McLaren MP4/1C单体壳车身
随着碳纤维成型技术的不断发展,碳纤维增强复合材料的成本得到了进一步的控制,虽然相比传统的冲压、铸造、机加工工艺成本依然偏高,但由于其特殊的性能,在民用车上应用越来越广泛。尤其是近些年来,电动汽车和混合动力汽车的发展又给碳纤维增强复合材料提供了更宽广的用武之地。比如前些年的BMW i3/i8和最近将要国产上市的极星 1。
BMW i8
与BMW i3/i8的定位不同,极星 1也吸取了一些BMW使用碳纤维增强复合材料的教训。有选择性的使用碳纤维增强复合材料。
在极星 1的底盘上有一个使用碳纤维增强复合材料的地板加固件,Polestar的工程师将其称作“蜻蜓”(Dragonfly)。这个加固件的初衷旨在于在车身地板中部使用碳纤维材料的地板加固件,改善车身结构、提高扭转刚度,让底盘针对驾驶员输入的响应如同“蜻蜓”一般轻盈、迅敏。与此,同时“蜻蜓”结构与同样采用碳纤维增强复合材料的车顶纵梁和车顶横梁、以及一体式碳纤维前机盖相结合,为车辆整体性与抗扭刚度的提升起到了一定作用。其中的纵梁和横梁,便是来自碳纤维缠绕成型技术。
极星 1 底盘的“蜻蜓”结构
大量CFRP零部件的使用,有助于推动一款GT轿跑的轻量化工作。这在以后也会成为电动车的发展趋势之一。
初次之外,碳纤维车身的制造工艺也非常复杂,就需要经过四大流程:
- 碳纤维车身打磨:在进入碳纤维成型室之前,极星 1所有的结构件和覆盖件都会先进行手工打磨,做到充分的表面处理,以保证粘合时的贴合度。
- 碳纤维车身结构粘合:碳纤维成型室内的工艺流程首先是车身地板件的粘合,在完成焊接的钢结构前后地板之间,粘合独特的碳纤维蜻蜓构件以及其他碳纤维结构件,以完成下车身的组装。接着组装上车身部分,两个大型一体化的车身侧围碳纤维结构件粘合到车身地板的左右两侧。之后再横向上,粘合修长、轻量化与高硬度的横向碳纤维部件使其相互连接。最后,在侧围外侧粘合同样由碳纤维打造的车身覆盖件。在完成所有粘合工序之后,出具成型的车身结构将在80摄氏度的低温下烘烤45分钟,使粘合剂达到85%的粘合度,之后再利用常温使其达到100%的粘合度。
- 碳纤维两门两盖的调整与安装:完成粘合的车身,将在调整线上进行车辆前机盖、后尾箱盖以及两侧车门的安装。
- 碳纤维车身喷涂:碳纤维车身比起传统钢质车身而言,其所需的喷漆工艺不同,工序也更为复杂,且耗时更长。为了获得正确的颜色与表面效果。在喷漆车间需要经过20小时左右的时间,才能完成车身的整体密封与涂装。
从历史角度来讲,「碳纤维增强复合材料」已经是久经淬炼的老技术了。但在新的技术变革的今天,这样的技术会派上新用场,焕发出新的光彩,并在民用领域大展拳脚。