BMW tar täten med kolfiber i karosserna

2015-09-03 05:00  

Grejen med BMW i3 är inte att den är en elbil eller att den har fräck design. Grejen är att BMW som första biltillverkare använt kolfiber i stor skala.

Det tar åtta minuter att baka en bilsida i kolfiber. En av arbetarna lägger de förformade delarna i en press, tar ett steg tillbaka och trycker på knappen. In trycks epoxi vid hög temperatur. När bilsidan är färdig tar han den i handen och hänger upp den på några krokar. Sedan synar han den under en stark lampa. När han är klar bär han bort den till nästa led i processen.

BMW:s kolfiberverkstad ger ett närmast behändigt intryck, jämfört med en verkstad med konventionella plåtpressar. Det bildas en del värme vid processen, men ljudnivån är låg. Alla delar kan lyftas och hanteras för hand, fram till transportkärrorna som kör en trave bilsidor eller en bunt tak till limningen. Det är förbjudet att ta bilder. Fast hemligheterna ligger inte i det man ser.

– Vi har bara konventionell standardutrustning här, säger ingenjören Dragan Angebrandt, som är chef för produktionen av kolfiberkomponenter.

– Hemligheten ligger i vad vi använder för tryck, under hur lång tid, och vid vilken temperatur. Samt vilken epoxi och härdare vi använder. Vår process är mycket snabb. Normalt tar den flera timmar. Det har tagit oss lång tid och många försök att få fram. Vi har naturligtvis beräkningar i grunden, men till slut har det handlat om att försöka, misslyckas och försöka igen. Vi är de enda som gör det här i industriell skala. Just nu har vi sju pressar och kan göra karossdelar till 7 000 bilar per år, säger Dragan Angebrandt.

Det är först på golvet i karossfabriken som man verkligen förstår varför BMW valde att bygga sina nya elbilar av kolfiber. Hit kommer de pressade delarna för att sättas ihop.

Större delen av allt det som finns i en karossfabrik för vanliga bilar saknas helt. Borta är alla svetsrobotarna, borta är paletter och transportband som för karossen mellan bågsvets, punktsvets och lasersvets, borta är gnistregnet som gör sig så bra på bild. Borta är allt buller.

Det enda som är kvar är några robotar som diskret och elegant lyfter och svingar runt karossdelar, lägger på en limsträng och klämmer ihop. Infravärme hjälper till att snabbhärda limmet.

– Det var ganska jobbigt att övertyga vår ganska konservativa organisation. Ingen annan biltillverkare använder kolfiber i industriell skala. Men ekonomin hjälpte till. Vi slipper också enorma investeringar i pressverkstad och måleri, säger Daniel Schäfer.

Fram till dess hade organisationen fått höra att det nya materialet framför allt ger en kaross som är mycket lättare och därigenom spar bränsle. Samt är hitech.

Daniel Schäfer var en av den handfull ingenjörer som för åtta år sedan handplockades av ledningen för att skapa BMW:s framtidsbil.

– Jag har inga titlar som doktor eller professor. Men jag kan bilproduktion.

Att använda kolfiber till karossen var ett av gruppens viktigaste tekniska beslut. Aluminium var också ett alternativ, men man ville ha något som var ännu lättare och samtidigt mer spektakulärt. Det var inte ett svårt beslut i projektgruppen. Men däremot för resten av BMW. När det skulle implementeras blev det friktion. Det gäller faktiskt stora delar av hela projektet.

– Man behöver den totala friheten i en sån här grupp för att kunna fatta omvälvande beslut. Vi rapporterade direkt till vd och behövde inte lyssna på resten av organisationen. Det var bra att slippa alla invändningar i det stadiet. Men sedan måste man övertyga organisationen. Det är också en viktig del av processen.

Det lyckades, bland annat med rent ekonomiska argument.

– Det blir billigare med kolfiber, inte bara investeringsmässigt. Totalkostnaden är lägre. Per kilo är stål billigare. Men kolfiberkarossen väger bara en tredjedel av motsvarande stålkaross. Och innehåller bara en tredjedel så många delar. Hela produktionen är enklare och billigare, säger Daniel Schäfer.

BMW:s elbilar i3 och i8 består inte bara av kolfiber. När robotarna lämnar av karossen för slutmontering kommer en parallell lina in på höger sida. Där monteras underredet, batteri och drivlina i en aluminiumram. Det är också den som innehåller krockzonerna. Till slut limmas kolfiberkarossen fast på underredet och säkras med fyra skruvar.

Företaget började samla kunskap och bygga kompetens om kolfiber i början av 2000-talet. Några år senare ville man sänka tyngdpunkten i bland annat M3-modellen, och började bygga tak i det nya lättviktsmaterialet.

– Det blir ett annat tryck i utvecklingen när man har en skarp produktion, säger Daniel Schäfer.

BMW beslöt tidigt att skaffa sig kontroll över hela produktionskedjan, bland annat av ekonomiska skäl. Men också för kvaliteten. Grunden är själva fibertillverkningen.

– Håller den inte rätt kvalitet spelar det ingen roll vad man gör sedan.

 

Det går sju kolfiber på ett enda hårstrå

Kolfiber utvinns av polyakrylonitril, i en komplicerad process som går ut på att oxidera och hetta upp materialet i flera steg (bland annat under pyrolys) tills i stort sett bara kolatomer återstår. Själva fibern är 0,007 mm tjock, en sjundedel av ett vanligt hårstrå.

Råmaterialet framställs i Japan, och skeppas därifrån till USA. Där har BMW tillsammans med kompositföretaget SGL byggt en fabrik för storskalig fibertillverkning. 3 000 ton om året tillverkas i en mycket energikrävande process. Skälet till att man lagt fabriken i USA är att tillverkningen, med hjälp av lokal vattenkraft, kunde hållas helt koldioxidneutral. Bidrag från delstaten Washington hade också betydelse för lokaliseringen.

Rullar med kolfiber fraktas sedan till en fabrik i Wackersdorf, där man väver materialet. Väven kommer till Leipzig som mattor med 6–11 lager, som förformas med värmebehandling. Bitarna läggs sedan in i pressen, man injicerar epoxi och lägger på tryck.

 

Eddie Pröckl

Mer om: Kolfiber

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt