Ještě se neví, jak se bude jmenovat ani jak přesně bude vypadat. Každopádně již dnes automobilka BMW přišla s řadou technických podrobností o svém elektromobilu do města, který bude připraven k uvedení na trh v roce 2013.
Možná tento vůz ukončí éru aut, jejichž karosérie se vyrábí ze stovek vylisovaných plechových dílů svařovaných automatickými roboty a odstartuje novou éru automobilů s lehkými plastovými karosériemi.
Podle BMW by základním nosným prvkem vozu Megacity Vehicle (MCV) měl být modul Drive, v němž jsou umístěné všechny prvky hnacího systému včetně akumulátoru, podvozkových částí a bezpečnostních deformačních struktur vpředu a vzadu.
Na této platformě pak je umístěna karoserie automobilu vyrobená z plastu vyztuženého uhlíkovými vlákny CFRP (Carbon Fibre-Reinforced Plastic). Ta má skvělou pevnost a současně nízkou hmotností. Materiál CFRP je o polovinu lehčí než ocel a o třetinu lehčí než hliník.
Z nového materiálu má střechu i BMW M3
Experti z výzkumního a technologického centra Landshut (LITZ - Landshut Innovation and Technology Centre) tento materiál intenzivně zkoumají již více než deset let. Uhlíková vlákna jsou zalitá do plastu (pryskyřice). CFRP odolává korozi, účinku kyselin i organickým rozpouštědlům. CFRP je navíc stabilní za všech klimatických podmínek a i při velmi vysokých teplotách lze pozorovat jen minimální změny tvaru.
Vysoká pevnost tohoto materiálu je doplněna excelentními tlumicími schopnostmi a současně vysokou odolností vůči nárazům. Je velmi pružná a tak může absorbovat velké množství energie, aniž by se poškodil. To sice udělá vrásky na čelech majitelů autoservisů, ale budoucí vlastníci vozu s touto karosérií budou nepochybně rádi.
Díky vlastnostem CFRP může být pevnost každé jednotlivé části komponentu upravena přesně podle potřeb a konkrétního použití. Princip je podobný jako v přírodě, kde jsou kosti nebo těla rostlin zesílena vždy pouze v místech, kde je to skutečně potřeba.
CFRP se vyrábělo již dříve, ale využití našlo hlavně v závodních vozech případně v těch malosériově vyráběných. Již v roce 2003 BMW Group začalo se sériovou výrobou dílů z CFRP a od té doby se jejich výroba jen zvyšuje. V současnosti továrna v Landshutu produkuje střechy (pro BMW M3 a M6) a držáky nárazníků (M6) z kompozitu CFRP.
Uhlíková vlákna jsou sedmkrát tenčí než vlas
Základ výroby dílů CFRP spočívá v samotném prvotním materiálu, kterým je termoplast polyakrylonitrid, z něhož se tavným způsobem vyrábějí uhlíková vlákna. Jedná se o náročný proces s několika stupni, během nějž dochází k cíleným změnám teploty a tlaku. Tím se z původního materiálu postupně odstraní (většinou se vypaří) všechny složky kromě čistého uhlíku, který je držen velmi stabilní krystalickou strukturou. Výsledná karbonová vlákna jsou tlustá pouhých 7 mikronů (0,007 mm). Pro srovnání uveďme, že průměr lidského vlasu je 50 mikronů.
Pro použití v automobilovém průmyslu jsou tato vlákna spojována po přibližně 50 000 kusech do velkých svazků a jsou tak připravena pro další použití. Při dalším zpracování jsou zmiňované svazky spojovány do netkané textilie.
Při tzv. předtvarování dochází k vystřižení potřebného tvaru stále ještě ploché tkaniny a jejímu základnímu tvarování. V této fázi výroby se používá teplo k tomu, aby si textilie lépe udržela požadovaný trojrozměrný tvar. V tomto okamžiku je již jasně patrný tvar výsledného dílu. Větší díly jsou tvořené tak, že dojde ke spojení jednotlivých menších částí. Díky tomu je možné z materiálu CFRP vyrábět i extrémně velké díly, které by bylo možné z hliníku nebo oceli vyrobit jen mimořádně obtížně. Například je možné nejrůznější úchytné body nebo podobné záležitosti integrovat přímo do daného dílu.
Konečný tvar vytvoří pryskyřice
Spojené předtvarované díly jsou nyní připraveny pro další část výrobního postupu: vstřikování pryskyřice. Pryskyřice je druhou z hlavních částí kompozitního materiálu CFRP a zajišťuje, aby výsledný díl držel potřebný tvar. Technologie vysokotlakého vstřikování pryskyřice RTM (Resin Transfer Moulding) zaručí velmi pevné slepení uhlíkových vláken a pryskyřice. Následné vytvrdnutí celku zajistí výslednou pevnost materiálu a jeho mimořádné vlastnosti.
Během impregnace uhlíkových vláken pryskyřicí je navíc potřeba, aby se procesu zúčastnilo najednou dalších deset přísad. Současně je nutné toto promísení zajistit na celém povrchu dílu, protože jedině tak dojde ke správnému slepení vláken a pryskyřice.
Po vstřikování pryskyřice a vytvrdnutí je výroba téměř hotova. Zbývá konečné opracování v podobě začištění hran, případně dodělání dalších potřebných otvorů. BMW Group k těmto pracím používá tlakový vodní paprsek.
