Hogyan sző, süt és épít a BMW a 7-es szénszálból

A BMW a következő generációs 7. széria pilótafülkéjét szénszálzal páncélozta fel a biztonság javítása érdekében, és a nagy sportkocsi szedánját a világ legkiválóbb, legbiztonságosabb csúcskategóriás autójától a Mercedes-Benz és az Audi távolsága jellemzi. A technológia és a logisztika diadala is egy szénszálas gyártási folyamat, amely a világot Japántól Washington államig négy németországi telephelyig terjed. A BMW ezt a kifejezést használjaSzénmagaz utastért körülvevő biztonsági cellának leírása, amely szénszálerősítésű műanyagot (CFRP) használ alumíniummal és nagy szilárdságú acéldal együtt.

Ahelyett, hogy egy szénszálas kádat (utastér) építene, amely még egy olyan járműben is drága lenne, amelynek ára az ősszel történő szállításkor 80 000 dolláros áron kezdődik, a BMW bőségesen megerősíti az amúgy is erős fém / alumínium utasteret CFRP-vel kritikus kritikus helyzetben helyeken. A 15 CFRP megerősítés magában foglalja a szélvédő feletti fejlécet, az ajtópárkányokat, a sebességváltó alagutat, az első hátsó és balról jobbra tartó tetőerősítő csöveket és íjakat, az első és hátsó ajtók közötti B-oszlopot, a C-oszlopot és hátsó csomagpolc. A BMW úgy véli, hogy a szénszál az egyik a 7-es sorozat számos technológiai előnnyel rendelkezik.

P90081904



Japán vegyszerek, az amerikai hidroindító indítja el a folyamatot

P90082374A BMW több partnerrel hozza létre azokat a vegyszereket, szénszálakat és szövött szőnyegeket, amelyek szupererős autóalkatrészekké válnak a 7-es sorozatban, valamint aBMW i3városi autó és BMW i8dugaszolható hibrid sportautó. A folyamat kémiai és mechanikai egyaránt. Japánban, Otake-ben az otake-i Mitsubishi Rayon Co. Ltd. és a németországi Wiesbadenben található SGL Group (MRC SGL Precursor Co. Ltd. vagy MSP néven) vegyes vállalat termoplasztikus műanyag poliakrilnitril (PAN) szálat gyárt. amelyet prekurzornak is neveznek. Ez egy hosszú szerves molekulasor, amelyet a szénatomok összekapcsolnak és orsókra képeznek. Ugyanaz a poliakrilnitril vegyület ruházatot is gyárt; bármi, amit akrilnak (vagy Orlonnak, DuPont nevének hívnak) poliakrilnitril.

A PAN szálak a sugárhajtású teherhajókon átkelnek a Csendes-óceánon, hogy tényleges szénszálakká váljanak. Az SGL Automotive Carbon Fibers kemencéihez szállítják a washingtoni Moses Lake-ben, Seattle-től 200 mérföldre keletre, egy olyan régióban, ahol rengeteg, olcsó hidroelektromos erő van. (Ez egy újabb közös vállalkozás, a BMW Group és az SGL Group között.) A két lépés első részében az únstabilizáció / oxidációA PAN szálakat 200-300 ° C-ra (390-590 ° F) melegített kemencékben vezetjük át egy órán át, és elnyelik az oxigént a levegőből. A szálak már nem könnyen olvaszthatók vagy gyúlékonyak.

A második lépés, karbonizáció, magas hőmérsékletű folyamat, 1000-3000 ° C-on (kb. 1 830-5 500 ° F). A lezárt kemencék oxigénmentesek. A rostok elveszítik nem szénatomjaik nagy részét, és a szénatomok szorosan kötött szénkristályokban párhuzamosan orientálódnak a rost hosszú tengelyével. Ezek a húrok körülbelül 95% szén-dioxidot tartalmaznak, és, mint sejteni lehet, feketeek. A felület speciális kezelésére is szükség van annak biztosítására, hogy jól kötődjenek a gyantákhoz és epoxiákhoz. Különleges kezelésre van szükség a kemencéből távozó szennyezett levegő ártalmatlanná tételéhez is.

A mózesi tó létesítménye évente mintegy 9000 tonna szénszálat képes előállítani hat gyártósorból. Ez a világ legnagyobb szénszálas üzeme. A Boeing sokkal több szénszálat használ fel épített 787-enként (törzs, szárnyak), de havi 10 repülőgépet állít össze, becslések szerint 5000 7. sorozatú autóval.

A Csendes-óceán északnyugati felől a szénszálas anyag még egy sugárhajtású teherhajózással jut el a dél-németországi Wackersdorfba, Münchentől 100 mérföldre északra és a BMW központjába. Ez egy újabb SGL-BMW közös vállalkozás. A wackersdorfi gyár textil szénszálas rétegeket eredményez. A szénszálas kendőket a lipcsei Landshutban és a németországi Dingolfingban található BMW üzemekbe szállítják, ahol vágják, rétegezik, igazítják, formázzák, majd az uber erős CFRP alkatrészekbe formálják őket.

BMW 7-es sorozatú küszöb a CF sajtóban P90186315_highRes

Az alkatrészek felépítése: lassú és stabil nyeri a versenyt

2016-os BMW 7-es sorozatA júniusi technikai tájékoztatókon bemutatja az új 7-es szériát, A BMW egy órával Münchentől északkeletre nyitotta meg Dingolfing gyárát, hogy megmutassa szénszálas panel gyártási folyamatának utolsó lépését: az autóalkatrészek kialakítását. A szövetszálakat a késztermék méreteire vágták, sajtóba helyezték, gyantákkal injektálták és nyomás alatt néhány percig sütötték. A fenti képen a szénszálas küszöb látható, amelynek célja, hogy az autó oldala ne hajoljon be oldalirányban.

A legérdekesebb elem a B-oszlop (fotó jobbra fent), az oldalsó oszlop az első és a hátsó ajtó között. Ez valójában egy belső, külső szendvics fémből, szénszálból és még több fémből. Különös figyelmet igényel a sütési folyamat, mert a CFRP komponens kikeményítéséhez szükséges hőmérséklet megközelíti azokat a hőmérsékleteket, amelyek gyengítik a hőkezelt fémbélyegzéseket. A végső összeszerelés során egyes alkatrészeket a fém karosszériára ragasztanak, másokat pedig felcsavaroznak. Az A-oszlop, a tetővonal és a C-oszlop (az alábbi fotó sötét alkotóeleme) mentén futó szénszálas cső acélcsatornába van felszerelve.

A dingolfingi vulkanizáló prések közelében az alkatrészek mintáit (az egyik végén) a gyár falához rögzítik, és a látogatókat felkérik, hogy próbálják meg hajlítani a CFRP alkatrészeket és a nekik sikerült fémbélyegzéseket. A fémprofilok, amelyek elég erősek voltak ahhoz, hogy a világ minden balesetét ásszák, jelentősen megcsavarodtak és kissé meghajlíthatók. A CFRP alkatrészeket alig lehetett elhajolni vagy megcsavarni. Csak nem mozdulnak. Nem teljesen világos, hogy a CFRP alkatrész eltérítésének nehézsége összefügg-e az ütközési szilárdságával, de a szénszál és az acél közötti különbség lényegesnek tűnik.

BMW 7-es sorozat LF váza P90176663_highRes

Idő, pénz, folyamat-ellenőrzés

Szénszálas részletek - 2016-os BMW 7-es sorozatMegfigyelő számára a CFRP panel végső gyártása körüli Dingolfing-folyamat lényegesen különbözik attól, hogy a fémlemezeket mechanikus présgépre nyomták, percenként többször is. CFRP-vel minden darab néhány percet vesz igénybe, kezdve egy finom balettel, robotokkal, amelyek egy előkészített szénszálas szövetdarabot eltávolítanak egy tálcáról, a présbe helyezik, a préselési és kikeményedési folyamatot, majd kidobják a darabot. Kevés a zaj, míg a mechanikus sajtológépek fülsiketítőek. A prések sok helyet foglalnak el, bár semmi olyan, mint a Mózes-tónál használt kemencék.

A Dingolfingban a munkásoknak alkalmanként szüneteltetniük kellett a sajtót, hogy manuálisan áthelyezzék a darabokat, vagy eltávolítsák, ha nem dobták ki automatikusan. Ez még nem teljesen automatizált folyamat. A BMW-nek bíznia kell a CFRP folyamatban, és képesnek kell lennie a lépéstartásra, mert csaknem egymillió szénszálas darabra lesz szüksége a 7-es sorozat felépítéséhez 2016 vége és 2016 vége között. Adja hozzá az 5., majd a 3. sorozatot, és terepjáró-egyenértékükkel, és a BMW-nek évente 10-20 millió CFRP-alkatrészre lenne szüksége.

Abban az időben, amikor gyakorlatilag minden autógyártó adaptív sebességtartást, vakfolt-érzékelést és sávelhagyási figyelmeztetést kínál - egy évtizeddel ezelőtti legdrágább autók tartománya -, a BMW olyan technológiával rendelkezik, amellyel a verseny még nem rendelkezik, nemhogy a jóval olcsóbb árakkal a prémium piacra behatoló „majdnem olyan jó-mint-BMW” járművek.

2016-os BMW 7-es sorozat LR 10_P90185599

A szénszál jövője az autókban

P90063256A szénszál körülbelül nyolcszor annyiba kerül, mint az acél ugyanarra a részre, de ez az elmúlt évtizedben jelentősen csökkenti a költségarányt, több mint 30 dollár fontot, szemben az acél meglehetősen állandó fontjával 1 dollárral. Az ipar azért lő, hogy a CFRP fontra csökkenjen. Korábban a CFRP csak a csúcskategóriás, sportos gyártású járművek motorházteteire vagy tetőpaneljeire korlátozódott, vagy a bemutató darabokra, például az oldalsó tükrökre vagy a konzol díszlapjaira.

Kutatást végeznek a CFRP-költségek további csökkentésének olcsóbb módjairól az éves gyártási hatékonyságon túl. A ciklus ideje sok résznél (az utolsó fázisban) most egy-két perc; fél óra telt el. Ha egy sajtóból három percenként kiderül a CFRP alkatrész (beleértve a felszerelést, a préselést / a kikeményedést és az eltávolítást), akkor évente 40 000 alkatrészt készíthet minden műszakra; Évente 175 000, ha a sajtó megállás nélkül fut.

A polietilén (PE) alapanyagokat kutatják nyersanyagként, és részben potenciálisan 30% -kal olcsóbbak lehetnek, mint a poliakrilnitril (PAN), mivel a polietilén kevesebb kezdő energiát fogyaszt a kezdeti (kemence) gyártási szakaszban. Ez lehetővé tenné a CFRP alkatrészeket a hagyományos autókban.

Utastér-bwm-i3Minden egyes amerikai autógyártó kutat a szénszálakról és partnerségeket alakít ki. Szénszálszerű kompozitokat, valamint alumíniumot is vizsgálnak. A Chevrolet Spark Electric akkumulátordoboza üvegszállal erősített vinil-észter alkatrész, amelyet akkor fejlesztettek ki, amikor a Chevy nehézségekbe ütközött a bonyolult rész formálásában a magnéziumból, amikor a gyártási határidők közeledtek.

A BMW-nél a szénszálak használata olyan lapos panelekből terjedt ki, mint a BMW M3 motorházteteje vagy tetője, a BMW i3 EV / PHEV (jobb oldali fotó) és a BMW i8 utastereiig a 7. sorozatú szénmag-alkatrészekig. A jelentések szerint a BMW szénszálas alkatrészeket tervez bevezetni az 5-ös közepes, majd a 3-as BMW-be. Ha a BMW annyi szénszálas alkatrészt használna a 3. szériában, mint a 7. széria, akkor a CFRP gyártásának tízszeresére kellene bővítenie, mivel a 3. széria értékesítése évente több mint félmillió jármű. Ha a BMW-nek sikerül a szénszálakat a modellek széles skálájába szereznie, és ez biztonsági előnyt mutat, akkor ez értékesítési előnyt jelenthet abban az időszakban is, amikor egy márkának egyedülálló ajánlat.








Copyright © Minden Jog Fenntartva | 2007es.com