碳纤维复材—中国汽车发展的机遇还是挑战？
在大规模量产汽车制造商中，宝马对碳纤维可谓情有独钟，最舍得投入研发，也有最广泛的应用。业内甚至有“想搞碳纤维车身，先得看看宝马在做什么”的论调。而前些天，玩碳纤维一向风生水起的宝马又放大招了。
3月17日，宝马iX纯电动SUV率先在德国上市，xDrive40起售价7.73万欧元，动力更强的xDrive50i售价9.8万欧元，按照BMW销售总监Pieter Nota的说法：“iX纯电SUV的价格与其级别对等的传统燃油车型—宝马X5大致相当”。
价格、车身尺寸甚至动力都大致相同，但差别其实真挺不少：宝马iX除了搭载最新的第五代eDrive纯电驱动总成，第八代iDrvie人机交互系统以外，还拥有名为“Carbon Cage”的碳纤维笼架结构。
Carbon Cage是iX首创的车身结构，和宝马7系的“Carbon Core”碳纤维内核结构并不相同，它是纯电动车专属，白车身中碳纤维复合材料占比更多，使用位置更广泛，覆盖到车身侧围结构，车顶、尾窗框架、前防火墙支架和雨水引流槽。尽管宝马尚未公布Carbon Cage的技术细节，笔者跟据宝马集团在碳纤维领域的技术路线猜测，Carbon Cage似乎是Carbon Core朝着电动化方向的自我完善和进化。
熟悉宝马车型的朋友们都知道，即便是最热衷碳纤维的大批量汽车制造商，白车身架构能用上碳纤维的也只有少数位居金字塔顶的王者，大多数“普通”的原厂宝马车压根就用不上。比如燃油车只有7系和8系用上了“Carbon Core”碳纤维内核架构，相比之下高端SUV产品如X5/X6/X7依然是钢铝混合车身架构。
总之，能感觉到iX被宝马定义为未来“技术旗舰”，车上满满都是BMW集团压箱底的好东西。特别是和同级燃油车“厚此薄彼”，更让人觉得它“承载了全村的希望”。
其实，iX武装到牙齿的王者装备，正是出行电动化大潮推动车身材料技术加速向前跑的缩影。
燃油车时代，除了超级跑车和少数高性能车，主流量产车能在白车身结构中应用碳纤维复合材料的可以说寥寥无几，除了宝马7系，比较典型的还有现款奥迪A8L在后座隔板使用了碳纤维复合材料，它们还都是百万级豪华车。
虽然碳纤维材料有重量轻，强度高，稳定性好等众多优点，但成本高，生产工艺复杂，批量生产投资巨大等弊端，致使其一直局限在身价特别昂贵且产量稀缺的超级跑车上。而大批量生产的车型更青睐于相对便宜效果又不差的铝合金，更让碳纤维难成大势。
而汽车电动化浪潮就像催化剂，车身轻量化与材料技术的迫切程度被提到了前所未有的高度，原因很简单：以现有电池能量密度水平，纯电动车想要在被动安全、驾控性能、能耗指标上有所建树，就不得不把车身轻量化发挥到极致，以弥补电池带来的重量负担。
此外，碳纤维复合材料强度高的优势，对于电池包安全和乘员舱保护也非常有用。
比如北美IIHS和中保研的车顶抗压强度测试，车顶要承受高于4倍自身车重才能获得优秀的评价，这是对车身结构强度和轻量化水平的双重考验。
简单来说，车身安全笼结构(特别是A/B柱和车顶侧梁)要尽可能坚实，但靠堆厚料解决强度问题又会陷入“面多了加水，水多了加面”的循环。所以追求极致轻量化的同时，还能保证车身强度才是汽车工程设计追求的目标。目前看来，确实没有什么材料能像碳纤维这样同时满足极轻和极坚固的性能。
无独有偶，今年早些时候捷豹也宣布将转型生产纯电动车，捷豹路虎集团正在牵头进行一项有关高效纯电驱动和轻量化车身的研究项目“Tucana Project”，其中一个重点是碳纤维复合材料与玻璃纤维材料。
捷豹声称，应用新型材料将实现白车身结构减重35kg，同时整车刚度提升30%，由此将进一步提升电动车的性能表现。此外，在提升车辆机械性能的同时，减重也又有利于提升车辆续航和能耗表现，可降低从生产到使用环节的二氧化碳排放。
你看，老牌豪华车企都意识到：进入电动化时代，他们曾经引以为傲的V8、V12技术壁垒会瞬间破防，为了延续自己“奢侈品”的地位，它们需要创立新的技术壁垒。
这个技术壁垒，可能短时间内就会轮到碳纤维。
有人可能会疑问：我篮球鞋的底板都用上碳纤维了，这玩意真有那么贵？其实碳纤维的原材料并不昂贵，但加工成碳纤维复合材料的工艺，以及最终产品的强度和弹性模量指标才是决定价格高低的核心因素。
差别有多大呢？强度要求不高、用于车内装饰的碳纤维比起车身架构需要极高强度的材料，前者价格可能还不到后者的十分之一。相对传统造车使用的铝合金或高强度钢，碳纤维复合材料更是贵出几倍甚至十几倍的“奢侈品”。
所以早年间我们看到用碳纤维造的汽车，往往局限在布加迪、帕加尼、迈凯伦这种级别的超跑，而宝马汽车在2009年与与德国西格里碳素公司(SGL Carbon)成立合资公司，通过创新的RTM工艺和SMC工艺极大提升了碳纤维材料的生产效率，才让碳纤维的产量和成本能够适用于大批量生产的车型上。
车用碳纤维生产流程降本增效最直接的受益者，就是已经购买了宝马i3和现款7系的消费者。虽然这两款车对于绝大多数消费者依然算不上便宜，但至少让碳纤维材料从极少数人才能享受顶级超跑下放到豪华品牌的量产车型，这是车身制造技术领域的巨大进步。
从2014年起，西格里碳素公司与宝马合作生产的碳纤维材料从3000吨/年的产能不断攀升，已经翻3倍达到9000吨/年，其中大部分增量都用于7系这种大批量生产车型。该公司负责CFM业务的总裁Andreas Wüllner所说：预计宝马iX的碳纤维材质总用量仅次于i3，是他们所知的业内第二大电动车系列项目。
国际著名的高端汽车制造商纷纷押宝碳纤维车身，而这条技术路线其实也已经被中国汽车产业注意到，比如中国自主新势力品牌前途K50和蔚来ES6，已经将碳纤维复合材料应用在量产车型上。
传统自主车企虽然尚未完成相关技术的商业化落地，但在材料技术和制造领域已经做了布局：长安汽车与HRC恒瑞联合完成的长安首款碳纤维-铝合金混合架构车身也试制成功，这是国家“十三五”重大科技计划新能源汽车专项“轻量化纯电动轿车集成开发技术”项目主要研究成果。
此外，北汽也与香港康德集团在常州投资建立碳纤维工厂；广汽联手麦格纳成立合资公司，生产热塑性复合材料……
无论是已经实现商业化的蔚来，还是在默默布局的“国家队”们，思路大体是一致的：碳纤维复合材料，是电动时代赋予车身制领域“弯道超车”的绝好机会，也是品牌向上的技术抓手。
中国自主车企正在大张旗鼓的涉足碳纤维和其它复合材料领域，关于这一点不妨看看国外同行的看法。去年，日本东丽社长日觉昭广在接受日媒采访时表示，中国以国家层面推进采用材料信息学手法，其技术进步的确构成威胁，但积累了坚实基础数据的日本企业能保持优势地位。
作为全球最大的碳纤维材料制造商，当东丽认为中国的材料产业将构成威胁，可能真就是这样。
当然，也不能盲目的认为：自主汽车品牌一旦拥有碳纤维车身技术，就能毫无顾忌的迈向高端阵营。毕竟，即便宝马7系有强大的Carbon Core，但大型豪华轿车的市场一哥依然是S级；迈凯伦全系都用上碳纤维一体成型驾驶舱，但销量和平均成交价却始终比不上还在用铝合金做量产跑车的法拉利。事实比设想残酷的地方在于：技术的优势不一定能转化成市场的赢家。
对于要突破18-20万元大关尚且苦苦挣扎的自主品牌车企，布局碳纤维车身技术通过轻量化/安全/能耗优化以及技术形象的提升，无疑是品牌向上的有力举措，但这只是万里长征的一小关。
参考宝马的经验，碳纤维的普及依赖规模平摊降低成本，动辄数千吨的的产量有没有足够的市场消化？更昂贵的产品价格定位能否获得消费者的认可？攻下技术壁垒只是个开始，后面还有市场，用户一环又一环的考验。
特别是近两年欧美市场遭遇重创，特斯拉的国产上量，无论是对中国市场更加依赖的合资车还是电动车新生力量，都会对自主品牌特别是新能源车带来更大的压力。
“在不久的将来，50%的中国汽车品牌将不复存在，新势力造车也会面临更大的压力。中国汽车产业正在经历转型升级必然经历的重要阶段。”这是长安汽车执行副总裁谭本宏在全球汽车创新大会上表达的预判。
所以等待敌人把“堡垒”推到自家门口，还是索性拼一把跳个龙门试试，中国自主品牌车企们的后续动作或许将决定谁能成为留存下的50%。向上的路肯定不好走，但不亲自走一走，又怎么知道能不能行呢？
所以等待敌人把“堡垒”推到自家门口，还是索性拼一把跳个龙门试试，中国自主品牌车企们的后续动作或许将决定谁能成为留存下的50%。向上的路肯定不好走，但不亲自走一走，又怎么知道能不能行呢？（文章来源：凤凰网汽车）