上月,宝马iX纯电动SUV率先在德国上市,xDrive40起售价7.73万欧元,首创"Carbon Cage"碳纤维笼架结构。 △ 宝马iX △ 在宝马的世界里,碳纤维算是一台车的实力象征,是车型配置之间的分水岭。 白车身架构能用上碳纤维的也只有少数位居金字塔顶的王者,大多数"普通"的原厂宝马车压根就用不上。 △ Carbon Cage碳纤维笼架结构△ 比如燃油车只有7系和8系用上了"Carbon Core"碳纤维内核架构,相比之下高端SUV产品如X5/X6/X7依然是钢铝混合车身架构。 01 国内国外车企大张旗鼓涉足碳纤维材料领域 由于碳纤维的生产工艺复杂、身价昂贵、产量稀缺等因素,一直以来只局限于小范围使用在超级跑车上,难成大势。 △ 碳纤维 △ 但近年来却呈现如火如荼之势,各大汽车制造商纷纷开始布局碳纤维量产化运用: 北汽与香港康德集团在常州投资建立碳纤维工厂; 蔚来ES6成为国内第一个使用量产化碳纤维部件的车型; 长安汽车与HRC恒瑞联合完成的长安首款碳纤维-铝合金混合架构车身也试制成功; 捷豹路虎集团正在牵头进行一项有关高效纯电驱动和轻量化车身的研究项目"Tucana Project",其中重点正是碳纤维复合材料。 △ 路虎Tucana Project △ 而玩碳纤维一向风生水起的宝马早在2009年就与德国SGL Carbon SE成立了专门生产碳纤维配件的合资公司,将碳纤维年产量提升了三倍(3000吨→9000吨)。 △ 宝马车体骨骼架构 △ 02 碳纤维——燃油车时代转型电动化时代的技术壁垒? 碳纤维自从被迈凯伦引入到F1赛车后(赛车运动哪怕轻1Kg也是了不起的进步),开启了赛车和民用汽车运用的序幕,直到今天仍然是赛车和超级跑车最佳的制造材料。 △ F1赛车大量采用碳纤维,安全性非普通民用车可比拟 △ 汽车用碳纤维的优势在于: 轻量化:重量比钢轻3/4,比铝轻1/3,更加节能; 舒适性:柔软拉伸性能对整车的噪音振动控制有很好的提升,会大幅提升汽车的舒适性; 提高寿命:碳纤维不存在腐蚀和生锈问题,增强了汽车部件的使用寿命。 可靠性:疲劳强度高,碰撞吸能性好,在减轻车辆重量的同时还能保住强度和安全性,降低了轻量化后带来的安全风险系数; 虽然碳纤维材料有重量轻,强度高,稳定性好等众多优点,但成本高,生产工艺复杂,批量生产投资巨大等弊端,致使其一直局限在身价特别昂贵且产量稀缺的超级跑车上。 △ 碳纤维车身 △ 汽车电动化浪潮就像催化剂,车身轻量化与材料技术的迫切程度被提到了前所未有的高度。 因为以现有电池能量密度水平,纯电动车想要在被动安全、驾控性能、能耗指标上有所建树,就不得不把车身轻量化发挥到极致,以弥补电池带来的重量负担。 此外,碳纤维复合材料强度高的优势,对于电池包安全和乘员舱保护也非常有用。 比如北美IIHS和中保研的车顶抗压强度测试,车顶要承受高于4倍自身车重才能获得优秀的评价,这是对车身结构强度和轻量化水平的双重考验。 目前看来,确实没有什么材料能像碳纤维这样同时满足极轻和极坚固的性能。 同时减重也又有利于提升车辆续航和能耗表现,可降低从生产到使用环节的二氧化碳排放。 业内人士评价说: 进入电动化时代,老牌豪华车企意识到曾经引以为傲的V8、V12技术壁垒可能会瞬间破防,为了延续自己"奢侈品"的地位,它们需要创立新的技术壁垒。这个技术壁垒,可能短时间内就会轮到碳纤维。 03 碳纤维为何身价不菲? 碳纤维是非常昂贵的材料,且生产工艺复杂导致产量不足。 据有关统计:碳纤维造价为每千克20美元,相比之下,传统的钢制材料造价不到每千克1美元。 1、碳纤维的生产成本高 碳纤维的生产是一个十分复杂的系统过程,从原丝的制备到预氧化碳化石墨化,再到上浆封装成品,每一步的制作工艺都有很高的要求,需要高精度的控制,多设备的要求是很高的。 初期设备投入和维护成本较大+后期碳化石墨化需要很高的温度,生产过程的高耗能是其成本高的主要原因。 2、碳纤维原丝价格高昂 碳纤维是"织"出来的。只不过是各个厂家的添加物、编制方法等方面的不同。造成了碳纤维的各种性能的不同。 "织"出碳纤维的原丝需要高强化、致密化、高纯化的要求,由于制造成本高昂,所以原丝的价格居高不下。 3、技术封锁与市场垄断 作为一种新型材料,碳纤维的制造成本和要求都是非常的高。 碳纤维技术最好的是日本和美国,日本是世纪上碳纤维生产最大的国家,日本碳纤维产能占世界一半。 由于高端产品的核心技术仍由发达国家像日本、美国所掌握,产能有限而需求大增,造成碳纤维高价。 04 高颜值的代名词——车用碳纤维内饰 内饰的碳纤维装饰,又分为干碳和湿碳。 所谓湿碳,就是像M4的仪表面板,表面经过处理,触感光滑温润。 所谓干碳,就像M2直接把碳纤的肌理织纹裸露,触感丰满直接。 两者的区别就像是亚光和高光车漆的区别,颜值自然是看个人喜好了。 总而言之,在可预见的未来,作为高性能的代名词,碳纤维可能会大幅度出现在车身壳体、车前板制件、车门、车窗、车身外部装饰件等汽车车身结构上。 为了跟上潮流,掌握谈资,爱车一族除了恶补碳纤维知识,也可以尝试使用碳纤维产品来体验新材料带来的非凡体验。 △ 碳纤维卡包 △ △ 碳纤维卡包 △ 互动小话题 你的座驾有碳纤维零部件吗? 你会后期加装碳纤维吗?