來源：阿車 陳翾

i3在我們的眼中,，可以有太多的理由被稱為一臺(tái)引領(lǐng)時(shí)代的汽車：科幻獨(dú)特的外觀設(shè)計(jì),，高效節(jié)能的電動(dòng)/增程式電動(dòng)系統(tǒng)，從制造使用到回收的全方位環(huán)保理念,，寶馬i遠(yuǎn)程助理軟件與無線可穿戴設(shè)備的無縫連接等等,。當(dāng)然，也包括了寶馬創(chuàng)新的LifeDrive模塊以及全球首款全面采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)材料的量產(chǎn)汽車等等,，而碳纖維復(fù)合材料的大量運(yùn)用以及LifeDrive模塊結(jié)構(gòu)也讓i3的制造過程與一般車型有著顯著的不同,，現(xiàn)在就請大家與啊車君一起，走進(jìn)寶馬,，一起探秘i3的生產(chǎn)過程,。

從微米開始，碳纖維到Life模塊的蛻變

i3 創(chuàng)新的車體架構(gòu)由兩部分構(gòu)成：一個(gè)部分是由鋁合金材料制成,、驅(qū)動(dòng)車輛的 Drive 模塊,，其中集成了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、底盤,、蓄電池,、結(jié)構(gòu)功能組件和防碰撞功能組件，另一個(gè)部分是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP) 制成,、構(gòu)成車廂主體的 Life 模塊,。其中CFRP材質(zhì)在寶馬i3上的應(yīng)用比例以及使用規(guī)模，可謂是全球汽車業(yè)中少有的,，而我們的講述便是從一根細(xì)小到幾乎可以說是微不足道的碳纖維說起,。

CFRP材料最原始的形態(tài)是一條直徑大約只有頭發(fā)的十分之一的聚丙烯腈纖維原絲,，目前碳纖維的主要分為聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維三大類,，其中聚丙烯腈纖維原絲制得的高性能碳纖維,，其生產(chǎn)工藝比前兩種簡單且力學(xué)性能優(yōu)良，適合大規(guī)模生產(chǎn),，目前使用這種原料生產(chǎn)的碳纖維產(chǎn)量約占全球碳纖維總產(chǎn)量的90%以上,。

在位于美國華盛頓州的莫西湖，寶馬與西格里集團(tuán)共同投資1億美元建立了SGL ACF（Automotive Carbon Fibers）公司,。聚丙烯腈纖維原絲被運(yùn)到這里,，在溫度最高可達(dá)1400攝氏度的爐內(nèi)，通過復(fù)雜的多級(jí)工藝流程,、使用不同的溫度和氣壓條件,，將單條纖維上的各種元素分解成氣態(tài)逐步去除，直至纖維幾乎完全是由碳元素構(gòu)成并且具有穩(wěn)定的石墨結(jié)構(gòu),，而這種碳纖維的直徑僅有 7 微米（0.007 毫米）在這個(gè)過程當(dāng)中,，原本是白色的聚丙烯腈纖維原絲也逐步變?yōu)榱撕谏Ｌ幚硗瓿芍?，就像我們扭麻繩一般,，大約每五萬條經(jīng)過處理的碳纖維會(huì)被編織為纖維束，以留待下一步的應(yīng)用,。

莫斯湖工廠從 2011 年底開始生產(chǎn)這種碳纖維材料,。該廠擁有兩條生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力達(dá)到每年 3,000 噸,。同時(shí),，莫斯湖工廠生產(chǎn)所需要的電力全部來自于當(dāng)?shù)氐乃Πl(fā)電廠，從而實(shí)現(xiàn)了 100% 無 CO2 排放,，能源利用效率也位居同行業(yè)企業(yè)前列,。從整個(gè)生產(chǎn)流程的第一步開始，寶馬的全價(jià)值鏈內(nèi)可持續(xù)發(fā)展理念就已被貫注其中,。

碳纖維的第二段旅程從美國來到了位于德國的瓦爾斯多夫,，在這家寶馬與西格里集團(tuán)合資建立的企業(yè)里，在美國生產(chǎn)好的碳纖維束在這里將接受進(jìn)一步的加工,。根據(jù)不同部位部件的需求,，碳纖維束將以不同方式進(jìn)行排列堆疊,，加工成為碳纖維無紡織物,，在進(jìn)行裁剪之后，就構(gòu)成了在蘭茨胡特和萊比錫的寶馬工廠生產(chǎn)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料部件和組件所需的原材料,。另外,，不要以為裁剪之后的下腳料會(huì)就這樣被棄置掉,，原材料可回收也是寶馬可持續(xù)發(fā)展理念的其中一部分，碳纖維生產(chǎn)過程中的下腳料會(huì)在瓦科斯多夫工廠經(jīng)過再加工,，重新用于寶馬i系列車型的生產(chǎn),。

在瓦爾斯多夫經(jīng)過了處理之后，經(jīng)過處理的碳纖維織物被運(yùn)送到了位于德國蘭茨胡特和萊比錫的寶馬創(chuàng)新和生產(chǎn)中心,，在這里,，碳纖維織物將發(fā)生質(zhì)變，從原材料形態(tài)被加工成為寶馬i3和i8的碳纖維車身部件,。

碳纖維的材料成本并不高,，但以往完成品價(jià)格偏高其中一個(gè)重要原因就是批量加工的成本偏高。以往要將碳纖維原材料加工為部件,，首先要將碳纖維泡在環(huán)氧樹脂中,，形成基本的片材，然后在高壓容器中經(jīng)過高溫高壓使片材通過模具成型,，這樣的過程耗時(shí)長,，耗能大，對模具的損耗也不小,，使得生產(chǎn)成本居高不下,。而寶馬采取的則是樹脂傳遞模塑（RTM）工藝，首先會(huì)將碳纖維織物進(jìn)行初步的預(yù)成型,，然后將碳纖維放入到模具當(dāng)中,，在高壓狀態(tài)下將環(huán)氧樹脂注入模具當(dāng)中，通過精準(zhǔn)的溫度,、壓力和時(shí)間控制,，使碳纖維和環(huán)氧樹脂結(jié)合，并進(jìn)行固化,，最終形成具備優(yōu)秀剛性的碳纖維板材,。這個(gè)加工過程可以全程自動(dòng)化進(jìn)行，而高壓高溫的處理過程僅需大約5分鐘,，比起以往的數(shù)個(gè)小時(shí)大大縮短,，同時(shí)生產(chǎn)過程中對于能源的消耗也將大大減少，時(shí)間成本與生產(chǎn)成本也同步降低,。

即便是一些比較復(fù)雜的車身部件,，也能夠通過這種設(shè)備以全自動(dòng)化的方式生產(chǎn)出來，這將大大節(jié)約成本,、提高生產(chǎn)效率,，相對應(yīng)的，以往的金屬制車身,，則需要采取焊接,、鉚接,、螺絲連接等多種方式，將多個(gè)細(xì)小部件連結(jié)到大塊部件上,，工藝更為繁瑣復(fù)雜,。

在大塊的車身部件生產(chǎn)出來之后，廠方將對他們進(jìn)行精加工,，比如將部件的輪廓邊緣進(jìn)行打磨處理,、在部件上開口、處理形成部件之間的粘結(jié)面等,，不過他們所采用的并不是傳統(tǒng)的砂輪,、鉆頭之類的工具，而是采用了高壓噴水切割機(jī),。我們都知道,，水是很難被壓縮的，高壓水射流的強(qiáng)度不亞于金屬,，同時(shí)具備有清潔,、無熱效應(yīng)、能量集中,、易于控制,、效率高、成本低,、操作安全方便等優(yōu)越性,。

在寶馬萊比錫工廠的一個(gè)新建車間里，工人們開始像砌模型一樣把之前成型的各個(gè)碳纖維部件組裝起來,，其實(shí)說起來,，每輛汽車的制造過程其實(shí)都像是砌模型，不過寶馬i3這套模型的零部件要少很多——就像我們之前說過的,，早在碳纖維部件的成型過程當(dāng)中,，許多細(xì)小部件就已經(jīng)被整合在一起了，因此i3的車身部件的數(shù)量只有普通鋼制車身的三分之一——大約150個(gè)碳纖維部件,。

而碳纖維部件的結(jié)合更像是我們在砌模型——用膠水粘合,。為了縮短固化時(shí)間，寶馬專門研發(fā)了特種粘合劑,，在涂敷到車身部件之后僅僅經(jīng)過 90 秒就可以接受加工,，然后才產(chǎn)生粘性，在經(jīng)過一個(gè)半小時(shí)之后就已經(jīng)固化,，使車身組件具有完全的剛性,，速度比普通工藝提升了10倍，而通過另外的熱學(xué)加工，某些特定部位的固化時(shí)間甚至可以縮短至以分鐘為計(jì)算單位,。整個(gè)過程全部為自動(dòng)化操作,，包括粘合劑的涂抹,、部件的對接等等,，除了節(jié)約人力之外，也減少了粘合劑中的化學(xué)成分對人地健康的危害——生產(chǎn)過程中工作人員的健康與愉悅也是寶馬全價(jià)值鏈內(nèi)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的其中一項(xiàng)重要內(nèi)容,。

我們還可以通過以下的這段視頻,，更形象具體地了解寶馬是如何用CFRP材質(zhì)來打造i3的Life模塊的。

一段視頻不夠,？啊車君再送一段給大家,。

在所有部件粘合完成之后，由CFRP材質(zhì)打造的Life模塊也已經(jīng)基本成型了,，下面讓我們?nèi)チ私釪rive模塊的打造過程,。

鋁合金的盛宴 電池與電機(jī)的舞臺(tái)

介紹完Life模塊，我們把目光轉(zhuǎn)向Drive模塊,。相比采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料打造的Life模塊,，采用鋁合金打造的Drive模塊聽起來沒有那么高精尖高大上，但技術(shù)含量一點(diǎn)也不遜色,，要知道,，以鋁合金打造底盤部件也是寶馬最拿手的技藝之一。

寶馬的丁格芬工廠負(fù)責(zé)打造i3的鋁合金底盤,，同時(shí)也負(fù)責(zé)鋰離子蓄電池和變速箱等的組裝工作,。寶馬i3的Drive模塊由大約160個(gè)零部件焊接組成，鋁合金的框架和鑄造部件通過總長達(dá)19米的焊縫被連接在一起,，為i3提供輕量化底盤的同時(shí),，也保證了底盤的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

在底盤架構(gòu)的間隙之間,，廠方則放置了i3所采用的鋰離子蓄電池,。i3鋰離子電池由三星提供,每輛車的電池8個(gè)電池包組成,每個(gè)電池包內(nèi)裝有12個(gè)方形鋰離子電池單元。額定電壓360V, 凈容量18.8千瓦時(shí),。每個(gè)電池單元都有鋁合金外殼保護(hù),，在安裝過程當(dāng)中，機(jī)器人會(huì)將電池包抬高并嵌入底盤模塊的鋁合金蓄電池槽當(dāng)中,，并安裝蓋板和底板,。Drive模塊的鋁合金框架結(jié)構(gòu)為蓄電池提供了理想的防護(hù)，而安裝在底盤部位的電池組在保證車身低重心的同時(shí),，也實(shí)現(xiàn)了最佳的重量分配比例,，對提升車輛行駛動(dòng)態(tài)和穩(wěn)定性大有好處。

到這里，i3的生產(chǎn)過程即將進(jìn)入最后的階段,，啊車君將和大家一起來到寶馬的萊比錫工廠,，一起見證寶馬技術(shù)結(jié)晶誕生的一刻。

雙線總裝 高效環(huán)保

在萊比錫的生產(chǎn)車間里,，寶馬歷史上首次使用了一種雙線系統(tǒng),，也就是在一條獨(dú)立的生產(chǎn)線裝配 Life 模塊，在另一條生產(chǎn)線裝配 Drive 模塊,。

在Drive模塊這邊,，重量為230千克的鋰離子蓄電池會(huì)被集成到鋁合金底盤架構(gòu)當(dāng)中，并以螺釘與底盤架構(gòu)相連,，同時(shí),，電動(dòng)機(jī)、變速箱以及是選裝的増程發(fā)動(dòng)機(jī)也將在萊比錫工廠這里與Drive底盤模塊進(jìn)行連接,。在裝配了在丁格芬工廠已經(jīng)預(yù)裝好的前橋支架和其它車身結(jié)構(gòu)件之后,，BMW i3 的 Drive 模塊就可以進(jìn)行最后總裝了。

有了骨架還得加上層皮,，i3是寶馬旗下首款采用塑料蒙皮的車型,，其重量比鋼板的重量減輕了一半，同時(shí),，塑料蒙皮還有輕微碰撞不易變形,、不易受腐蝕、生產(chǎn)過程更為節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢,。塑料蒙皮的涂裝采用了干燥分離技術(shù),，不會(huì)產(chǎn)生污水，耗電量只有同類水平的四分之一,。此外,，涂裝一輛寶馬i3 的用水量比普通車型降低了70%。

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料打造的車廂來到總裝車間之后,，將在Life模塊的專屬生產(chǎn)線上加裝設(shè)備,，包括像是駕駛艙部件以及客戶選裝部件等等。在這些工作完成之后,，激動(dòng)人心的時(shí)刻即將到來,。

兩個(gè)工業(yè)機(jī)器人會(huì)將粘合劑涂到 Drive 模塊上，然后將這個(gè)模塊送入車身拼裝工位,，并對齊安裝位置,。一個(gè)抓取式機(jī)械手則將 Life 模塊放到 Drive 模塊上，在車身自重的作用下開始執(zhí)行拼裝工藝,。 不過不用擔(dān)心只用膠水的話這兩個(gè)模塊的連接是否牢靠,，其實(shí)Life和Drive模塊之間還會(huì)通過四個(gè)螺釘進(jìn)行連接固定,，以確保萬無一失。

所有部件組裝完畢之后,，和別的寶馬車型一樣,，i3也需要經(jīng)過嚴(yán)格而全面的質(zhì)量檢查，以保證其品質(zhì)和寶馬的傳統(tǒng)車型保持同樣的水準(zhǔn),。然后,，寶馬i3就將駛下生產(chǎn)線，前往全球各地,，接受消費(fèi)者的檢驗(yàn),。

新理念制造新紀(jì)元

縱觀寶馬i3的整個(gè)生產(chǎn)過程,，有幾個(gè)明顯的特點(diǎn)可謂貫穿始終,。首先是高度的機(jī)械化，機(jī)械化雖然不算新聞,，但在整個(gè)i3的生產(chǎn)過程當(dāng)中,，機(jī)器人的大量采用已經(jīng)讓生產(chǎn)過程已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，人手操作僅局限在了最低程度上,。除了明顯提高生產(chǎn)效率之外,，減少制造誤差之外，人力成本也得以大幅降低,。

此外,，環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的理念也貫穿寶馬i的整個(gè)生產(chǎn)流程。i3大量使用可回收材料制造,，同時(shí)全面采用水電和風(fēng)電等可再生能源,。除了莫斯湖工廠全部采用水電之外，萊比錫工廠則建立了四座風(fēng)力發(fā)電機(jī),，年發(fā)電量高達(dá)26千兆瓦時(shí),，可滿足整條i生產(chǎn)線的用電需求。i生產(chǎn)線目前每天可生產(chǎn)100輛左右i3和10-12輛左右的i8, 制造過程比傳統(tǒng)汽車制造節(jié)電50%,，節(jié)水70%,。

電動(dòng)汽車常常以環(huán)保自我標(biāo)榜，但使用過程當(dāng)中的零排放零污染僅僅是環(huán)保的其中一個(gè)方面,，而不少人也開始反思電動(dòng)車在生命周期前后對環(huán)境所造成的危害或許更甚于傳統(tǒng)車型,。只有從產(chǎn)品的制造使用到報(bào)廢回收的全過程都將環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的理念貫穿其中，在每一個(gè)環(huán)節(jié)中都盡量減小對環(huán)境的損害,，這樣才能真正稱得上是全面的環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展,，而寶馬在i系列車型的打造過程當(dāng)中也正是這樣做的。i系列車型在技術(shù)層面上未必有脫胎換骨的革命性突破,，但其對于環(huán)保的全面重視更值得我們關(guān)注,。