San Donato Milanese – Lanciando la i3, Bmw introduce sul mercato una vettura di serie ad alimentazione elettrica che segna l’inizio di una mobilità nuova e sostenibile negli ambienti urbani. Presentandosi come la prima vettura elettrica premium, la Bmw i3 è caratterizzata da un’architettura finora mai vista, che non richiede solo l’utilizzo di materiali moderni di costruzione leggera ma anche l’applicazione di processi produttivi altrettanto innovativi.
L’innovativa architettura della Bmw i3 è composta da due elementi: il modulo di guida Drive in alluminio in cui sono integrati il motore, lo chassis, l’accumulatore di energia e le funzioni strutturali e di protezione anticrash, e il modulo Life in materiale sintetico rinforzato in fibra di carbonio che forma l’abitacolo.
Grazie al concetto LifeDrive e all’utilizzo del CFRP sono stati dimezzati i tempi di produzione rispetto alla costruzione tradizionale di automobili. Il processo richiede inoltre investimenti inferiori, dato che non vi sono gli elevati costi di un’unità tradizionale di presse e di un classico impianto di verniciatura; inoltre, la costruzione dei moduli Life e Drive avviene in parallelo. Nel settore automobilistico, l’utilizzo del CFRP (materiale sintetico rinforzato con fibra di carbonio) nei volumi raggiunti da Bmw i è unico su scala mondiale.
 
L’INIZIO DI UNA NUOVA ERA: LA COSTRUZIONE IN CFRP
L’applicazione del lightweight design è estremamente importante, soprattutto nelle vetture dotate di un motore elettrico perché in questi modelli l’autonomia viene limitata dalla capacità della batteria e dal peso della vettura. Più leggera è la vettura, più elevata è l’autonomia.
Per compensare il maggiore peso dei componenti elettrici, nelle proprie vetture Bmw i punta sull’applicazione coerente del lightweight design e sull’utilizzo di materiali innovativi. Il modulo Life della i3 è composto in gran parte da materiale sintetico rinforzato con fibra di carbonio, abbreviato CFRP. La produzione di questo innovativo materiale avviene nell’ambito della joint-venture SGL Automotive Carbon Fibers.
 
LEGGERA E ROBUSTA: LA CARROZZERIA ESTERNA IN MATERIALI SINTETICI TERMOPLASTICI
La i3 è la prima vettura Bmw in assoluto con una pelle esterna realizzata interamente in materiale sintetico. L’unica eccezione è costituita dal tetto in CFRP riciclato. I componenti in materiale sintetico pesano la metà della lamiera di acciaio e offrono contemporaneamente una protezione superficiale esente da corrosione, producibile a un costo energetico inferiore. Inoltre, il materiale è resistente contro i piccoli danni. Il 25% dei materiali utilizzati per i componenti termoplastici esterni è stato riciclato oppure prodotto da materie prime rinnovabili.
Analogamente alla fabbricazione delle grembiulature anteriore e posteriore dei classici modelli Bmw, i pezzi in materiale sintetico vengono prodotti in tre processi di estrusione termoplastica, a seconda del componente da realizzare: un processo standard, un processo di estrusione TWIN in cui la pelle esterna e la costruzione sottostante vengono prodotte separatamente e successivamente incollate, oppure il cosiddetto processo di “unione per stampaggio ad iniezione”. In questo processo il rivestimento esterno e la costruzione sottostante vengono prodotte in parallelo e alla fine vengono unite automaticamente.
 
MODULO DRIVE
Il supporto strutturale del modulo Drive della i3 è composto da elementi di supporto in alluminio con una verniciatura a bagno cataforetico e componenti in getto di alluminio. La costruzione del telaio offre una sede perfetta alla batteria, consentendo di realizzare una ripartizione ottimale delle masse tra gli assi e un baricentro della vettura molto basso. Il materiale utilizzato, l’alluminio, abbina il lightweight design con delle buone caratteristiche di protezione anticrash.
La struttura Drive della BMW i3 è costituita da una complessa costruzione saldata, composta da oltre 160 pezzi che vengono uniti da un cordone di saldatura lungo oltre 19 metri.
La batteria, definita anche accumulatore ad alta tensione, è un altro elemento centrale dei nuovi modelli Bmw i. L’inizio del processo produttivo è contraddistinto dal “Begin-of-line-test” durante il quale viene collaudata l’efficienza delle celle agli ioni di litio. Segue poi la cosiddetta pulizia al plasma delle celle della batteria. Successivamente, le singole celle vengono ottenute per stampaggio, incollate e saldate automaticamente, così da formare singoli moduli. Questo lavoro viene eseguito da più di 20 robot.
Sono necessari 400 singoli passi per montare la batteria. L’involucro dell’accumulatore protegge le celle agli ioni di litio e contribuisce alla rigidità della vettura. Dopo la composizione delle celle in moduli inizia la fase di assemblaggio: i singoli moduli vengono sollevati uno dopo l’altro in una vasca di accumulo in alluminio e collegati manualmente in linea attraverso la connessione con un cablaggio di comunicazione.
Alla fine, vengono montati il coperchio e la base della batteria; le batterie finite vengono sottoposte al test di efficienza “End-of-line”. La batteria è costruita in modo tale da consentire la semplice sostituzione di singoli moduli in caso di difetto.
 
MOTORE ELETTRICO
Il Bmw Group ha sviluppato internamente il motore elettrico da 125 kW e l’elettronica di controllo. Nel motore elettrico sono integrati l’involucro interno, lo statore e il rotore. Lo statore è il nucleo interno del motore ed è composto da un avvolgimento di filo di rame lungo circa 2 chilometri.
La particolarità del motore della Bmw i3: grazie a un tipo di avvolgimento speciale dei fili di rame, risulta molto piccolo e compatto rispetto ad altri motori elettrici di potenza simile, così da poter risparmiare ingombro e peso. Prima d’introdurre il rotore nell’involucro interno, viene rivestito di un sottile strato di resina. Nella fase successiva vengono uniti statore, rotore e l’involucro interno, previamente riscaldato a circa 150 gradi per facilitare il montaggio.
 
L’ASSEMBLAGGIO
A differenza delle vetture con scocca autoportante, l’architettura LifeDrive è composta fondamentalmente da due unità funzionali orizzontali separate, indipendenti una dall’altra. Per la prima volta nella storia di Bmw nel capannone di assemblaggio di Lipsia è stato introdotto un sistema a doppia linea: su una linea viene assemblato il modulo Life e sull’altra il modulo Drive. Questo ha consentito di compiere anche dei notevoli progressi nella configurazione ergonomica dei posti di lavoro, offrendo all’operatore un accesso ottimale a tutte le operazioni di montaggio.
A Lipsia, nella fase di assemblaggio del modulo Drive nello chassis in alluminio vengono sistemati la batteria e l’unità motore/cambio. In un primo passo, l’accumulatore ad alta tensione dal peso di 230 kg viene integrato nel sottoscocca e avvitato alla struttura Drive. Il montaggio della batteria HV nel pianale dello chassis in alluminio assicura una ripartizione ottimale delle masse tra gli assi e garantisce un’elevata dinamica di guida.
L’unità motore/cambio proveniente dallo stabilimento di Landshut viene avvitata anche essa alla struttura modulare. Come optional è disponibile inoltre un range-extender (motore bicilindrico a benzina) che estende l’autonomia della vettura a 300 km. Dopo il montaggio del supporto dell’asse anteriore, pre-assemblato a Dingolfing, e di ulteriori componenti strutturali, il modulo Drive della Bmw i3 è pronto per l’assemblaggio finale.
Dal reparto di costruzione della scocca l’abitacolo in CFRP viene trasportato nel capannone di assemblaggio. Sul cosiddetto “nastro Life” vengono montati gli equipaggiamenti ordinati dal cliente. Nella fase successiva si celebra il “matrimonio” con il modulo Drive in alluminio. L’abitacolo in CFRP e lo chassis in alluminio vengono incollati uno all’altro. In più, in quattro punti vengono realizzati dei collegamenti a vite.
Due robot applicano la colla al modulo Drive. Successivamente, il modulo Drive viene trasportato alla stazione di unione, viene sollevato e centrato. Un robot di presa depone il modulo Life sul modulo Drive. Il processo di unione viene avviato dal peso proprio della scocca.
Solo adesso la Bmw i3 ottiene il suo abito esterno definitivo in materiale sintetico. La pelle esterna verniciata è composta essenzialmente da termoplasti estrusi.
Dato che le singole operazioni vengono eseguite contemporaneamente e che nella struttura in CFRP il numero di componenti è inferiore a quello di una vettura tradizionale, il tempo necessario per la costruzione della scocca e il suo assemblaggio è di 20 ore, dunque la metà della durata di produzione di un’automobile tradizionale.
Successivamente, la Bmw i3 passa alla finitura insieme alle altre vetture Bmw prodotte a Lipsia, dove vengono eseguiti degli accurati controlli di qualità. Questo garantisce che anche la prima vettura di serie esclusivamente elettrica del Gruppo Bmw soddisfi gli abituali elevati standard qualitativi dell’azienda. Contemporaneamente, questo permette di utilizzare dei preziosi effetti di sinergia.