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轻量化的秘诀

作者:
黄耀鹏
时间:
2014-12-22 15:51:11

  

整车框架的焊接,我们熟悉的场景是:流水线上车体依次缓缓前进,而两边大批的6轴、7轴机器人焊枪上下忙个不停,焊花飞溅。在宝马i3的整车成型车间里,两边的机械臂拿着的不是焊枪,而是胶粘剂。

  所以,i3成型车间里的场景有点小小的区别:机器人按照标准剂量,在i3车体150个部件之间涂抹胶粘剂,另一个机械臂同时对部件加热,使硬化时间缩短到10分钟,而不是常温下的90分钟。

  这些部件显然不是金属,而是CFRP(碳纤维增强树脂基复合材料)。这种名称拗口的碳纤维,其原料是聚丙烯腈,有点像用来制作芭比娃娃头发的纤维,但实际上比人的头发纤维细10倍。

  用聚丙烯腈原丝制作碳纤维的方法是日本人在1959年发明的,原丝生产自然由日本公司把持。东丽、东邦、三菱丽阳公司是其中最重要的三家。尽管日本企业在基础原材料的生产中占据主导地位,但是汽车用碳纤维(大丝束碳纤维)的制造方面,欧美企业的话语权更重一些,后者更擅长制作大丝束碳纤维。

  基础原料(聚丙烯腈)和原材料(碳纤维)的生产链之间,存在尚未被普遍认识的缝隙——欧美和日本企业隔河对峙、各擅胜场。

  在这里,我们看到一家整车企业为了保证原料供应,愿意上溯供应链,到达多远的地方。

  宝马年产3万辆的i3,消耗了目前世界上20%的CFRP产量。而宝马打算将产能扩张3倍,如果有其他整车企业也试图生产CFRP车体的轻量化车型(主要是电动车),那么CFRP的供应格局将恶化成一场战争。

  保障原料持续、稳定供应的最好办法,是投资原材料供应企业。宝马显然做的更多。

  总部位于德国威斯巴登的西格里集团(The SGL Group·The Carbon Company),是全球领先的碳素石墨材料制造商,拥有碳纤维和碳碳复合材料的完整生产线。2007年收购了竞争对手——总部设在德国维利希的epo公司后,西格里扩大了在碳纤维市场的优势。宝马与西格里集团合资,共同成立了“西格里汽车碳纤维公司”,该公司的生产线坐落在美国华盛顿州的摩斯湖畔。宝马计划追加2亿美元,在2015年完成扩建,将摩斯湖工厂的碳纤维产能扩张到9000吨/年。

  为什么将供应链的重要部分设在美国?摩斯湖的水电资源充沛而便宜。而且,华盛顿州政府对域内高能耗企业的宽容程度,大大优于德国各州政府。原丝加工需要消耗大量电能,即便考虑到大西洋海运费用支出,碳纤维生产放在摩斯湖可以仍然取得成本上的优势。当然,宝马公司官方的说法是,高能耗生产环节采用水电,体现了公司对环保的社会责任。

  同时,西格里集团与三菱丽阳在日本大竹成立了合资公司,为宝马和西格里的摩斯湖工厂供应原丝。

  大丝束碳纤维作为摩斯湖工厂的产品,运往德国瓦科斯多夫工厂加工成标准的轻质编织物。这家工厂也由宝马和西格里集团共同组建。然后编织物运往100公里以外的兰茨胡特工厂,加工成CFRP车体零部件(1辆i3大概用150个CFRP车体部件,比传统金属车身减少2/3)。毫无疑问,这家工厂是宝马旗下的、专职加工CFRP部件的工厂。这些零部件将运往莱比锡的宝马总装车间,完成车体组装。

  至此,宝马深度介入了CFRP的整条生产链。宝马完全不担心,其他竞争对手会跳出来争抢碳纤维。即便出现第二家一线企业采用了CFRP作为车体材料,也必将仰宝马鼻息。不过,如果对汽车用碳纤维需求量很小的企业,不必到宝马这里拜山头。因为宝马无意掌控所有碳纤维来源,一则财务代价太高,二则会触发各国反垄断诉讼。

  宝马为了构建整个CFRP生产链条,已经投资10亿欧元以上,而且还在追加投入,扩张产能。除了现有的i3、i8以外,将来的7系和M系列都将使用CFRP。宝马不仅获取了CFRP的稳定供应,还在这种特殊材料的生产领域积累了强大的话语权。这一系列教科书一般投资活动,体现了这家公司的技术实力和执行力。更深层次地,它源于宝马对未来汽车生产轻量化方向的预测。在CFRP上押下重注后,宝马期待自己的产品能够引导全球汽车产品轻量化的技术潮流,向CFRP方案上持续转移。

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