一体化压铸技术的应用,是新能源汽车崛起冲击传统汽车后,车企开始寻求全新生产方式的体现。作为新事物,一体化压铸定将改变汽车制造的流程。
不久前,小米集团董事长雷军公布小米百万美金年度技术大奖。除“小米澎湃OS架构”获奖之外,“一体化大压铸技术”也拿到了小米内部规格最高的奖项。小米SU7技术发布会上,雷军还专门宣传了小米汽车全栈自研的9100吨一体化大压铸设备集群系统。近几年,慢慢的变多的车企开始使用一体化压铸技术制造车身。一体化压铸技术究竟是什么,为何会忽然成为各大车企的“心头好”?
一体化压铸技术本身并不是什么新事物,指的是利用大吨位压铸机将多个零部件一次压铸成型。具体来说,是将熔融状态的金属倒入模具中迅速填充,冷却成形为整体的零部件。通常由于工艺限制,一体化压铸技术只会用于小体积、造型相对简单的零部件。
由于是多个零部件一次压铸成型,应用一体化压铸技术能大幅度降低零件数量,避免了复杂的连接工艺,减少工序流程,进而减少相关成本。只是,由于传统车企通常已发展出了一套行之有效的车身生产流程,因此长时间以来,从未有人将一体化压铸与车身制造扯上关系。
马斯克通过Model S玩具模型车底压铸而成的整块金属,联想到将类似的技术应用在车身制造上。在旁人看来,似乎只是一次突发奇想,但特斯拉要真正将一体化压铸应用到车身压铸上,要死掉的脑细胞还真少不了。
首先,车身体积非常庞大,其所需的压铸机也必须同样巨大。当时世界上并不存在如此巨大的压铸机,增加压铸机的体积也并非易事。随着体积的增加,锁模力的要求也会提升,需要投入巨额资金用于研发制造。
其次,相比玩具模型车的底板,车身结构更复杂。一体化压铸需要将铝液灌注入模具,快速冷却的铝液则需以合适的速度填充到模具的每个角落,避免缺胳膊少腿或者撑开模具的现象发生。
世上无难事。经过半年时间的研究,特斯拉的工程团队攻克材料难关,压出了第一个完整的铝板。此后,一体化压铸技术率先在Model Y车型上落地,车的后底板总成系统在采用一体化压铸方式后,成本降低了40%。同时,采用一体化压铸工艺的底板在遭遇碰撞时,不会因为存在焊点、焊缝遭受冲击而导致车体被撕裂的情况出现,极大提升了车辆的安全性;此外,一体化压铸技术还可以大大降低噪音和振动,提高了车辆的驾驶舒适性。通过优化设计、改进模具、提高材料强度等手段,一体化压铸技术慢慢的变成为特斯拉的“金字招牌”。
在特斯拉走通这条“降本增效”的大道后,蔚来、小鹏、理想、问界、极氪等造车势力纷纷入局,陆续推出新款车型,试图通过一体化压铸“弯道超车”。2023年12月26日发布的问界M9,就得益于采用9000吨压制机的一体化压铸铝车身,内部布局灵活性更好,可实现三排均为纯平地板,借助带电动滑轨的座椅,实现3/4/5/6座多种布局。
在此之前的3月份,蔚来与文灿股份签署《战略合作框架协议》,双方将在车身一体化压铸结构件轻量化研发、新材料应用等方面深入合作。
随后在6月30日,广东鸿图汽车零部件有限公司在知识城小鹏汽车广州智造基地举行了投产仪式,鸿图科技打造的一体化压铸“灯塔工厂”开启建设。
新能源车企之所以能够迅速跟进,一种原因是作为造车方面的新入局者,他们普遍轻装上阵,另一方面,不少出身互联网行业的班底成员观念更加开放,也支持新技术的研究与落地应用。同时,一汽、长安、沃尔沃等传统车企也明白准确地提出要制造一体化压铸的车型。能预见,2024年的市场上将会涌现出一批一体化压铸车型。
有跟进的,自然也有车企在权衡利弊后,决定放弃一体化压铸。丰田在销量层面被特斯拉超越后,也曾表示要追赶特斯拉并验证自己的竞争实力,计划先从学习装配流程上的先进的技术入手,但在尝试过后,还是选知难而退——丰田方面表示不会采用特斯拉的“千兆压铸”方案,转而重新依靠自身数十年的经验,来寻找新的方法。一体化压铸的应用还远不能用一帆风顺来形容。
一体化压铸技术并非完美无缺。技术、成本和维保问题,是该技术在实际应用过程中绕不开的难题。在模具设计阶段、冷却阶段、热处理等阶段,都需要技术人员做好工作,掌控好温度、密度和液体流速,否则就会影响到产品的良品率,进而影响到产能,降本增效也就无从谈起。
此外,一体化压铸还需要面对通用化较低的问题。由于压铸本身需要一个形状较为复杂的金属模具,导致一体化的部分越多,适配性越低,用在一款车型上的模具很难应用到另一款模具,一旦车型不受欢迎,或者需要改款,成本就会提高,更无法像传统车企那样应对几十款车型的复杂产品线。
最后是维保问题。传统车企的车身是由上百个零部件焊接而成,出现事故后,只要换掉被撞坏的部分即可,而一体化压铸所生产的车身如果出现损伤,往往就需要整体更换。曾经有Model Y车主在倒车时撞到墙角,导致车辆后车身受损,在传统工艺的车型上并不严重的损伤,却需要这位车主花费近20万元的维修费,修车费用简直比得上换车了。
即使存在以上问题,一体化压铸技术依旧对汽车生产造成了巨大的冲击。1970年代的压铸机锁模力不到100吨,只能用来生产拉链扣、金属纽扣等小物件。10年后,锁模力接近500 吨时,人们开始用压铸机造金属材质的玩具车、门把手。到2000年代,压铸机终于被用来生产汽车的发动机。而到了现在,一体化压铸技术总算应用到了车身之上。
在生产技术的迭代更新上,所有车企都没闲着。2023年3月,特斯拉公布“开箱工艺”,不遵循车行业通用的冲压、焊装、涂装、总装的四大工艺,而是把整车的零部件分成6个模块,每个模块单独生产完成后,再冲压组装车身。小鹏在工厂里组装锁模力为16000吨的压铸机,据传闻,哪吒也委托力劲为其研发2万吨锁模力的压铸机。一体化压铸技术也“卷”了起来。
一体化压铸技术引领了压铸技术的新变革。在最近几年里,我国的新能源汽车行业发展迅猛,产量和销量都实现了快速的增长,这一增长极大地拉动一体化压铸市场的需求。该技术的应用,是新能源汽车崛起冲击传统汽车后,车企开始寻求全新生产方式的体现。在现在这个不上不下、将应用而未成熟的阶段,我们还很难对这项技术盖棺定论。究竟如何,还是要看企业的探索与消费者的使用。
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