脖子哥已经忘了咱们这是第几篇跟 SU7 Ultra 有关的文章了。。
也对,就是有着一大堆值得解析的技术那才叫豪车嘛。
前几天,雷总又搞了一场直播,里面分享了一些关于 SU7 Ultra 车主的数据。
在 SU7 Ultra 锁单用户当中, 63% 的人选了碳纤维的开孔机盖, 89% 的人选了碳纤维尾翼。
大伙这选配意图很明显: “ 帅是一辈子的事 ” 。
可这下把雷总搞麻了,祖宗们可真会选,这碳纤维机盖帅是帅,但小米这小庙产能是真不够。
没办法,雷总只能明里暗里地劝大伙再考虑考虑,为此,小米还专门给用户一天时间修改选配。
有用吗?
不要挣扎了雷总,你喊破喉咙都没人来救你滴。
嗯,好像不太对,碳纤维咱们不是已经 “ 打破垄断 ” 了吗?
之前差评君写过工业大摸底,里面的光威复材除了在给 “ 空军们 ” 供货,同时也在给空军供货。
当时这事闹得沸沸扬扬,网友们发现,原来早在 21 年我国的碳纤维产能就已经超越美国,登顶全球第一。
像现在极氪 001 FR 、昊铂 SSR 这些国产性能车,也用了不少碳纤维材料,仰望 U9 更是直接用上了碳纤维单体车身,咋轮到小米这一块机盖就受不了了呢?
脖子哥下面就带大伙一起来看下,现金王小米为啥都搞不定碳纤维。
这里咱先给不太懂的小伙伴说一下碳纤维有啥用。
碳纤维是一种含碳量在 90% 以上的高强度纤维,重量轻、硬度高、耐高低温,咱们平时看到的碳纤维零件,就是用碳纤维加上树脂等基材制成的。
一个碳纤维汽车尾翼轻到用一个手指就能托起,而碳纤维本身的强度还是铁的 20 倍。。
所以,这玩意是上好的航空航天、赛车材料。
教主的 CDM 影豹 R 改装机盖足足轻了快一半
不过碳纤维最开始的样子,可没那么硬气。
这玩意以从石油里提取的丙烯腈 ( 简而言之,塑料 )为原料,通过高、低温碳化等方法之后,出来就是一根根和头发一样的黑丝。
肉眼可见,这时候的碳纤维还是软趴趴的。
而且由于碳化之后,里面堆满了碳晶体,所以晶体的 “ 各向异性 ” 会导致碳纤维的 “ 硬 ” 会有一个方向。
打个比方,要你扯一根筷子很难扯断,但是要你掰一根筷子,那就掰得动了。
碳纤维抗剪切不行,且无法复原
所以,为了加强碳纤维不同方向的硬度,同时也是为了方便运输和携带,生产厂家一般会把碳纤维编织起来,来应对不同方向的冲击。
那这些跟 SU7 Ultra 交不出货有啥关系呢?
因为到这,碳纤维的生产制造还能够实现自动化,而后面复合材料的 “ 铺层 - 封装 - 热固 - 打磨 - 喷漆 ” 等工序基本只能靠手搓。。
这就是碳纤维产能地狱的第一个原因,人工成本高。
就比如在铺层这个阶段,因为碳纤维是一张薄薄的布,如果零件有一定的厚度,那就需要一层层叠上去。
如果是没啥复杂造型的平面,那就能用机器像钢板一样流水线叠层热塑,或者是汽车传动轴、气罐这种管状的部件也可以用机器螺旋编织。
飞机零件自动化生产
但是像 SU7 Ultra 这种有复杂的弧度和纵深的机盖 ( 异形件 ),为了零件强度和碳纤维纹路不被拉伸破坏,还是得人工操作。
而碳纤维的叠层可不是简单贴胶布,记得我们刚刚讲碳纤维的 “ 各项异性 ” 吗?
由于汽车部件每个地方受到的应力不一,碳纤维的叠层得根据强化方向的需要,以 30 °、 45 °、 60 °的角度去叠,指向哪个位置就加强哪个位置。
每一块碳纤维的方向都不一样。
先不说每一块叠层的受力情况都需要工程师建模的难度,光是请一班手工仙人,经费就已经爆炸了。
所以雷总在直播里跟大家说他们已经请了一万名工人,多少带点无奈。就这,脖子哥觉得到了 4 月小米也很难搓出来几台。
碳纤维难产的第二个原因就是材料限制。
上面碳纤维叠完了还是软趴趴的布,想要它支楞起来,还得刷上 PU ( 树脂 )等基材,通过 PU 的热塑性将其加热固化。
而这层树脂,碳纤维行业的工程师小罗告诉脖子哥,高端树脂目前大部分都得靠进口,咱们国产的树脂还在追,还需要点时间。
所以,化工材料的硬伤也导致了高端碳纤维的供给并不稳定。
最后一点,生产碳纤维的耗时实在是太久了。
有了树脂之后,你得把树脂和碳纤维结合在一起,然后怼进炉子里面烘烤定型,这里主要分为两条路线:
一条是直接把叠好的干碳布怼进模具,密封好之后再往里灌树脂,机器再将其加热定型,这就是 RTM ( 树脂传递模塑 )技术。
根据南京欧能机械的预估,一般 RTM 的零部件需要两个小时。
宝马碳纤维车顶制造过程
那小米 SU7 Ultra 呢?
根据业内人士的猜测,他们很可能用的是另一种工艺——热压罐真空成型。
这种工艺先是在布料生产阶段就将碳纤维和树脂结合在一起,制出 “ 预浸碳纤维布 ” 。
然后把布料叠进模具,拿袋子套着抽真空,利用真空产生的压强差让布料紧贴模具,然后送进热压罐里面加压烘烤。
跟手机真空贴膜一个意思。
而雷总说过他们要用就要用最好的,实际上也确实如此。
上海飞机设计研究院的研究员叶君、宫占峰做过一个研究,热压罐成型的复合材料的承载能力比起 RTM 高出 27.5% ,而且受热更加均匀,质量更佳。
热压罐
那么,代价是什么呢?
小米汽车产品经理潘晓雯透露过, SU7 Ultra 的碳纤维机盖要在热压罐里面呆 6 个小时。
加上叠层的 6 个小时,和后面喷漆的时间,一套模具一天只能生产一套机盖。
虽然小罗猜测小米不一定真的花那么长时间,但是热固成型是碳纤维材料决定的,也快不到哪去。
加上碳纤维从罐子里出来之后就是一块 “碳”,为了凸显出碳纤维编织,还得打磨出纹路、再喷上清漆,这产量能高才有鬼了。
这个碳纤维自行车架刚出来的时候完全不好看
上面这么多工序下来,难怪现在 SU7 Ultra 等车得 40 个星期。。
那小米能怎么办呢?除了让供应商多加几个罐子,多雇点人,应该也是凉拌。
我们只能祝福这批选装碳纤维机盖的车主早日提车了。
说实话,在小米之前中国车企对碳纤维材料的使用更多的只是装饰作用,甚至像影豹这样的入门级性能车,也就是给点假的碳纤维饰板让你瞧瞧。
而雷军与小米 SU7 Ultra 的这波营销 + 销量的成功,或许能够推动碳纤维行业向全自动化生产迈进。
部分从业者也在期待机圈的米链能够搅起这潭水。
不过,小罗说的一句话我得提醒大家。
碳纤维一点磕碰就是整块换,厂家用是用了,你开起来也爽了,但修不修得起才是最现实的问题。
撰文:浩森
编辑:脖子右拧 & 面线糊君
美编:浩森
图片、资料来源:
McLaren Tech Club - Episode 21 - How to build a carbon fibre monocoque —— McLaren Automotive
BMW Carbon Fibre ( CFRP ) - PRODUCTION —— GOMMEBLOG
Highly automated manufacturing process for large aircraft structures in dry CFRP design —— DLR Institute of Structures and Design
干货一集肝完:碳纤维自行车是如何制造的 —— TREK 小熊饼干
热压罐和 RTM 成型的 C 型框弯曲试验研究 —— 叶军、宫占峰
碳纤维及其树脂基复合材料成型工艺与应用研究进展 —— 张娜
碳纤维有两个致命缺点!—— 球村冷知识
碳纤维真空导流湿碳制作 —— 专业盆栽组 - 瓦特
碳纤维 RTM 成型模温机,助力汽车轻量化发展 —— 欧能模温机
是什么卡了中国碳纤维的脖子:环氧树脂韧性不足,缺股劲儿 —— 碳纤维生产技术
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