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被神话的“一体压铸”和马斯克没说的秘密

发布时间: 2022-09-16 22:07:54 来源:火狐app安卓版 作者:火狐体育进入

  今年3月22日,特斯拉柏林工厂开业,在极富科幻元素的仪式现场,马斯克忍不住尬舞了一段,他对德国总理说:柏林工厂是该地区、德国、欧洲和世界的宝石。

  4月7日,特斯拉得州超级工厂开业,现场被搞成了一个大型牛仔派对。大量灯光秀、奥斯汀本地小吃、现场音乐,还有无人机表演。马斯克邀请了1万5千人参加,他戴着牛仔帽、墨镜,穿着一身黑衣,驾驶着RoaDSter出场。他说,这是地球上见过的最先进的汽车工厂之一。

  工厂中常被马斯克拿来展示的,是一个叫作“一体化压铸机”的东西。这是一台长19.5米、高5.3米、重410吨的巨型机器,占地有一个篮球场那么大。

  2021年初以来,在特斯拉上海超级工厂生产的Model Y,都借助了这台机器的力量。原本由70多个零件冲压、焊接而成的Model Y后车架,被一体压铸成型,一步到位。这是一体化压铸技术,首次被应用到如此大规模的汽车零部件上。

  生产流程被大大简化,成本得到降低,效率还得到提高,马斯克对这个“制造机器的机器”赞不绝口。他甚至用贬低Model 3的方式来吹捧它:Model 3的接缝如此差劲的根本原因,是没有用我们最新的一体化压铸技术。

  这听起来的确让人心潮澎湃。追捧、鼓吹这项技术的人多了起来,仿佛只要用上了这项技术,就抓住了销量腾飞的钥匙。

  不过,马斯克没说的是,要在工厂里布置这个机器,需要重新规划产线,前期投资巨大,产量不大的车型无法分摊成本。他更不会说的是,一体成型的车架,在遭遇碰撞后很难维修,本来只是换个零部件的事,可能会变成整体报废。

  任何一个事物都会有正反两面,一体化压铸技术也是如此。在马斯克成为偶像、特斯拉封神的今天,普通人更应该留一个心眼。被神话的“一体化压铸”,或许没你想的那么完美。

  基本步骤是:将金属加热熔化成液态,用动力挤压浇入模具中,等金属冷却固化,就得到了符合模具形状的零件,所谓一体成型。

  铸造的工艺非常古老,技术也很成熟。最早可以追溯到古代人们浇铸青铜器,基本原理都是类似的。而压铸属于铸造的一种,多了个类似“注射器”打压的过程,能够一次性制造出更复杂、更立体的部件。

  这项技术此前被应用在各行各业,包括汽车。比如奥迪A8的减震塔,就是铝制的压铸件,取代了过去钢制的焊接件。还有传统发动机的缸体、缸盖、平衡轴壳体等零部件,也都用到了压铸工艺。

  所以,特斯拉不是一体压铸技术的发明者,也不是最早将它应用到汽车行业的开创者。

  只不过,特斯拉在这项技术上做了一些创新,而且很大胆。Model Y的车架后底板,包括后车身底板、后轮拱、后横纵梁在内,用一体式压铸技术,直接做成了一个铸铝件,由原来的70多个零件,变成了一个超大零件。

  在特斯拉上海超级工厂里,溶解状态的铝水被注入到模具中,在6000吨的压力下成型,直接变成一体式的Model Y车身后底板,然后被装在国产版的Model Y上。

  比如缩短了生产线,减少了零部件数量,不再需要那么多机器和工人,大大缩短了制造时间,材料更好回收利用等。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。特斯拉说,这可以给Model Y节省约20%的制造成本。

  这些年汽车行业一直在推进关键部件的集成化、轻量化。一体压铸车身带来的最直接的变化,一是零件集成,二是铸铝减重。

  中金公司研究部做过测算,以特斯拉Model Y磷酸铁锂电池60kWh为例,假设纯电动汽车整车重量能降低10%,平均续航里程将增加8%。若通过铝替代钢实现整车减重,同时保证续航里程不变,则对应有望节省成本超过1.2万元。

  这对于电动汽车而言,简直是“真香警告”。这也是为什么跟进一体化压铸技术的车企,大部分都是在布局电动车型。

  跟进这项工艺的车企中,特斯拉是采取完全自供的方式,蔚来、理想、小米是外供,小鹏、大众是自供+外供相结合,沃尔沃将在下一代纯电车型上采用自供方式。未来还会有更多车企加入。

  一体化压铸的故事听起来太美好了,尤其是在特斯拉的包装和推销之下。但事实上,它并非一劳永逸的万能良方,也不一定适合所有车企。

  外界夸大了单个一体化压铸机对成本的削减作用,忽略了要让这个庞然大物运转所需的周边设备的成本。

  除了压铸机,还有压铸模具、熔炼炉、喷涂设备、拾取设备、冷却设备、修边机、输送带、油温机、高真空设备等等,这些周边设备和压铸机一块组成一个压铸岛。

  中金证券的报告指出: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,全部采用一体压铸工艺,相对应环节设备总投资为7.1亿。总投入成本不仅没有降低,反而还高出来不少。

  一体化压铸过程中有一个关键的环节——热处理,只有通过热处理才能减少气泡。但热处理中由于热胀冷缩的存在,很容易导致材料变形,降低机械性能。而且,铸铝件的体积越大,热处理的难度越大。而特斯拉的一体化压铸,正好是要生产超大体积的铸铝件。

  这个矛盾困扰了行业很多年。企业的常规思路是,只生产小型的铸铝件,绕开大型件。但特斯拉不同,它选择从源头上着手,开发无需热处理的新材料。

  马斯克在2015年从苹果公司挖走了一个专家——查尔斯·柯伊曼,这是材料领域的大牛,Mac电脑的一体化铝合金机身就是由他开发。在查尔斯·柯伊曼的加持下,特斯拉开发出新的铝合金配方,才解决了免热处理的难题。

  并非所有车企的CEO都能挖到柯伊曼这样的牛人,更不一定有能力开发出新型材料。现在国内走在前列的是蔚来。

  去年底,蔚来声称开发出了一体化压铸的免热处理材料,将应用在蔚来ET5的车身后底板相关部件上,这将是蔚来第一款采用一体化压铸工艺的车型。不过,这项技术是由铝合金材料生产商帅翼驰和蔚来联合开发,具体效果如何还待市场检验。

  比如,废品率不能太高。压铸如此大体积的汽车零部件,导致设计工艺极其复杂,从冲型、排气、冷却的每一个环节,都可能出现缺陷。这要求整个工艺流程非常稳定,追求精益制造的极限。否则,压铸出来的就是一堆废铝。

  不论是冲压,还是压铸,这些不同工艺的前期设备成本,最终要靠卖车来分摊。传统的冲压焊接工艺虽然流程分散,工种较多,但好在零件都是独立的,灵活性很高,可以在不同车型之间自由组合。但一体化压铸不同,由于是一体成型,导致通用性很差,只能应用于特定车型。如果对应的车型卖不动,那配套设备的高昂成本就无法分摊。

  外界看到了特斯拉大型压铸机的强大威力,却忽略了Model Y是“一出生就风华正茂”的爆款车型。其他车企可以采购一大批一体化压铸设备,但不一定能推出一款爆款车型。

  国内的这么多造车新势力,包括特斯拉的中国学徒们,去年销量超过5万的单一车型,只有理想ONE和小鹏P7,销量超过10万的,没有。而Model Y的销量接近17万。

  和高资本创始合伙人何宇华对深途说,一体化压铸工艺的实用性高,但是前期投入大,而且结构化能力要求高,车企在跟进时,需要结合自己的预期销售规模。

  工厂永远在追求精益求精,也是技术走出实验室落地的地方。但最后为这些技术买单的普通消费者,他们真正关心的问题是,这些看起来炫酷的新技术,究竟给自己带来了多大实惠。

  Model Y国产化之后,价格一降再降,去年最低降到跟Model 3差不多同一级别,这其中跟一体化压铸技术的应用降低了成本不无关系。

  但车更难维修了,维修费更贵了,也是线月网传一辆江苏牌的特斯拉Model Y,在倒车时意外撞向了后方的墙体,导致车尾右侧受损。保险公司来现场拍了照片,估了20万元的维修费,而这辆车才28万元。“那这车还不如报废了。”车主很无奈。

  维修费贵成天价的原因,正是特斯拉的一体化压铸工艺。这辆车在倒车时,正好撞坏了一体成型的车架后底板,由于这是一整个零件,只能整体更换。

  只不过,这辆特斯拉的撞击角度过于“刁钻”,才出现了这种情况。但即便如此,车架后底板被撞坏的风险还是存在的。

  中保研一共测试了七款车型,包括特斯拉Model Y。测试成绩用四个字母来评分:G(优秀)、A(良好)、M(一般)、P(较差)。

  参加测试的是2021款标准续航后轮驱动版,这款车在“车内成员安全指数”、“车外行人安全指数”、“车辆辅助安全指数”三个方面,均取得了G,

  拆解来看,“耐久性与维修经济性”由四项构成:“结构耐撞性”为M,“碰撞兼容性”为A,“可维修性”和“维修经济性”都是P。所以拖了后腿的,就是“可维修性”和“维修经济性”这两项指标。

  。很多人担忧,随着一体化压铸技术大范围应用,未来电动车的保费是不是会继续上涨。

  中怡保险自动驾驶风险解决方案专家余静对深途分析,在车险精算层面,的确是需要考虑出险频率以及出险程度等因素,来考虑保费充足度。

  在马斯克向外界展示的无人机拍摄的特斯拉工厂视频中,那些大型压铸机的确是吸引人眼球的存在,这些机器造价高昂,最终还是要车主来买单。

  马斯克是个天才的发明家,坚韧的创业者,也是个精明的商人。在特斯拉的工作表上,效率永远是摆在第一位的——用最短的时间,最低的成本,造最多的车,赚最多的钱,才是最大的现实主义。

  无论如何,特斯拉毫无疑问推动了汽车制造工艺的革新。它在汽车行业陈旧的技术工具箱中,增加了一个有趣的替代方案。这个方案带来了技术的进步,让汽车工业又往前迈了一大步。

  不过,在实际应用中,它也没有宣传的那么神奇,不一定适合所有车企。人不应该被神话,工具也是。