvir P90176663_highRes

Vrijeme, novac, kontrola procesa

Detalji od karbonskih vlakana - BMW serija 7 iz 2016. godineZa promatrača se postupak Dingolfinga oko konačne izrade CFRP ploče bitno razlikuje od gledanja otiskivanja metalnih ploča na mehaničkoj preši, a nekoliko ih se odvijalo svake minute. S CFRP-om svaki komad traje nekoliko minuta, počevši od nježnog baleta s robotima koji uklanjaju pripremljeni komad tkanine od karbonskih vlakana s pladnja, stavljaju ga u prešu, postupak prešanja i stvrdnjavanja, a zatim izbacuju komad. Malo je buke, dok preše za mehaničko žigosanje zaglušuju. Preše zauzimaju puno prostora, premda ništa poput peći koje se koriste na Moses Lakeu.

Povremeno je u Dingolfingu radnik morao zaustaviti tisak da bi ručno premjestio komad ili ga uklonio kad se nije automatski izbacio. To još nije potpuno automatiziran postupak. BMW mora imati povjerenja u CFRP postupak i sposobnost da bude u koraku, jer će mu za izgradnju serije 7 trebati gotovo milijun komada ugljikovih vlakana od sada do kraja 2016. Dodajte seriju 5, a zatim seriju 3 i njihovi SUV ekvivalenti, a BMW bi trebao godišnje 10-20 milijuna CFRP komponenata.

U vrijeme kada gotovo svaki proizvođač automobila nudi prilagodljivi tempomat, otkrivanje mrtvog kuta i upozorenje na napuštanje trake - pokrajina najskupljih automobila prije deset godina - BMW ima tehnologiju koju konkurencija još nema, a kamoli da je nudi vozila 'gotovo kao-kao-u-BMW-u' koja napadaju premium tržište s daleko jeftinijim cijenama.

2016 BMW serije 7 LR 10_P90185599

Budućnost ugljičnih vlakana u automobilima

P90063256Ugljična vlakna koštaju oko osam puta više od čelika za isti dio, ali to predstavlja veliko smanjenje omjera troškova u posljednjem desetljeću, više od 30 dolara po funti naspram prilično stalnih 1 dolar po funti za čelik. Industrija pokušava smanjiti CFRP na 5 dolara po funti. Prije toga, CFRP je bio ograničen samo na haube ili krovne panele na vrhunskim sportskim serijskim vozilima, ili na razmetljive dijelove kao što su bočna ogledala ili obloge na konzoli.

Postoje istraživanja na jeftinijim načinima za daljnje smanjenje troškova CFRP-a iznad godišnje učinkovitosti proizvodnje. Vrijeme ciklusa za mnoge dijelove (u završnoj fazi) sada iznosi minutu ili dvije; prošlo je čak pola sata. Ako preša može ispasti CFRP dio svake tri minute (uključujući ugradnju, prešanje / stvrdnjavanje i uklanjanje), mogao bi izraditi 40 000 dijelova godišnje za svaku smjenu; 175.000 godišnje ako tisak neprestano radi.

Zalihe polietilena (PE) istražuju se kao sirovina i potencijalno mogu biti 30% jeftinije od poliakrilonitrila (PAN), dijelom jer polietilen troši manje energije u početnim fazama proizvodnje (peć). To bi omogućilo CFRP komponente u uobičajenim automobilima.

Putnički pretinac-bwm-i3Svaki američki proizvođač automobila istražuje ugljična vlakna i uspostavlja partnerstva. Također istražuju kompozite slične ugljičnim vlaknima, kao i aluminij. Kutija za baterije Chevrolet Spark Electric-a komponenta je vinil estera ojačana staklenim vlaknima koja je razvijena kada je Chevy naišao na poteškoće pri oblikovanju složenog dijela od magnezija kako su se bližili rokovi proizvodnje.

Kod BMW-a upotreba ugljičnih vlakana proširila se od ravnih ploča poput poklopca motora ili krova na BMW-u M3, do suvozačkih ćelija na BMW-u i3 EV / PHEV (fotografija desno) i BMW-a i8 do komponenata Carbon Core 7 serije. Izvještaji kažu da BMW planira voziti komponente od ugljičnih vlakana u svoju srednju seriju 5, a zatim u BMW seriju 3. Da BMW koristi toliko dijelova od ugljičnih vlakana u seriji 3 kao i serija 7, trebao bi proširiti proizvodnju CFRP-a deset puta, budući da prodaja serije 3 godišnje doseže više od pola milijuna vozila. Ako BMW uspije ubaciti ugljična vlakna u širok raspon modela i ako pokaže sigurnosnu prednost, to bi također mogla biti prodajna prednost u razdoblju u kojem se radi o ponudi jedinstvenoj za jednu marku.








Copyright © Sva Prava Pridržana | 2007es.com