在汽車講求輕量化的時候，塑料在這領(lǐng)域找到它的用武之地。無論是車身、內(nèi)飾件以及外飾件等地方，都可以找到不同種類的塑料應(yīng)用。作為全球最大的汽車制造商之一，寶馬(BMW)也因應(yīng)潮流所趨，使用了大量的塑料。
寶馬汽車在德國慕尼黑設(shè)有2家工廠，分別位于Landshut及Dingolfing，兩廠共有員工超過26,000名，負(fù)責(zé)零部件制作、車款開發(fā)及組裝工序，用于各款寶馬汽車、摩托車以至一級方程式賽車。Landshut工廠生產(chǎn)合金、塑料外飾件及內(nèi)飾件，以及汽車傳動軸和備用發(fā)動機；Dingolfing則以組裝為主，特色之處是其組裝線靈活性高，一條組裝線可裝配4款不同型號的寶馬汽車。
公司運作性能及材料開發(fā)總監(jiān)Rudolf Stauber博士指出，現(xiàn)時轎車對減重的要求越來越高，所以有必要多采用塑料或輕金屬來取替以往的鐵制部件。以寶馬7系為例，其總重量為1935千克，塑料部份占了14.5%。雖然這個數(shù)字可能還不太高，但Stauber博士預(yù)測，2005年聚合物及彈性體在汽車的使用將超過20%。
除了減輕汽車的重量外，Stauber博士還指出了幾項未來汽車的發(fā)展重點：改善材料與環(huán)境的兼容性、提高司機及乘客的安全、提升實用價值，以及使用更多納米技術(shù)。
寶馬汽車現(xiàn)有使用的塑料大致包括熱塑性塑料、熱固性塑料、彈性體及熱塑性彈性體等。如，與厚鋼板制成的同類部件相比，革新性熱塑性塑料車身側(cè)板重量更輕，兩塊前側(cè)板可降低每車重量大約4公斤。這一設(shè)計理念可進(jìn)一步增強寶馬6系車型的行駛動力性能。另一重要的優(yōu)點是，采用塑料部件，寶馬設(shè)計師可繼續(xù)確保寶馬6系Coupe和敞篷車型側(cè)板從頭至尾的優(yōu)美線條。如果采用傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)，不可能以同樣方式將側(cè)面裝飾件整合于側(cè)板內(nèi)。而且，熱塑性塑料作為一種可逆向成型的材料，與鋼質(zhì)材料相比，在一些碰撞中如停車時可能造成的輕微碰撞不會造成嚴(yán)重影響。
碳纖維增強塑料應(yīng)用
寶馬塑料應(yīng)用的一個重點發(fā)展項目是重量輕的復(fù)合材料―碳纖維增強塑料(CFP)。寶馬BMW FW25單殼式一級方程式賽車就是利用這種超強的輕質(zhì)材料制成。該材料的特點是：
1． CFP可大幅度減輕汽車重量，特別適合制作車體部件。現(xiàn)代汽車中，車體占整車重量的15～20%，采用CFP塑料制成車體部件，其重量比鋁材和鋼材分別輕30%和50%以上。即，這一先進(jìn)材料可減輕整車重量達(dá)10%。
2． 除了大幅度減輕整車重量之外，CFP塑料車體部件的最大優(yōu)勢在于其在碰撞時表現(xiàn)出優(yōu)異的強度和剛度。碳纖維厚度大約為0.007毫米，受力主要集中在纖維本身的定向流方向。因此，可選擇合理的排列，將纖維彼此層疊構(gòu)建，從而優(yōu)化CFP塑料的特色功能和特性，將其調(diào)整到預(yù)期的強度和負(fù)載條件。
3． CFP塑料的另一優(yōu)勢是可制成高度整合的超大型車體部件，這些部件如果用鋁材或鋼板制成，制作過程十分復(fù)雜。這樣，為車體設(shè)計和建造等方面提供了巨大優(yōu)勢，固定和支承等功能可直接整合于部件本體之中。即使復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件或整車模塊，均可用同一模具一體化制作，從而減少車體所需部件的數(shù)量。
通過Landshut廠CFP塑料專家、寶馬研究革新中心專家和寶馬公司汽車工程師的密切合作而開發(fā)和設(shè)計，寶馬BMW M3 CSL型汽車的車頂充分體現(xiàn)了采用輕質(zhì)CFP增強車體結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。為了保證部件所需的穩(wěn)定性之外，考慮材料的光潔度和外觀，還采用了最佳的生產(chǎn)流程，以利用透明層漆面展現(xiàn)CFP材料的組織結(jié)構(gòu)。BMW M3 CSL型汽車車頂在Landshut廠分三個生產(chǎn)階段制成。第一階段中，將5層專用碳纖維層疊放置進(jìn)行預(yù)成型。這一階段的重要要求，同時也是這一過程的一項重大革新，是確保碳纖維妥善排列，準(zhǔn)確到位，具備合理的結(jié)構(gòu)，提供車頂所需的穩(wěn)定性和外觀。第二階段是樹脂壓鑄（RTM）注射工藝，將已預(yù)成型的多層碳纖維墊放入1,800噸壓機，將透明型環(huán)氧樹脂注射到材料之中。然后，車頂在高溫模具中硬化，最后，由機械手從模具中拆除，漆上透明漆。
這一新的生產(chǎn)流程在全球?qū)偈状蜗盗谢瘧?yīng)用，它體現(xiàn)了兩個特點：首先，由于生產(chǎn)流程高度自動化，車頂制造所需的時間至少縮短了1/5。其次，與鋼質(zhì)車頂相比，寶馬M3 CSL型汽車的車頂重量減輕了50%或6公斤。
仿真軟件的應(yīng)用
虛擬現(xiàn)實技術(shù)是設(shè)計中的重點技術(shù)，通過三維（3D）演示，使計算結(jié)果“有形化”，從而使整個開發(fā)隊伍得到工作和結(jié)果的確實概念。在研制車身蒙皮革新部件的過程中，寶馬采用了最先進(jìn)的仿真法。如，在將塑料灌注于注射成型的車身側(cè)板模具時，充分考慮了各種高溫和機械因素，始終采用計算機輔助仿真程序。由此，寶馬公司塑料技術(shù)專家優(yōu)化了各部件的功能特色和品質(zhì)。
側(cè)板注射成型模具
左右側(cè)板采用熱塑性材料通過注射成型工藝制成。這一工藝中所用的注射成型模具，充分考慮了各個搭接點和工段，當(dāng)然，也考慮了部件的復(fù)雜設(shè)計。因此，這是當(dāng)今汽車制造業(yè)中最復(fù)雜的模具。側(cè)板的特定外形和設(shè)計，要求采用至少9塊滑動件，以形成水管、保險杠連接件、車門彎曲部分和輪罩法蘭。當(dāng)中的挑戰(zhàn)是，熱塑性塑料要求嚴(yán)格控制模具內(nèi)溫度，連同滑動件一起，必須能在120℃高溫下順利移動。另一要求是，必須確保寶馬汽車保持高標(biāo)準(zhǔn)表面質(zhì)量，不得留下模具或滑動件壓印。
為了達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)，寶馬公司塑料技術(shù)專家自行開發(fā)了這一模具及其配套理念。結(jié)果，開發(fā)出了一套三壓板式模具，其中，第三壓板作為專用刮板機架。這一模具用于注射成型機上，能產(chǎn)生3200噸的閉模壓力。材料的總體收縮率為1.7%，模具內(nèi)收縮率大約為1%。清楚顯示了極高的穩(wěn)定力。
為防止滑動件在注射過程中移動，異型滑塊必須精確設(shè)置和調(diào)整，公差在0.02～0.03毫米范圍內(nèi)。注射成型之后，5軸式機械手將部件拆除，模具及圍繞工件整個周邊的搭接件不會對部件造成任何損傷。然后，將注塑件從其它鏈段中切下，放置于冷卻計上。
在下一工序中，一套全自動機械手將增強件由里向外粘貼在側(cè)板內(nèi)。粘貼之前進(jìn)行等離子加工過程是預(yù)處理階段中十分重要的工序，其目的是保證粘膠得到最佳粘接。最后，考慮到熱塑性塑料部件的膨脹性，必須精密設(shè)置生產(chǎn)用模具和模頭，精度達(dá)到數(shù)十分之一毫米。
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