AutoNet 汽車日報：搶先邁向電能新時代！BMW i3萊比錫工廠參訪（碳纖維結構與優勢）

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搶先邁向電能新時代！BMW i3萊比錫工廠參訪（碳纖維結構與優勢）

AUTONET記者：曾慶偉(06/26/2013)

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2013年對於BMW集團的發展來說可是一個相當關鍵的一年，不僅有全新第三代的X5登場，甚至還有3 GranTourismo及4-Series Coupe等全新車系的上市，旗下產品不斷的推陳出新，讓車迷們可說是看得驚呼連連。然而對於BMW來說，旗下車款產品的世代交替其實也只是例行工作的衍生而已，真正的發展重點其實正是在次世代的車款研發之上，也就是預計在本屆法蘭克福車展時便會正式發表上市的i3與i8兩款電能動力的車型以及BMW已經醞釀許久的〝i〞子品牌。

碳纖維應用在汽車工業之中早已行之多年，但是大規模以量產化製程來製作，卻是BMW為了打造i3所研發出獨步車壇的創新技術。

而為了讓國內外的車迷與消費者能夠更進一步的認識BMW對於i系列車款的相關訊息，特別在日前舉辦了一場別開生面的「i Innovation Days 2013」的活動，從碳纖維材料的生產製程、輕量化與結構優勢以及一旦遭遇損害時的維修問題等等面向，都做了钜細靡遺的討論與體驗，而且BMW甚至為了落實i系列電動車零排放污染的目的，甚至將這座萊比錫廠打造成全數以風力發電的方式來進行運作，徹徹底底的貫徹了i系列車款永續環保的品牌理念。

不同的碳纖維排列方式也造就出截然不同的結構特性，適度的交互應用將能達到最理想的效果。

事實上，電動車現階段在實際使用上仍有不少的問題仍然需要一步一步來克服，包括電池壽命、充電點少、充電時間長等…都是長久以來所有汽車產業的相關工作人員所致力於克服的問題，而為了讓電動車的寶貴電能獲得最佳的效能表現，〝輕量化〞自然就是最佳的解決途徑之一。

也因此BMW從2011年以來便不斷的收購美國著名碳纖維廠SGL的相關股份，就是為了取得其中的關鍵技術以及相關原料供應的穩定，目前BMW對於碳纖維材料從生產製造、修補甚至是回收再利用等階段都已經掌握了完全的相關技術，並且是唯一能夠大規模生產碳纖維的汽車製造廠，在全球車壇之中BMW在這點已經立足於獨一無二的地位。

與會媒體對於加工前呈現軟趴狀態的碳纖維材料感到十分的好奇。

而BMW與SGL以1億美元的資金在美國華盛頓州Moses Lake畔所投資的工廠，其生產的熱塑性碳纖維原料在生產過程中也充分利用了當地環境的優勢，利用充沛的水力發電來作為生產碳纖維材料的能量供應來源，讓BMW的I車系從原始材料的生產過程中，便達到落實CO2零排放的理想目標，而且SGL在當地的兩條生產線每年約可生產1500噸的碳纖維材料，約已佔全球產能的10％。

每個碳纖維鈑件接由不同的小組件經由黏膠接合。

碳纖維材質的奧秘不僅僅在於輕量化而已，每條碳纖維的組成都是由一絲一絲直徑僅有7微米（0.007mm；人類的頭髮是0.05mm）的碳纖維絲所組成，要應用在BMW i3之上的碳纖維必須用5萬條的碳纖維絲進行圈繞成為碳纖維束後才能提供足夠的強度，而這樣的材質除了作為i3及i8等車款的製造之外，像是風力發電機的超大尺寸葉片也是由同樣的材質所製成，其結構強度之高自然已是無須懷疑。

一片i3的車側碳纖維組件，只需用雙手便能輕意的舉起，重量之輕可見一斑。

事實上BMW對於這些碳纖維材質的生產在從SGL的合資工廠出廠之後，其實還需要Wackersdorf與Landshut兩個工廠的加工手續才能送到萊比錫廠區來從事進一步的生產作業，其中Wackersdorf廠區的主要工作是將SGL所生產的碳纖維束進一步加以排列（非編織）並且加以製成方便後續使用的碳纖維織物，而Landshut工廠則與萊比錫廠一樣可以從事生產碳纖維結構組件，不過萊比錫廠主要是以生產i3及i8所需的結構部件，而Landshut廠區所生產的碳纖維組件則是用來作為M3、M6兩款性能跑車的車頂所使用。

全自動化的生產確保了高水準的一貫品質。

而在萊比錫廠區的碳纖維生產過程，則具有BMW最引以為傲的革命性創新製程，將碳纖維材料依據強度、幾何形狀及成分等特性的不同加以分類，並且利用衝壓成型的方式，將碳纖維的組件得以如同傳統鋼材一樣被快速的製造成型，而且還能利用多個碳纖維組件一起拼接而建構出一個體積更大的組件。

值得一提的是，相較於傳統鋼材必須以高溫焊接來進行各個鈑件的接合動作，但是在BMW的萊比錫廠中幾乎聽不到任何的噪音，也看不見任何焊接時所產生的火花，因為上述的製程在此一廠區中根本不存在，BMW是藉由特殊的黏膠使用讓所有的碳纖維組件進行黏合。

在這個由 BMW 所特別研發的製程中，每個部件都會以 1.5mm的黏膠進行接合，以確保達到最佳的穩固性。而且藉由完全自動化的機器手臂來進行施工，如此才能確保所有的組件所獲得的黏膠份量是恰到好處，並且締造出一致的品質與標準，根據計算每一輛i3使用的黏膠接合範圍為長160m、寬為2cm的面積。

從此圖可以明顯看出碳纖維結構是由許多組件用黏膠彼此互相接合而成。

藉由此一先進的技術，一輛i3共用上了150個大小不同的碳纖維組件來構成其主要的車體結構，比起傳統的鋼材車身減少足足有三分之一的幅度，同時也沒有任何的螺絲與鉚釘的使用，而且由於所使用的特殊黏膠在90秒內便要進行接著，並在90分鐘之內便能快速凝固，如果再透過特殊的加熱動作，凝固的過程甚至還能進行加速，讓碳纖維組件的生產節奏能夠更為快速，也是讓BMW能夠進一步落實碳纖維結構大量快速生產的主要秘訣之一。