La revolución de la fibra de carbono llega a los coches de serie

La noticia que BMW nos sirvió ayer en la fábrica de Leipzig (Alemania) es de aquellas que tiene muchas caras o muchos titulares. Con una lectura rápida solo nos quedaríamos con una fecha; el 18 de septiembre se fabrica el primer coche eléctrico comercializado de BMW, el i3 y tuvimos la suerte de poder ver como la primera unidad salía de la cadena de montaje. Pero la lectura es mucho más amplia, porque más allá de la apuesta de BMW por la electricidad (explicada al detalle en esta entrevista al director de la linea i), el proceso de fabricación de este primer eléctrico, puede suponer un giro copernicano en la manufacturación de vehículos que vamos a tratar de explicaros.

En el i3 confluyen muchos avances. Tan importante como tratarse del primer eléctrico a la venta, es ser el primer coche en serie fabricado con fibra de carbono. Este material ultraligero, hasta ahora reservado para deportivos, se convierte en el principal componente de un modelo de calle y todo su proceso de fabricación se simplifica.

La sustitución del clásico acero por el polímero reforzado con fibra de carbono (PRFC) provoca numerosos cambios en la producción final del vehículo, que ayer tuvimos ocasión de ver en la luminosa, silenciosa e higiénica planta de Leipzig, donde los tornillos han sido sustituidos por pegamento. La planta, además, cuenta con un sistema de ventilación natural (aperturas laterales y en el techo) que consigue renovar el aire interior y eliminar olores constantemente a un bajo coste. Parte de la energía de la factoría procede de las molinos que hay alrededor del edificio. La nave se ha creado expresamente para la fabricación del i3 i el i8 (éste último empezará a producirse en enero) y ha costado 400 millones de euros. En otras zonas de la fábrica se ensambla el Serie 1 (coupé, convertible y 5 puertas) y el X1.

Para que os hagáis una idea, una estructura hecha de fibra de carbono emplea tan solo una tercera parte de las piezas que emplea una estrucutura de acero. Los recortes de tiempo, personal, espacio y energía que esto supone en una fabricación en serie suponen un cambio radical en los costes de producción.

Vayamos por partes. Todo el proceso empieza lejos de Leipzig, en Moses Lake, en el estado de Washington (EEUU). Allí se sitúa la empresa participada por BMW y SGL Automotive que investiga la producción de fibra de carbono y la fabrica en serie desde 2011.

Parten de una fibra textil termoplástica que mediante un complejo proceso (se disocian los componentes de esta fibra) se convierte en fibra de carbono y se obtienen nuevas fibras extremadamente finas, de 0,007 milímetros. Aproximadamente 50.000 hilos de estas fibras se unen formando los “heavy tows” que se enrollan y quedan listos para ser utilizados en las plantas alemanas. Las instalaciones de Washington tienen capacidad para crear 3.000 toneladas al año. La inversión en este centro fue de 72 millones de euros.

Esos haces de fibra de carbono llegan a Wackersdorf (Alemania) dónde se convierten en láminas. Estas láminas con fibras orientadas en diversos sentidos se sobreponen para conseguir los “stacks”, que se cortan posteriormente. Después de 10 años de investigación la marca dice haber reducido en un 50% el coste de producción de la fibra de carbono.

Llegamos a las plantas de Landshut y Leipzig (Alemania). En estos dos enclaves se manipulan los stacks para fabricar y se crean con ellos las piezas de carrocerías para el nuevo i3 y el futuro i8.

En este punto entramos en la fase del calor. No se emplean hornos sino herramientas térmicas que dan forma tridemensional a la fibra de carbono. Se crean así distintas zonas de la carrocería que luego se unirán. El moldeo en calor también permite más libertad de diseño que el clásico acero, mucho más complicado de manipular. Lo que abre también puertas a nuevas formas en los coches. Sin olvidar la ligereza en el peso.

El siguiente paso es conseguir que estas piezas sean más rígidas y entramos, entonces, en la aplicación de resina líquida a alta presión. El proceso se conoce como RTM (Resin Transfer Moulding).

Los parámetros que se den a las prensas (tiempo, presión y temperatura) marcan el resultado final de la pieza.

Aquí entra en escena el pegamento. Una vez bien recortadas y taladradas las piezas con maquinaria, los robots aplican chorros de arena en las superficies donde se aplicará el pegamento de unión. Las piezas se acercan hasta que a muy corta distancia y con gran precisión se unen. Es por esto que el módulo de carrocerías de Leipzig es tan silencioso y limpio: no hay tornillos ni remaches ni chispas de soldadura. El pegamento solo precisa 90 segundos para que las piezas se adhieran completamente. La marca ha contado los metros lineales de pegamento que precisa el i3 para salir a la calle: 160. El tiempo de unión por cordón de pegamento en comparación con el sistema de unión de piezas de acero es mucho menor y más simple.

El i3 es el primer BMW que tiene las chapas exteriores íntegramente de material sintético (con la excepción del techo que es de PRFC reciclado). Todas estas piezas se fabrican en Lepzig con diferentes métodos de fundición inyectada. El uso de plástico es otro punto a favor de la ligereza final del vehículo.

La fase de la pintura sufre también cambios radicales. Se acabó el método tradicional de inmersión catódica y se reducen las fases de protección contra la corrosión y secado. La nueva sección de pintura consume una cuarta parte de la energía que necesita un módulo de pintura de cualquier otra fábrica de automóviles y el consumo de agua es un 70% menor. El nuevo sistema es en separación en seco y no genera aguas residuales.

300 personas trabajan en la creación de las piezas de plástico del i3. En total, la marca ha creado 800 puestos de empleo nuevos para la fabricación de este eléctrico solo en Leipzig; 1.500 si sumamos los de otros centros de trabajo.

Paralelamente la plataforma del coche o estructura (suelo + baterías + transmisión) creada solo para el i3 –el i8 precisará otra– se fabrica en Dingolfing y es de aluminio. La creación de las baterías de células de ión-litio es compleja y precisa 400 pasos de montaje. Como peculiaridad está integrada por módulos lo que permite reparaciones parciales en caso de avería. La batería del i3 tiene prevista una vida de 8 años. La planta tiene un elevado grado de automatización y también fabrica los acumuladores de alto voltaje de los modelos híbridos de las series 3, 5 y 7 de BMW. Da empleo a 100 operarios altamente cualificados.

Desde Coches.net ya os hemos explicado las características técnicas del motor eléctrico del i3 de 126 KW (unos 170 CV de potencia). Se fabrica en Landshut (Baviera), por tanto es también de la casa. Hay que recordar que el i3 se ofrece en dos versiones: eléctrica y ‘Extender Range’ es decir, de autonomía extendida. Esta segunda versión acopla un motor de gasolina de 650 cc, de 2 cilindros. Entre ambas versiones hay una diferencia de algo más 100 km más de autonomía y 4.000 euros de precio: 35.000 euros cuesta el primero y 39.000 el segundo. BMW ya está aceptando pedidos.

En esta planta también se construye el tablero de instrumentos del i3. Siguiendo el sistema de tridimensión de láminas y, posteriomente, espumado (silicona) y recubrimiento estético con plástico o piel.

Finalmente nos encontramos ante dos partes: la plataforma de aluminio y el habitáculo o jaula de fibra de carbono que se unen también con pegamento y por pernos.

Tras la unión, el coche queda listo, a falta de colocar las piezas de plástico. El i3 tarda 20 horas en fabricarse, la mitad de lo que tarda un coche convencional, según BMW.

En el acto de inicio de producción se entregó el primer i3 a la organización de la Maratón de Berlín que se celebra el próximo 29 de septiembre. Sin duda, un símil de la larga carrera que deben recorrer los coches eléctricos, todavía, para que se vendan masivamente. Pero BMW no ha desaprovechado el tiempo, los avances que ha conseguido perdurarán en sus procesos de fabricación, guste, o no guste, el atractivo coche urbano eléctrico que acaba de crear. Seguramente lo adquirirán urbanitas con estilo Premium, en mercados como el inglés o el japonés –quizá no tanto en el mercado local alemán-, tampoco, a priori, parece que en España pueda conseguir ventas masivas, aunque a más de uno ya le está tentando.