不可不承受之「輕」─AUDI的CFRP情結

記者:haya 2014-03-21

今年3月11日德國AUDI汽車在總公司所在地Ingolstadt舉行了年度記者會。其中負責技術研發部門的董事 Ulrich Hackenberg在致詞時明確表示,為了持續朝向車體輕量化的目標,今後會陸續載AUDI旗下車款上使用CFRP材質。 CFRP(carbon-fiber-reinforced plastic),也就是碳纖維強化樹脂,早就算得上是汽車業界的革命性材料。不過一般通常只用於少量生產的特別車款或競技車輛上,在量產車上很罕見,以最近的量產車例子來說大概就是BMW i3。Hackenberg雖然在致詞中沒有多說,但其實也暗暗透露出今年日內瓦車展上所展出的TT Quattro Sport概念車,其車身所使用的CFRP構造將會延續至市售版本上而不是for show car的噱頭。

為何BMW i3要用CFRP

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▲AUDI技術研發部門董事Hackenberg表示未來將把CFRP材質導入旗下量產車款

CFRP與鋼材相比之下,擁有高強度與較為輕量的優勢,不過在精製與加工上卻相當困難,成本也高昂許多。所以一般只限於用在競技車輛或極為高價的車上,比如Lamborghini Aventador、McLaren MP4-12C等。就是因為有這樣的背景,年產台數達一萬輛的i3使用CFRP製車體就顯得意義重大。像i3這種短距離都市間移動為目的的小型電動車,為了確保足夠的行駛里程就必須搭載大型電池,但大型電池的重量又對行駛里程造成了限制,形成二難困境。想達成在歐洲地區短程移動(單程100-200公里)的目標,車體輕量化就是不可欠缺的要素。

小車用昂貴的CFRP?BMW i3有它的理由,也很早就進行佈局才得以實現
▲小車用昂貴的CFRP?BMW i3有它的理由,也很早就進行佈局才得以實現
i3所使用的CFRP,原料是由三菱RAYON所供應,加工則是由美國SGL負責。BMW也投注了巨額的資金來與這二家公司成立合資公司、興建工廠。CFRP可以讓車體大幅輕量化,不管在油耗/行駛距離與運動能力等汽車基本性能上都能有大幅提昇,所以全球各汽車大廠都有投注心力在這塊領域上。


當朝向輕量化邁進的AUDI碰上CFRP障礙

極為重視輕量化技術的AUDI當然也在其中,以往AUDI的輕量化策略是採用高剛性鋁合金材質,並運用於大家所熟悉的ASF AUDI空間樑架車體結構之上。而現在Hackenberg話一說出,鋁合金就不再是唯一選項。

由超高強度鋼材與鋁合金材質打造的ASF車體結構是目前AUDI主要的輕量化對策
▲由超高強度鋼材與鋁合金材質打造的ASF車體結構是目前AUDI主要的輕量化對策
只不過,想讓旗下車款「CFRP」化也不是嘴巴說說就做得到,其中一個大麻煩就是供應來源的問題。目前在CFRP的原料供給上,TORAY、三菱RAYON、帝人等日本企業擁有極大的市佔率,而且CFRP在處理上又必須經過成形作業等過程,所以必須像BMW那樣與這些日本企業合資設廠才行。

以AUDI來說,旗下的LAMBORGHINI所使用的CFRP原料是由TORAY所供應,Hackenberg表示要將LAMBORGHINI的模式與knowhow運用到AUDI之上,當然會爭取也由TORAY供應AUDI。然而TORAY與M-BENZ的母集團DAIMLER於2010年就合資成立了CFRP汽車零件部品製造、銷售公司,2012年時已經有一些CFRP部品使用於SL之上。
AUDI希望複製LAMBORGHINI經驗到自身品牌之上
▲AUDI希望複製LAMBORGHINI經驗到自身品牌之上
而且TORAY跟美國波音公司於2006年就已經簽下了長達16年的CFRP原料獨家供應契約。雖然TORAY預估到2015年時CFRP原料的產能可提升到年產2萬7100噸的水準,但在前面提到的幾個原因之下,很難保證提供給AUDI量產車款足夠的供應量。即使是尋求其他的供應商,想要獲得年產一萬台程度的CFRP原料穩定供應還是一個大問號。
AUDI高層表示TT概念車上的CFRP車身未來會落實於量產車上,但事實上仍有不少待克服的問題
▲AUDI高層表示TT概念車上的CFRP車身未來會落實於量產車上,但事實上仍有不少待克服的問題
從前面提到的這些情況看來,AUDI想要推出像i3這樣CFRP車身的量產車,至少在這幾年以內是沒辦法做到。但對於持續朝輕量化邁進的AUDI而言,CFRP仍然是十分重要的存在。加上AUDI本身對CFRP的經驗與知識相當成熟(R8車體也有一部分採用CFRP),不可能放棄CFRP而另行開發新技術。儘管阻礙不少,AUDI還是得積極地尋求供應夥伴並做出極大的投資才能扳回劣勢。在越來越激烈的豪華品牌戰爭之中,CFRP將會是影響戰局的重要關鍵之一。