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被车企追捧的“一体化压铸”有什么奥秘?


来源:火狐直播app下载安装    发布时间:2024-01-21 23:29:46

  2020年,特斯拉在加州工厂使用了6000吨级的压铸机,首次在Model Y后地板上采用一体化压铸技术,这让Model Y后地板的零件减少了79个,焊点由700-800个减少到50个,相同部件的生产时间由至少两小时缩短至80-90秒。特斯拉因此走出了产能地狱,取得了举世瞩目的成绩。

  对一体化压铸技术,马斯克给予了高度评价,甚至不惜拿Model 3开涮,“Model 3的接缝如此差劲的最终的原因,是没有用我们最新的一体化压铸技术。 ”

  在特斯拉之后,其他车企纷纷跟进一体化压铸技术,包括大众、吉利、小鹏、蔚来和理想等,刚开完技术发布会的小米汽车也是其中一员。

  然而,任何新事物都有从不完善走向完善的过程,一体化压铸技术有“奇效”,也有局限性。

  铸造技术非常古老,可以追溯到青铜器时期,压铸属于铸造的一种,它比传统意义的铸造多了一个“注射器”(压铸机)。经过加压后,能一次性制造出更复杂的部件,所以也被称为一体化压铸。

  对于汽车行业来说,一体化压铸技术并不新鲜。早在上世纪五十年代,就有企业把这项技术引入了汽车零部件的生产制造中,不过范围局限于小型零部件,而特斯拉把范围扩大到了大型零部件。

  在汽车生产制作的完整过程中,有冲压、焊装、涂装和总装四大工艺,原材料经过四大工艺的“装饰”后,就变成了一辆白车(整个轿车零部件的安装载体,是汽车的基本骨架,其生产所带来的成本约占整车的 45%~65%),一体化压铸技术能应用到冲压-焊接环节中。在传统工艺中,这两个环节需要多道工序,工艺操作繁琐,效率有待提高。

  为了能让一体化压铸技术制造大型零部件,特斯拉从力劲集团采购了大型压铸机Giga Press,它的锁模力高达6000 吨,是当时行业内最高吨位的压铸机。

  在特斯拉上海超级工厂中生产的Model Y,其车身后地板就是用一体化压铸工艺制作的,这让Model Y的制造时间从1-2小时缩短至不到2分钟,占地面积节省了30%,生产工人减少200多个。据特斯拉透露,这给Model Y节省约20%的制造成本。

  按照马斯克的计划,特斯拉的前地板、电池壳等部件也将会用一体化压铸技术制造。如果一切顺利,整车重量能减轻10%(使用铝合金),续航提升14%。目前,特斯拉已经在德州工厂生产一体成型的前地板。

  此外,一体化压铸技术还能让车身轻量化、更安全、空间利用率更大的优势,这可以让新能源汽车拥有更高的续航和更大的空间。这些优势,每一个都是车企难以拒绝的诱惑。

  以最近公布的小米超级大压铸技术为例,它实现了零件72合一、焊点减少840个,减重17%,生产工时减少45%。“小米泰坦合金”压铸成型的一体化后地板及CTB一体化电池技术,小米SU7整车扭转刚度高达51000N·m/deg,相当于传统油车的两倍。

  随着慢慢的变多的车企采用一体化压铸技术做大型零部件,这项技术又被车企玩出了新花样。比如,各个车企选择的压铸车身部分不同。特斯拉、问界和小米汽车都是车身后地板,问界还把范围扩大到了前机舱总成,极氪则是车身中段和后身。

  压铸机的吨位是一体化压铸技术的关键指标,目前车企中吨位最大的是哪吒,它正在研发20000+吨压铸设备,号称“刷新行业纪录”。

  然而,正如我在开篇中提到,任何事物都有两面性,决定车企是否选择一体化压铸技术时,不仅要考虑优势,还应该要考虑劣势。

  车企大范围跟进一体化压铸技术的时间点,是特斯拉把技术玩出新花样之后,为什么车企之前没有把这项技术的应用场景范围扩大到大型零部件上?这背后其实隐藏了车企对一体化压铸技术的担忧。

  首先,一体化压铸技术本身有弊端,那就是压铸件中常有气孔及氧化夹杂物存在,这会影响成品的性能。有行业人士曾表示,这种零部件在一些车企的内部会被视为不合格产品。

  中保研曾经对2021款标准续航后轮驱动版Model Y做过测试,结果显示它在“车内成员安全指数”、“车外行人安全指数”等方面拿了优秀的成绩,而在“耐久性与维修经济性”上,却拿到了较差的成绩。

  拆解来看,中保研的“耐久性与维修经济性”由四部分构成,分别是结构耐撞性、碰撞兼容性、可维修性、维修经济性。前两部分的成绩是良好、一般,后两部分的成绩是较差。

  因此,对消费的人来说,使用一体化压铸技术制造大型零部件组成车身的车辆,最大的困扰就是维修费用贵。2022年2月,一辆江苏牌照的Model Y在倒车时撞到了墙角,导致车辆后车身受损,维修费接近20万元。车主吐槽称,“新车才28万元,还不如报废。”

  对此,车企有多种应对策略。特斯拉选择自身成立保险公司,把理赔环节掌握在自己手里。 中国车企偏向在工程入手处理问题。小米SU7的后地板采取了三段式防撞设计,在普遍的中低速碰撞中,可以在一定程度上完成只更换防撞梁和溃缩区,不更换后地板,极氪则提出了四段分区碰撞策略。

  种种迹象说明,一体化压铸技术虽然有优势,但是还有些问题是需要解决。实际上,即便所有车企都认可一体化压铸技术,它们也很难把它引入到生产线中,因为这项技术有很高的门槛。

  多数人认为一体化压铸技术能降低成本,而特斯拉的毛利率表现也证明了这一点,但是有一点被忽略了,那就是特斯拉具备需求侧的规模效应。即便一体化压铸技术的建设成本比传统铸造方式高,特斯拉依然能够最终靠Model Y的销量规模,消化前期投入。据乘联会数据,2023年,Model Y仅在中国市场就交付了64.6万辆,能与之一战的只有比亚迪。

  另一方面,市场和消费的人认为,车企使用一体化压铸技术的动力是“降本”根本原因。其实,更大的动力应该是提高效率。

  首先,市场夸大了一体化压铸技术节省成本的功效,它的全周期成本并不低。压铸机只是压铸技术的部分设备,其他还有压铸模具、熔炼炉、喷涂设备、拾取设备、冷却设备、修边机、高真空设备等等,这些设备的采购价格很高。2021年,力劲集团推出了9000T压铸机,其价格超过1亿元。

  据中金证券测算,同样年产10万辆车,采用传统冲压-焊接工艺时,冲压+焊接环节的设备总投资约5.2亿,全部采用一体化压铸工艺,相对应环节设备总投资为7.1亿。如果只有少数的销量消化投入,这样做并不划算。

  其次,特斯拉是这方面的带头人,而它一向强调效率。李想也认为特斯拉这样做不是为了降本,而是为提升效率。

  他曾表示:在特斯拉眼里,成本和效率不是一个概念,效率是说怎么在最短时间之内提供足够多的产能,这是它思考的很多、很多问题。上海工厂1300亩地今年大概能做到80万到90万的产能,这在历史上从来就没出现过的。

  除了成本高外,压铸技术本身就有较高的壁垒,如果把它应用到大型零部件的生产中,壁垒会更高。

  比如生产设备和生产流程需要更新,这要求车企和供应商要重新设计设备、积累经验。

  另外,车企还要解决一些技术细节难题。比如热处理,热处理能够大大减少压铸过程中产生的气泡。但是,由于存在热胀冷缩,热处理过程中材料很容易变形,这会降低材料的机械性能。

  同时,铸铝件的体积越大,热处理的难度就越大。此前,车企的解决思路是只生产小型的铸铝件,而特斯拉选择开发无需热处理的新材料。2015年,特斯拉挖来了材料领域的大牛查尔斯·柯伊曼,才开发出了新的铝合金配方,解决了免热处理的难题。

  2021年底,蔚来也表示开发出了新的免热处理材料,将应用在蔚来ET5的车身后底板相关部件上,新材料由蔚来和供应商联合开发,蔚来ET5是蔚来第一款采用一体化压铸工艺的车型。

  以特斯拉为参照,车企想要在大型零部件上使用一体化压铸技术,并做到不亏本,需要拥有足够的销量规模去消化投入。当然,也可以反其道而行,先通过一体化压铸技术把轻量化、生产效率提上来,但这样可能会让车企错失抢占市场时间。

  为了提高效率,一体化压铸技术会是汽车行业的一个不可逆的趋势。但在实际应用中,一体化压铸不是万能药,车企需要具备系统性的前提或能力,才能把它运用好。

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