最初发布于RMI Outlet.by Greg Rucks
宝马首款量产电动汽车的开发与对基于碳纤维复合材料的新设计范例的巨额投资相吻合并非偶然。
宝马的空白板
宝马知道,不能仅仅将电池和电动机投入其现有车型中。i3的电池组重量超过1000磅,因此减轻体重对于抵消电池的重量至关重要。为了在其中一辆现有车辆上实现接近100英里(有影响力的数字,通常被视为电动汽车可接受的最小值)的范围,它需要一个非常大的电池组才能在这种重钢周围移动。由于电池容量仅增加10%(相当于将i3的射程增加约10英里),这将进一步增加质量,进而需要更多的电池,依此类推,这是一个恶性(昂贵)的循环。约重100磅,成本为1200美元。另外,在更大的电动汽车中行驶的每一英里都需要更多的能量,这使其等效的每加仑英里数等级变得更差,并且运营成本更高。
为了达到减轻重量的水平,可以开始有效抵消所有动力总成的质量,宝马的设计师知道,他们需要从头开始重新考虑车辆的设计。他们将需要改变车身的形状以更好地集成新的电动传动系统和电动机,并且他们需要的材料应能提供相同的结构完整性且重量更轻。尽管碳纤维复合材料的每磅成本比钢高,但由于新材料的结构优势而节省的每一磅都是电池组无需移动的一磅。具有独特的结构特征,制造工艺,生产设施和供应链的全新材料的巨额投资的商业案例突然变得有意义。
宝马花了整整十年的时间来做到这一点,与新行业建立伙伴关系,垂直整合全球供应链,建立新的生产设施,并将碳纤维复合材料部件结合到现有车辆中以使其湿透。目前,宝马能够每20小时生产i3车身,从而使它每年可以淘汰400余辆汽车,尽管这是一个重要的开端,但根据汽车行业标准,这并不多。而且,i3的售价低至40,000美元,对于价格突破30,000美元的主流消费者而言,i3将是遥不可及的(尽管联邦和州的激励措施可能会将i3的标价降低到可接受的水平)适用于正确市场中的某些消费者)。
RMI扩展自动合成
与宝马一样,落基山学院也认识到碳纤维复合材料的变革潜力。如果被汽车工业大规模采用,全球对碳纤维的总需求将迅速飙升,并且需要在颠覆性技术上进行投资以使材料更便宜的材料将涌入渴望在其最大的潜在增长市场中立足的材料公司。
这样,像i3这样的整车将变得更具成本效益,并且将为世界上充满负担得起的碳纤维密集型汽车铺平道路,该汽车比如今的汽车更轻,由电动动力总成提供动力,不需要油,也不需要排放温室气体。我们越快地扩展这个新材料产业,愿景就会越快成为现实。
因此,RMI于去年11月在一个研讨会上启动了其Autocomposites项目。该研讨会接待了来自汽车和碳纤维复合材料行业的45位关键决策者,他们的培训目标都是确定现有车辆中碳纤维复合材料最有希望的近期应用。仅将一种碳纤维复合材料部件装配在一辆汽车上,将使汽车需求翻一番,从而迅速创造规模和增长,以启动投资,降低成本,刺激竞争和种子创新。
尽管许多零件为用户提供了可抵消较高材料成本的重要价值,但在研讨会参与者确定的最有希望的应用中,门的内部,门的内部结构和框架在发生碰撞时吸收冲击能量。由于这种安全性,车门内饰在潜在价值方面升至了农作物的顶端,因为碳纤维复合材料每磅吸收的碰撞能量是钢的六倍,客户愿意支付高价。为了安全。因为碳纤维比钢硬,所以结构构件可以做得更窄,同时提供相同的结构完整性。因此,窗框可能会变得更薄,提供更多可见度,并进一步增强碳纤维复合门内饰的价值主张。最后,根据在车间进行的初始成本建模和价值量化,估计与在门内引入碳纤维相关的大笔材料成本溢价已被用户价值所抵消。
自2012年11月的研讨会以来,RMI及其汽车行业的合作伙伴Munro&Associates推出了Autocomposites Commercialization Launchpad(ACL),这是业内功能最强大的碳纤维复合材料和汽车制造商的联盟。内门是ACL的第一个商业化项目,目前已有八家主要公司签约,以进行设计,生产和测试。ACL的目标是到2018年,主流汽车的年产量达到或超过50,000辆,这是任何行业碳纤维复合材料从未达到的产量。ACL将能够启动并行的商业化项目,以进一步加速学习并扩展这个新行业。
无论是从小批量生产全碳纤维复合材料汽车还是大批量生产单个零件开始,目标都是相同的:迅速扩大新材料行业的规模,为基于广泛采用的无与伦比的轻量化潜力打造的交通运输系统铺平道路碳纤维复合材料。