文|智駕網(wǎng) 黃華丹

汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在過(guò)去十年間經(jīng)歷了多項(xiàng)顛覆式創(chuàng)新。

如今，在制造工藝上，特斯拉被曝實(shí)現(xiàn)了新突破，車(chē)身底部可實(shí)現(xiàn)一體式壓鑄，開(kāi)發(fā)一款新車(chē)的時(shí)間縮短至18-24個(gè)月，同時(shí)造車(chē)成本也將再一次實(shí)現(xiàn)骨折式下降。

這無(wú)疑將引發(fā)電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)新一輪價(jià)格戰(zhàn)。?????

根據(jù)日前路透社的報(bào)道，特斯拉在一體式壓鑄技術(shù)上迎來(lái)新的突破，可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)復(fù)雜車(chē)身底部實(shí)現(xiàn)一體式壓鑄。

特斯拉是最早將一體式壓鑄技術(shù)用于車(chē)身件的主機(jī)廠，并已帶動(dòng)多家車(chē)企跟進(jìn)。

當(dāng)前，車(chē)底結(jié)構(gòu)從原來(lái)的數(shù)百個(gè)零部件焊接拼合進(jìn)化到由前后結(jié)構(gòu)件加上中間部分的三段式結(jié)構(gòu)已經(jīng)逐漸成為新能源車(chē)企的主流。

而特斯拉的目標(biāo)，則是把這三段式結(jié)構(gòu)進(jìn)一步整合為一體化結(jié)構(gòu)。

在電動(dòng)車(chē)的技術(shù)創(chuàng)新上，特斯拉一直是全球市場(chǎng)的引領(lǐng)者。不過(guò)，這一次被曝光的的技術(shù)，還帶有相當(dāng)程度的不確定性。

據(jù)路透社報(bào)道，目前特斯拉尚未決定是否要在下一代車(chē)型上使用這項(xiàng)新技術(shù)。從報(bào)道內(nèi)容來(lái)看，主要原因在于雖然整體技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，但真正要投入量產(chǎn)應(yīng)用還有多個(gè)問(wèn)題未能解決。

不過(guò)，據(jù)稱(chēng)特斯拉本月就將決定是否要在下一代車(chē)型，即馬斯克說(shuō)了多年的25000美元基礎(chǔ)款車(chē)型Model 2上使用這項(xiàng)技術(shù)。

據(jù)海外博主推測(cè)，如果在Model 2上使用這項(xiàng)技術(shù)，應(yīng)該會(huì)在2025年或2026年在德州超級(jí)工廠實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，墨西哥超級(jí)工廠建成后將在墨西哥生產(chǎn)。

這也將是Model 2能以25000美元的價(jià)格銷(xiāo)售并實(shí)現(xiàn)相當(dāng)利潤(rùn)率的保障，其帶來(lái)的效率提升也將使得馬斯克宏圖計(jì)劃第三篇章8500萬(wàn)量電動(dòng)車(chē)隊(duì)成為可能。

在今年三月的投資者日活動(dòng)上，馬斯克曾介紹了特斯拉對(duì)未來(lái)生產(chǎn)工藝的暢想，即Unbox。

這一工藝將車(chē)輛零部件分成6大模塊，每個(gè)模塊單獨(dú)生產(chǎn)，再將其組裝成整車(chē)。通過(guò)沖壓工序組裝整個(gè)車(chē)身，車(chē)輛會(huì)像空心的箱子一樣，但特斯拉不會(huì)把車(chē)輛做成箱子，而是將箱子展開(kāi)進(jìn)行組裝，因此稱(chēng)為Unbox流程。

特斯拉表示，通過(guò)Unbox流程生產(chǎn)車(chē)輛，制造人員將減少40%，制造所需的空間和時(shí)間將減少30%。

而路透社的報(bào)道認(rèn)為，這項(xiàng)新技術(shù)被視為是Unbox的關(guān)鍵。

據(jù)消息人士稱(chēng)，特斯拉的這項(xiàng)技術(shù)將使其能在18-24個(gè)月內(nèi)從頭開(kāi)始完成一款汽車(chē)的開(kāi)發(fā)。而大部分競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手可能需要三到四年的時(shí)間。

此外，該技術(shù)的突破也將大大降低生產(chǎn)成本，不過(guò)是否如國(guó)內(nèi)其些自媒體解讀的那般可將造車(chē)成本再降一半，工廠空間減少40%則目前并沒(méi)有可信的數(shù)據(jù)支撐。??????????

但這仍然稱(chēng)得上是汽車(chē)工業(yè)史上一項(xiàng)顛覆性創(chuàng)新。

01. 用3D打印和砂模解決模具成本和效率問(wèn)題

不過(guò)要將整個(gè)車(chē)身底部用一體壓鑄技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，目前來(lái)看，還需要解決兩大問(wèn)題。

一是如何低成本地設(shè)計(jì)并測(cè)試這個(gè)巨大且復(fù)雜部件的模具，并最終將其投入大規(guī)模生產(chǎn)，其中也包括是否已經(jīng)有相應(yīng)的壓鑄機(jī)。

二是在將整個(gè)底部結(jié)構(gòu)整合為一個(gè)部件，并采用壓鑄技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)后，需要解決空心副車(chē)架的鑄造難題。

首先，汽車(chē)制造商一直回避鑄造大型的結(jié)構(gòu)件，因?yàn)橛脡鸿T方式來(lái)生產(chǎn)1.5平方米及以上的零件，雖然能提高效率，但成本高昂，且風(fēng)險(xiǎn)較高。

智駕網(wǎng)咨詢(xún)了一位從事鑄造行業(yè)多年的工程師，他表示，因?yàn)橐惑w壓鑄需要大型的模具，一旦開(kāi)模之后，后期的設(shè)計(jì)調(diào)整就有很大的風(fēng)險(xiǎn)，也就是說(shuō)，除非模具能夠一次滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求，不然調(diào)整變更甚至報(bào)廢都是一筆很大的費(fèi)用。

據(jù)路透社報(bào)道稱(chēng)，大型金屬模具的成本可能在150-400萬(wàn)美元。而考慮到從噪音和振動(dòng)、裝配和表面處理、人體工程學(xué)和耐撞性方面對(duì)鑄件的優(yōu)化，可能需要六次甚至更多的調(diào)整才能實(shí)現(xiàn)完美的模具。

根據(jù)報(bào)道，特斯拉采用的是通過(guò)3D打印以工業(yè)型砂來(lái)鑄模的方式。

這位工程師解釋稱(chēng)，3D打印主要的優(yōu)勢(shì)就在于不需要開(kāi)模具，通過(guò)數(shù)模直接打印出砂芯的輪廓，然后反向澆鑄，來(lái)確認(rèn)設(shè)計(jì)方案是否滿(mǎn)足量產(chǎn)需求。而這個(gè)過(guò)程一般只在開(kāi)發(fā)階段，一旦數(shù)模確認(rèn)，后期還是需要開(kāi)金屬模具進(jìn)行一體壓鑄，這樣效率更高，成本更低。

根據(jù)路透社的報(bào)道，即便需要經(jīng)過(guò)多次調(diào)整，砂型鑄造的設(shè)計(jì)驗(yàn)證過(guò)程也是成本最低的，僅為金屬模具的3%。同時(shí)，使用砂型鑄造的設(shè)計(jì)驗(yàn)證周期僅需兩到三個(gè)月，而金屬模具原型則需要六個(gè)月到一年。

此外，一體壓鑄車(chē)底結(jié)構(gòu)件的工藝要求也很高。這位工程師表示，主要是鑄件尺寸越大，變形量和應(yīng)力集中的問(wèn)題會(huì)更明顯，這是生產(chǎn)端的問(wèn)題。而在售后問(wèn)題上，是大家已經(jīng)有所認(rèn)知的成本問(wèn)題，撞擊后設(shè)計(jì)維修更換的成本較高。

02.除了專(zhuān)屬合金，壓鑄機(jī)也需要新的

我們?cè)賮?lái)看第二個(gè)問(wèn)題，即如何解決鑄造空心副車(chē)架的問(wèn)題。

副車(chē)架可被視為是前后車(chē)橋的骨架，是前后車(chē)橋的組成部分，用于支承前后車(chē)橋、懸掛的支架，使車(chē)橋、懸掛通過(guò)它再與“正車(chē)架”相連，習(xí)慣上稱(chēng)為“副架”。副架的作用是阻隔振動(dòng)和噪聲，減少其直接進(jìn)入車(chē)廂。

通常副車(chē)架都被設(shè)計(jì)為空心，以減輕重量并提高耐撞性。目前，副車(chē)架是通過(guò)將多個(gè)部件沖壓和焊接在一起制成的，可在中間留出空隙。

而采用一體式壓鑄后，特斯拉計(jì)劃將實(shí)心的砂芯放置在整個(gè)模具內(nèi)，等鑄造完成后再去掉砂芯以實(shí)現(xiàn)空心設(shè)計(jì)。

但這個(gè)過(guò)程中仍然有需要解決的問(wèn)題。

首先，由于生產(chǎn)鑄件的鋁合金在砂模和金屬模中的表現(xiàn)不同，可能無(wú)法滿(mǎn)足特斯拉對(duì)耐撞性和其他屬性的要求。

特斯拉的解決方案是通過(guò)配制特殊合金、微調(diào)熔融合金冷卻過(guò)程以及生產(chǎn)后熱處理的辦法克服這個(gè)問(wèn)題。據(jù)海外博主報(bào)道，為了配制適用的合金，有來(lái)自SpaceX的金屬專(zhuān)家參與了研發(fā)，此外可能也包括來(lái)自中國(guó)特斯拉超級(jí)工廠的工程師。

據(jù)報(bào)道，目前合金問(wèn)題已經(jīng)解決，一旦原型模具調(diào)整完成，即可用于制造最終的金屬模具。

但要實(shí)現(xiàn)壓鑄如此大型的車(chē)身部件，特斯拉還需要更大的壓鑄機(jī)。目前特斯拉用于Model Y車(chē)身件的一體壓鑄機(jī)是鎖模力為6000噸級(jí)別的壓鑄機(jī)。而其擁有的鎖模力最大的機(jī)器是專(zhuān)為生產(chǎn)Cybertruck打造的9000噸級(jí)別壓鑄機(jī)，來(lái)自長(zhǎng)期為特斯拉供貨的IDRA集團(tuán)。

IDRA作為意大利老牌高壓壓鑄設(shè)備企業(yè)，于2008年被力勁集團(tuán)收購(gòu)。2022年9月，力勁集團(tuán)與鴻圖科技共同發(fā)布了12000噸壓鑄機(jī)，據(jù)稱(chēng)是目前市場(chǎng)上鎖模力最大的壓鑄機(jī)。

而要實(shí)現(xiàn)整個(gè)車(chē)身底部一體式壓鑄，據(jù)測(cè)算，需要鎖模力達(dá)16000噸的機(jī)器。

這將進(jìn)一步拉高成本，同時(shí)，由于體型巨大，可能需要更大的廠房。

上述鑄造業(yè)工程師對(duì)智駕網(wǎng)表示，目前前后分體的壓鑄件用現(xiàn)有的壓鑄機(jī)就能滿(mǎn)足，但壓鑄面積越大，對(duì)鎖模力的要求則越高，如果前后一體壓鑄，涉及的鑄件面積達(dá)到6平米甚至更大，鎖模力需要達(dá)到16000噸的級(jí)別。

而這同時(shí)又會(huì)催生另一個(gè)問(wèn)題，即高鎖模力的壓鑄機(jī)無(wú)法容納制造空心副車(chē)架所需的3D打印砂芯。

據(jù)報(bào)道，特斯拉可以通過(guò)使用不同類(lèi)型的壓鑄機(jī)來(lái)解決這些問(wèn)題，這種壓鑄機(jī)可以將熔融合金緩慢注入，雖然所需時(shí)間較長(zhǎng)，但能生產(chǎn)出更高質(zhì)量的鑄件，并且可以容納砂芯。

不過(guò)，似乎目前特斯拉還沒(méi)有確定是選擇高壓壓鑄來(lái)提高生產(chǎn)率，還是選擇緩慢的合金注入方式來(lái)提高質(zhì)量和多功能性。

智駕網(wǎng)咨詢(xún)的鑄造業(yè)工程師介紹稱(chēng)，目前中空副車(chē)架都是帶砂芯低壓或重力澆鑄的。高壓壓鑄滿(mǎn)足不了中空的要求，主要涉及砂芯的強(qiáng)度和潰散性，這是一對(duì)矛盾的需求。但國(guó)外也在嘗試新的工藝，例如鹽芯，即用鹽類(lèi)粘結(jié)的砂芯，由于鹽類(lèi)溶解于水，在高壓壓鑄后可以通過(guò)水泡來(lái)去除內(nèi)部的砂芯。報(bào)道中指的壓鑄機(jī)將熔融金屬注入應(yīng)該是目前主流的低壓金屬模工藝。高壓的優(yōu)勢(shì)明顯，但技術(shù)仍需突破。

03.降低成本、提高效率推動(dòng)一體式壓鑄普及

雖然還有很多問(wèn)題需要解決，但技術(shù)的突破依然值得期待。

有海外博主表示，汽車(chē)工業(yè)在此前的五十年間都沒(méi)有發(fā)生大的變革，近十年則發(fā)生了翻天覆地的變化。從動(dòng)力系統(tǒng)的顛覆，到車(chē)輛智能化快速發(fā)展甚至改變了車(chē)輛自身的定義。如今，特斯拉在一體式壓鑄技術(shù)上的進(jìn)一步發(fā)展，或許也將徹底改變車(chē)輛的制造方式。

Model 2作為特斯拉的基礎(chǔ)款車(chē)型，車(chē)身底部簡(jiǎn)單，被視為更適合用來(lái)做底部一體式壓鑄的嘗試。此外，據(jù)稱(chēng)，這項(xiàng)技術(shù)也被計(jì)劃用于生產(chǎn)未來(lái)的Robotaxi。

自從特斯拉率先將一體壓鑄技術(shù)用于車(chē)身結(jié)構(gòu)件后，已有多家車(chē)企跟隨采用了這種技術(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，包括蔚來(lái)、高合、小鵬、沃爾沃等車(chē)企均在研發(fā)一體式壓鑄技術(shù)。

圖片來(lái)源：民生證券研究院。

日前，豐田也對(duì)外公開(kāi)了其一體化壓鑄技術(shù)，僅需三分鐘，便可完成三分之一車(chē)身的一體成型。

據(jù)稱(chēng)，豐田預(yù)定于2026年投放市場(chǎng)的純電動(dòng)汽車(chē)將采用該技術(shù)，將車(chē)身分為前部、中間、后部3個(gè)部分，后部和前部將采用一體化壓鑄技術(shù)來(lái)成型。預(yù)計(jì)車(chē)身前部的生產(chǎn)過(guò)程將從91個(gè)零部件、51道工序減少到1個(gè)零部件、1道工序。

而通過(guò)引入一體化壓鑄等新技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)變革，豐田也期望能將組裝工序和投資等減少一半，并實(shí)現(xiàn)至2030年銷(xiāo)售350萬(wàn)輛純電動(dòng)汽車(chē)的目標(biāo)。

而特斯拉Model Y在采用一體式壓鑄技術(shù)后，其后車(chē)身制造時(shí)間可從1～2小時(shí)縮短至60～120秒，也就是1-2分鐘，Model Y成本則可降低約40%，整車(chē)重量降低10%。

而國(guó)內(nèi)的極氪則表示使用了7200噸位的壓鑄機(jī)，是國(guó)內(nèi)量產(chǎn)最大噸位。極氪009也因此成為首搭全球量產(chǎn)最大一體式壓鑄后端鋁車(chē)身的車(chē)型。

不過(guò)，在特斯拉使用其最新的9000噸位壓鑄機(jī)生產(chǎn)Cybertruck鑄件后，此項(xiàng)排名又將發(fā)生轉(zhuǎn)變。而特斯拉的此次技術(shù)突破如果成真，可以說(shuō)，整個(gè)造車(chē)工藝又將迎來(lái)一次大的變革。

不過(guò)，極氪的一體壓鑄技術(shù)也是可以記上一筆的。??

極氪009的后端鋁車(chē)身長(zhǎng)1米，寬1.6米，體積大于特斯拉Model Y后端車(chē)身。

使用該技術(shù)使得極氪009消除了近800個(gè)焊接點(diǎn)，零部件數(shù)量減少了80多個(gè)，重量減輕了16%。在整車(chē)重量減輕的同時(shí)，極氪還消除了各種零件焊接時(shí)潛在的失效率，使車(chē)身更安全。據(jù)極氪公布數(shù)據(jù)稱(chēng)，一體式壓鑄車(chē)身幫助其尾部變形量減少16%，彎曲剛度提升11%，扭轉(zhuǎn)剛度提升9.5%可達(dá)36450N·m/deg。

也就是說(shuō)，除了成本、效率以及輕量化的優(yōu)勢(shì)外，一體式壓鑄車(chē)身對(duì)于車(chē)身剛度的提升也很明顯。

而另一方面，隨著越來(lái)越多車(chē)企跟進(jìn)應(yīng)用這一技術(shù)，當(dāng)然也推動(dòng)了一體式壓鑄技術(shù)的多方面進(jìn)步，并刺激壓鑄機(jī)廠生產(chǎn)出更適應(yīng)車(chē)企需求的產(chǎn)品。

特斯拉在制造工藝上的探索，為更便宜的電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)入市場(chǎng)埋下了伏筆。

一個(gè)更讓傳統(tǒng)車(chē)企不安的現(xiàn)實(shí)是，汽車(chē)，或者說(shuō)智能電動(dòng)汽車(chē)越來(lái)越便宜是一個(gè)不可逆的趨勢(shì)。???

在更便宜的電動(dòng)汽車(chē)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)更高配的智能技術(shù)也是一個(gè)不可逆的趨勢(shì)。????

這也是我們?cè)诙鄠€(gè)場(chǎng)合強(qiáng)調(diào)的，傳統(tǒng)的豪華品牌將逐漸消亡，新汽車(chē)的分類(lèi)將以高端、中端等數(shù)字化水平來(lái)決定其未來(lái)的市場(chǎng)定位。