Nueva York – El i3 no se habría fabricado si el vehículo no tuviera una importante ventaja de peso sobre un coche de tamaño equivalente. Aunque los motores eléctricos son extremadamente eficientes, mucho más que un motor de combustión interna, la densidad energética de las baterías no se acerca a la de la gasolina o el gasóleo. Y eso limita la autonomía y las prestaciones.
BMW tenía que asegurarse de que el i3 tuviera una alacridad decente al acelerar y una autonomía suficiente para que fuera aceptable para los compradores potenciales. La clave para la sub-marca i era reducir el peso. Así que la típica construcción de acero estaba descartada. E incluso un chasis totalmente de aluminio no habría conseguido el peso necesario para garantizar la autonomía y las prestaciones que se exigen a un BMW.
La reducción del peso en un vehículo inicia un ciclo virtuoso. Si se reduce el peso de la estructura, se puede reducir el peso de la suspensión, los frenos y, en el caso del i3, el número y el peso de las baterías. Se pensó que el plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) sería un material ideal para construir posteriormente el i3.
Pero nadie había intentado fabricar en masa un chasis de CFRP. Sí, BMW había experimentado con la construcción en CFRP con, entre otras cosas, el BMW Z29. Y había coches de pequeño volumen construidos por otros fabricantes con CFRP, pero el trabajo manual y los costes eran (y son) astronómicos para esos vehículos. No se conocía ninguna forma económicamente viable de utilizar el proceso típico de CFRP, la colocación de tela tejida de fibra de carbono preimpregnada, embolsar la pieza para poder eliminar el aire, sacar el aire de la bolsa con un vacío y luego curar la pieza embolsada en un autoclave durante horas.
BMW llevaba más de 10 años utilizando el CFRP, para los paneles del techo de los coches M, por ejemplo. BMW también había empezado a experimentar con la construcción de paneles de CFRP mediante un proceso de moldeo por transferencia de resina (RTM). Al hablar del uso de CFRP para el i3 con el Sr. Daniel Schaefer, Jefe del Concepto de Producción de BMW i, mencionó que los paneles del techo son un buen punto de partida para aprender a construir CFRP. Son relativamente poco complicados en comparación con otros paneles.
Y destacó que el proceso de aprender a construir paneles de CFRP utilizando maquinaria RTM era la pieza crítica del rompecabezas. Las herramientas de RTM, la «tela» de fibra de carbono y otros elementos están disponibles en el mercado. Lo que no está disponible es el conocimiento de cómo crear con éxito un panel de la carrocería en los tiempos de ciclo cortos para permitir la producción rentable que BMW requiere para el i3.
BMW utiliza prensas RTM disponibles para cualquiera. De hecho, dos de los competidores alemanes de BMW han comprado las mismas prensas que utiliza BMW. Lo que no tienen son los procesos exclusivos de BMW ni el acceso a los «hilos» de fibra de carbono especialmente creados. Al hablar con el Dr. Joerg Pohlmann, Director General de SGL Automotive Carbon Fibers, BMW no utiliza uno de los productos de fibra de carbono disponibles en el mercado que produce SGL, sino que obtiene un producto a medida de SGL.
Además, BMW no utiliza un tejido típico para producir las preformas de los paneles de la carrocería. Es otra pieza de la experiencia que les ha llevado a un proceso altamente optimizado. Lo que explicó el Sr. Schaefer es que los años de experiencia de BMW en fibra de carbono dan lugar a un método (proceso patentado) que les permite inyectar rápidamente resina a muy alta presión en un lado de un molde complejo y extraer el aire y la resina a través del molde con un vacío en un periodo de tiempo muy corto.
Cuando uno piensa en el proceso de inyectar resina en múltiples capas de fibras de carbono especialmente «cosidas» -cada una orientada en un ángulo ligeramente diferente, pero específico, para la resistencia- y asegurarse de que la resina ha penetrado uniformemente en cada micrómetro cúbico del panel, para luego calentarla para curarla y sacar toda la pieza, completa, de la prensa en menos de diez minutos, la cabeza le da vueltas. Y es este conocimiento específico el que separa a BMW de sus competidores.
Una de las estimaciones era que se necesitarían unos cinco años de experimentación (y un personal de ingeniería muy bueno) para llegar a donde BMW está hoy con el proceso de CFRP. Esto explica en gran medida por qué Toyota estaba interesada en trabajar con BMW. (Lea el artículo de Bertel Schmitt sobre el LF-A http://www.thetruthaboutcars.com/2012/07/the-making-of-the-lexus-lfa-supercar-who-what-where-and-most-of-all-why-an-inside-report-chapter-1-from-a-bar-to-bar-none/ para comprender en qué punto se encontraba Toyota con la producción de paneles de CFRP).
Y aunque la fibra de carbono, kg a kg, es más cara que el aluminio o el acero, un kg de fibra de carbono se «estira» un poco más que el aluminio o el acero y requiere menos pasos de producción que el acero (por ejemplo). El ahorro de energía y agua en el proceso de producción es lo que hará que el CFRP sea rentable. Y BMW ha declarado que el i3 será rentable.
Dada la ventaja de BMW en la producción en masa de paneles de CFRP, ¿hacia dónde se dirigen? blogdebmw preguntó al Dr. Pohlmann si las instalaciones de SGL en Moses Lake, WA, tienen espacio para expandirse y respondió afirmativamente. Además, hay suficiente energía hidroeléctrica disponible para ampliar y producir fibra de carbono. Cuando se le preguntó por el coste de la fibra de carbono, el Dr. Pohlmann mencionó que era un poco menos caro que otros productores dado el coste de la electricidad utilizada, pero ciertamente no era una gran diferencia. Pero cuando se contempla la posibilidad de ampliar la producción de paneles de carrocería de CFRP, cualquier cosa ayuda al resultado final.
Es un largo viaje desde la fibra de poliacrilonitrilo (PAN) hasta un panel de carrocería de CFRP terminado; desde Moses Lake, WA, EE.UU., hasta Wackersdorf, Landshut y, finalmente, Leipzig, Alemania, pero los modelos i no podrían haberse realizado sin los procesos de producción de CFRP de BMW.
