Bagaimana BMW menjalin, memanggang, dan membangun Seri 7 serat karbon

BMW melapisi kokpit Seri 7 generasi berikutnya dengan serat karbon untuk meningkatkan keselamatan dan menjauhkan sedan sport besarnya dari Mercedes-Benz dan Audi sebagai mobil kelas atas teraman dan terbaik di dunia. Ini adalah kemenangan teknologi dan juga logistik, dalam proses pembuatan serat karbon yang menjangkau dunia dari Jepang hingga Negara Bagian Washington hingga empat lokasi di Jerman. BMW menggunakan istilah tersebutInti Karbonuntuk mendeskripsikan safety cell yang mengelilingi kompartemen penumpang yang menggunakan carbon fiber reinforced plastic (CFRP) bersama dengan aluminium dan baja berkekuatan tinggi.

Daripada membangun bak serat karbon (sel penumpang) yang akan mahal bahkan di dalam kendaraan dengan harga mulai dari kisaran $ 80.000 saat dikirimkan musim gugur ini, BMW dengan bebas memperkuat sel penumpang logam / aluminium yang sudah kuat dengan CFRP di kritis. tempat. Penguatan 15 CFRP termasuk header di atas kaca depan, kusen pintu, terowongan transmisi, tabung dan busur penguat atap dari depan ke belakang dan kiri ke kanan, pilar B antara pintu depan dan belakang, pilar C, dan rak parsel belakang. BMW yakin serat karbon adalah salah satunya banyak keunggulan teknologi yang dimiliki Seri 7.

P90081904



Bahan kimia Jepang, American hydro memulai prosesnya

P90082374BMW menggunakan banyak mitra untuk menciptakan bahan kimia, serat karbon, dan alas anyaman yang menjadi komponen mobil super kuat pada Seri 7 sertaBMW i3city ​​car dan BMW i8mobil sport hibrida plug-in. Prosesnya kimiawi dan mekanis. Di Otake, Jepang, usaha patungan Mitsubishi Rayon Co. Ltd. dari Otake dan produsen serat karbon SGL Group of Wiesbaden, Jerman (disebut MRC SGL Precursor Co. Ltd., atau MSP), memproduksi serat poliakrilonitril (PAN), suatu termoplastik itu juga disebut prekursor. Ini adalah rangkaian panjang molekul organik yang diikat oleh atom karbon dan dibentuk menjadi gulungan. Senyawa poliakrilonitril yang sama juga membuat pakaian; apa pun yang disebut akrilik (atau Orlon, nama DuPont) adalah poliakrilonitril.

Serat PAN melintasi Pasifik dengan kapal pengangkut jet menjadi serat karbon yang sebenarnya. Mereka dikirim ke tungku SGL Automotive Carbon Fibers di Moses Lake, WA, 200 mil sebelah timur Seattle, sebuah wilayah dengan tenaga air murah yang berlimpah. (Ini adalah usaha patungan lainnya, antara BMW Group dan SGL Group.) Dalam dua langkah pertama, disebutstablisasi / oksidasi, serat PAN ditarik melalui tungku yang dipanaskan hingga 200-300 ° C (390-590 ° F) selama sekitar satu jam dan menyerap oksigen dari udara. Serat tidak lagi mudah meleleh atau mudah terbakar.

Langkah kedua, karbonisasi, adalah proses panas tinggi, pada 1.000-3.000 ° C (sekitar 1.830-5.500 ° F). Oven tertutup bebas oksigen. Serat kehilangan sebagian besar atom non-karbonnya dan atom karbon menyesuaikan diri sejajar dengan sumbu panjang serat dalam kristal karbon yang terikat erat. String ini mengandung sekitar 95% karbon dan, seperti yang bisa ditebak, berwarna hitam. Mereka juga memerlukan perlakuan khusus pada permukaan untuk memastikan ikatannya baik dengan resin dan epoxies. Perlakuan khusus juga diperlukan untuk menghilangkan polusi udara yang keluar dari oven.

Fasilitas Danau Moses mampu menghasilkan sekitar 9.000 ton serat karbon setahun dari enam jalur produksi. Itu adalah pabrik serat karbon terbesar di dunia. Boeing menggunakan jauh lebih banyak serat karbon untuk setiap 787 yang dibuatnya (badan pesawat, sayap), tetapi mereka membuat 10 pesawat sebulan dibandingkan dengan perkiraan 5.000 mobil Seri 7.

Dari Pacific Northwest, bahan serat karbon mendapatkan satu kali perjalanan jet kargo ke Wackersdorf di Jerman selatan, 100 mil di utara Munich dan markas besar BMW. Ini adalah usaha patungan SGL-BMW lainnya. Pabrik Wackersdorf menghasilkan lapisan serat karbon tekstil. Kain serat karbon dikirim ke pabrik BMW di Landshut, Leipzig, dan Dingolfing, Jerman, di mana kain tersebut dipotong, dilapisi, disejajarkan, dibentuk dan kemudian dicetak menjadi bagian CFRP yang sangat kuat.

Pintu sill BMW Seri 7 di CF press P90186315_highRes

Membangun bagian-bagian: lambat dan mantap memenangkan perlombaan

BMW Seri 7 2016Pada pengarahan teknis bulan Juni kepada perkenalkan Seri 7 baru, BMW membuka pabrik Dingolfing-nya, satu jam di timur laut Munich, untuk memamerkan langkah terakhir dari proses produksi panel serat karbonnya: pembentukan suku cadang mobil. Serat kain telah dipotong sesuai dimensi produk jadi, ditempatkan di mesin cetak, disuntikkan dengan resin, dan dipanggang selama beberapa menit di bawah tekanan. Foto di atas menunjukkan ambang pintu serat karbon, yang dimaksudkan untuk menjaga sisi mobil agar tidak membungkuk ke dalam akibat benturan samping.

Komponen yang paling menarik adalah pilar-B (foto kanan atas), tiang samping antara pintu depan dan belakang. Ini sebenarnya adalah lapisan dalam dan luar dari logam, serat karbon, dan lebih banyak logam. Proses pemanggangan memerlukan perhatian khusus karena suhu yang diperlukan untuk mengeringkan komponen CFRP mendekati suhu yang melemahkan stempel logam yang diolah dengan panas. Selama perakitan akhir, beberapa bagian direkatkan ke bodywork logam, yang lain dibaut. Tabung serat karbon yang membentang di sepanjang pilar A, garis atap, dan pilar C (komponen gelap pada foto di bawah), dipasang di dalam saluran baja.

Di dekat mesin pemeras curing di Dingolfing, sampel suku cadang dipasang (di salah satu ujung) ke dinding pabrik dan pengunjung diundang untuk mencoba membengkokkan suku cadang CFRP dan stempel logam berhasil. Stempel logam yang cukup kuat untuk mengatasi setiap tabrakan di dunia bisa sangat terpelintir dan sedikit bengkok. Bagian CFRP hampir tidak bisa dibelokkan atau diputar. Mereka tidak bergerak. Apakah kesulitan manusia dalam membelokkan suku cadang CFRP terkait dengan kekuatan tabrakannya masih belum jelas, tetapi perbedaan antara serat karbon dan baja tampak substansial.

BMW 7 Series LF frame P90176663_highRes

Waktu, uang, kontrol proses

Detail serat karbon - 2016 BMW 7 SeriesBagi pengamat, proses Dingolfing di sekitar fabrikasi akhir panel CFRP sangat berbeda dengan melihat panel logam dicap pada mesin press, dengan beberapa yang diputar setiap menit. Dengan CFRP, setiap bagian membutuhkan waktu beberapa menit, dimulai dengan balet halus dengan robot mengeluarkan potongan kain serat karbon yang sudah disiapkan dari baki, menempatkannya di mesin press, proses pengepresan dan pengawetan, lalu mengeluarkan potongan tersebut. Suara bising kecil, sementara mesin press stamping mekanis memekakkan telinga. Mesin cetak memakan banyak ruang, meskipun tidak seperti tungku yang digunakan di Danau Moses.

Sesekali di Dingolfing, seorang pekerja harus menjeda pers untuk mengubah posisi bagian secara manual, atau melepasnya ketika tidak keluar secara otomatis. Ini belum merupakan proses yang sepenuhnya otomatis. BMW harus memiliki keyakinan dalam proses CFRP dan kemampuan untuk mengikutinya, karena akan membutuhkan hampir satu juta potongan serat karbon untuk membangun Seri 7 antara sekarang dan akhir 2016. Tambahkan Seri 5 lalu Seri 3, dan SUV mereka setara, dan BMW membutuhkan 10-20 juta komponen CFRP setahun.

Pada saat hampir setiap produsen mobil menawarkan cruise control adaptif, deteksi titik buta, dan peringatan keberangkatan jalur - provinsi hanya mobil termahal satu dekade lalu - BMW memiliki teknologi yang belum dimiliki pesaing, apalagi ditawarkan oleh kendaraan 'hampir sebagus BMW' yang merambah pasar premium dengan harga yang jauh lebih murah.

BMW 7 Series LR 10_P90185599 2016

Masa depan serat karbon di mobil

P90063256Biaya serat karbon sekitar delapan kali lipat dari baja untuk bagian yang sama, tetapi itu merupakan pengurangan besar dalam rasio biaya dalam dekade terakhir, lebih dari $ 30 per pon versus $ 1 per pon yang cukup konstan untuk baja. Industri menembak untuk menurunkan CFRP menjadi $ 5 per pon. Sebelumnya, CFRP hanya terbatas pada kap atau panel atap pada kendaraan produksi sporty kelas atas, atau untuk memamerkan barang-barang seperti kaca spion, atau panel trim pada konsol.

Ada penelitian tentang cara yang lebih murah untuk lebih memangkas biaya CFRP di luar efisiensi produksi tahunan. Waktu siklus untuk banyak bagian (pada fase terakhir) sekarang satu atau dua menit; sudah setengah jam. Jika mesin press dapat menghasilkan bagian CFRP setiap tiga menit (termasuk pemasangan, pengepresan / proses curing, dan pelepasan), mesin dapat menghasilkan 40.000 bagian dalam setahun untuk setiap shift; 175.000 setahun jika pers ditayangkan tanpa henti.

Stok polietilen (PE) sedang diteliti sebagai bahan mentah dan berpotensi 30% lebih murah daripada poliakrilonitril (PAN) karena polietilen menggunakan lebih sedikit energi pada tahap produksi awal (tungku). Itu akan memungkinkan komponen CFRP di mobil arus utama.

Kompartemen-penumpang-bwm-i3Setiap pembuat mobil AS sedang melakukan penelitian tentang serat karbon dan membentuk kemitraan. Mereka juga mencari komposit seperti serat karbon, serta aluminium. Kotak baterai Chevrolet Spark Electric adalah komponen vinil ester yang diperkuat serat kaca yang dikembangkan saat Chevy mengalami kesulitan dalam membentuk bagian kompleks dari magnesium karena tenggat waktu produksi semakin dekat.

Dengan BMW, penggunaan serat karbon diperluas dari panel datar seperti kap mesin atau atap pada BMW M3, ke sel penumpang pada BMW i3 EV / PHEV (foto kanan) dan BMW i8 hingga komponen 7 Series Carbon Core. Laporan mengatakan BMW berencana untuk memasukkan komponen serat karbon ke Seri 5 berukuran sedang dan kemudian BMW Seri 3. Jika BMW menggunakan bagian serat karbon dalam Seri 3 sebanyak Seri 7, maka BMW perlu memperluas produksi CFRP sepuluh kali lipat, karena penjualan Seri 3 lebih dari setengah juta kendaraan setiap tahun. Jika BMW berhasil memasukkan serat karbon ke dalam berbagai model dan itu menunjukkan keunggulan keamanan, itu juga bisa menjadi keuntungan penjualan selama periode di mana itu merupakan penawaran unik untuk satu merek.








Copyright © Seluruh Hak Cipta | 2007es.com