寶馬i3上科技含量最高的要數(shù)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)車身,這種材料是由寶馬公司和西格里公司(SGL Group)聯(lián)合開發(fā)的,以基于聚丙烯腈的熱塑性紡織纖維為原材料,在一定的壓力和溫度下,轉(zhuǎn)化成極其細(xì)長(zhǎng)的碳纖維絲線,其中每條碳纖維的直徑僅有0.007毫米,最后再經(jīng)過相應(yīng)的氧化和碳化處理,形成車身材料。
最初加工出的碳纖維細(xì)絲是以線束的形式呈現(xiàn)在我們面前的,而每條線束都含有上萬(wàn)條絲,所以還需要對(duì)它們進(jìn)行纏繞在線軸上的后續(xù)處理,為之后的裝運(yùn)工作做好一切準(zhǔn)備。值得一提的是,西格里工廠生產(chǎn)碳纖維的整個(gè)過程非常環(huán)保,因?yàn)樗麄兯牡碾娔苋縼?lái)自哥倫比亞河的水利發(fā)電能量。
樹脂傳遞成型則是把高溫高壓的復(fù)合樹脂注射入模腔,浸透增強(qiáng)纖維材料、固化、脫模成型的技術(shù),比傳統(tǒng)高耗時(shí)的烘箱固化技術(shù)要先進(jìn)很多。首款寶馬i3成功下線的慶祝儀式上,美國(guó)能源獨(dú)立協(xié)會(huì)(AEI)還被特別邀請(qǐng)來(lái)參觀萊比錫工廠。
寶馬萊比錫工廠所能加工的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料部件的尺寸等級(jí)是其它競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手望塵莫及的,如此大優(yōu)勢(shì)得益于寶馬公司巨大的科研經(jīng)費(fèi)投入:為生產(chǎn)i3的萊比錫工廠投入4億歐元,生產(chǎn)i系產(chǎn)品的其他工廠6億歐元。那些用于i3車身上但結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的部件由蘭茨胡特工廠生產(chǎn),再運(yùn)送往萊比錫,這樣不同地點(diǎn)同一時(shí)間就可以各加工一種部件,減少生產(chǎn)總時(shí)間。
在樹脂傳遞成型階段之后,利用水激光切割技術(shù)完成碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料部件上的嵌入空和邊緣剪裁加工;接著在最新的全自動(dòng)化車身車間中,所有部件進(jìn)行過表面磨砂處理,增加粘附性后,結(jié)合為一個(gè)穩(wěn)固整體。
裝配車身使用的膠粘劑是寶馬公司與一家大型化工企業(yè)聯(lián)合開發(fā)的,擁有快速硬化的特性,但它的配方至今還是機(jī)密。僅僅需要幾秒鐘的時(shí)間,膠粘劑就能夠發(fā)揮作用,這樣一個(gè)部件連接點(diǎn)在噴涂上膠粘劑后,幾乎不用耗費(fèi)時(shí)間車身就可以移動(dòng)到生產(chǎn)線下一個(gè)膠粘劑噴涂點(diǎn),粘合下一個(gè)連接點(diǎn)。除此之外,在一些核心連接點(diǎn)上還安裝了紅外線輔助加熱設(shè)備,進(jìn)一步縮短固化時(shí)間。i3車身上的粘結(jié)點(diǎn)線總長(zhǎng)度達(dá)到了160米。
塑料板材的噴漆處理是一件一件完成的,有些部件僅僅需要一層面漆和一層保護(hù)層即可,但另外的部件則需要一層底漆。之所以減少底漆的使用,是因?yàn)槔脗鹘y(tǒng)的陽(yáng)離子電泳浸涂底漆工藝,會(huì)給車輛增加10公斤的漆面重量;另外萊比錫先進(jìn)的噴涂車間還節(jié)省了50%的電能消耗和70%的水消耗。說(shuō)到這就不得不提到,生產(chǎn)i3消耗的所有能量都是由當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)力發(fā)電機(jī)提供的。
i3搭載的大容量鋰離子電池和采用的鋁質(zhì)承載結(jié)構(gòu)都是在寶馬丁格爾芬工廠加工生產(chǎn)的,整套承載結(jié)構(gòu)包括160個(gè)焊接組分,電池組包括96個(gè)三星制造的方形蓄電單元。生產(chǎn)設(shè)備把蓄電單元成八個(gè)獨(dú)立的模塊,通過20個(gè)機(jī)器手的自動(dòng)化處理,依次加工出各模塊;然后把這些模塊安裝在高強(qiáng)度鋁材質(zhì)車體結(jié)構(gòu)中,最后再手工把它們串聯(lián)起來(lái)。功率125千瓦的電動(dòng)機(jī)是在寶馬蘭茨胡特工廠生產(chǎn)的,其中定子使用的銅線總長(zhǎng)度在2公里左右,以一種特殊的形式纏繞在定子上,來(lái)更好地降低總量。蘭茨胡特工廠還加工了i3使用的儀表面板。
i3的車身模塊和驅(qū)動(dòng)模塊(包括承載結(jié)構(gòu)、電池組、電動(dòng)機(jī)、選裝內(nèi)燃機(jī)、懸架等)是在萊比錫工廠由兩條獨(dú)立的生產(chǎn)線分別組裝的,然后僅需要十個(gè)金屬緊固件就能夠把這兩部分搭配為一個(gè)整體,但還需要使用上述的秘方膠粘劑才能實(shí)現(xiàn)最終的密封性連接。
現(xiàn)在讓我們把原材料送入車身加工車間,耐心等待二十個(gè)小時(shí),你就可以在總裝車間出口見到一輛嶄新的寶馬i3了。