寶馬:利用CFRP骨架增強高張力鋼板

　　 「不運用革新技術，產品策劃就通不過」——對於高級轎車「7」系的設計思路，德國寶馬（BWM）這樣描述。該公司為新款車的車身運用了最尖端的技術，通過實施「多材料」設計，組合不同的材料，實現了前所未有的輕盈車身（圖1）。並且降低了重心，提高了行駛性能。

　　該公司將這種車身結構稱作「Carbon Core」，充分運用了碳纖維強化樹脂（CFRP）。CFRP的強度是鋼鐵的10倍，而重量只有1/4。雖然現在的成本還是鋼鐵的10倍，但就性能而言，是非常理想的輕量化材料。該公司通過大量採用CFRP，使車身重量減輕40kg。開創了將使用CFRP的多材料車身應用於量產車的先河。今後還希望將使用CFRP的車身打造成輕量化車身的核心。

　　圖2是新車身的結構。從圖中可以看出，車身在使用普通鋼板的基礎上，大量採用了拉伸強度超過900MPa的超高張力鋼板、拉伸強度為300MPa以上的多相鋼板*、鋁合金，以及CFRP等輕量化材料。

　　其最大特點是在2張鋼板形成的中空部分，鑲嵌了CFRP成型部件作為骨架。新車身加大了高強度的超高張力鋼板和多相鋼板的比例，通過減薄鋼板厚度減輕了重量。這是很多汽車企業都在採用的方法。而寶馬的不同之處，是在鋼板變薄、強度和剛性有所降低的部位，通過鑲嵌CFRP成型部件，提高了強度和剛性。這些CFRP部件包括車頂縱梁加強件、B柱加強件、C柱加強件和側邊梁加強件（圖3）。

　　將CFRP部件應用於車身時的課題在於接合。樹脂不能焊接，需要使用粘合劑和鉚釘。使用粘合劑也是為了吸收鋼板與CFRP的線性熱膨脹係數的差異。

　　新的車身首先是按照傳統方式，將鋼板內板焊接（點焊等）成車身（內車身）。然後在內車身上必要的地方塗抹粘合劑，將前面所說的CFRP加強件牢牢粘在上面（圖4）。其中包括車頂縱梁加強件、B柱加強件和側邊梁加強件。在對接合力要求更高的地方，還要使用鉚釘，通過機械方式緊固鋼板內板和CFRP加強件。C柱加強件就屬於這種情況。

　　在通過上述方式，使CFRP加強件與車身緊密接合後，還要再次進行焊接，使鋼板外板與內車身接合製成白車身。方式是先在B柱上焊接超高張力鋼板B柱加強板，在側邊梁上焊接超高張力鋼板側邊梁加強板，然後再焊接外板（深衝鋼板外側框架）。目的是要通過結合使用CFRP與超高張力鋼板，提高強度和剛性。

　　除上述加強件外，車身上還安裝了其他CFRP部件。例如車頂橫梁、傳動軸中央通道加強件和後行李架。這些部件雖然沒有嵌入內板與外板形成的中空部分，但一樣發揮著加強件的功能。與內車身接合採用粘合劑、鉚固和夾固的方式。