特斯拉，新能源汽車領(lǐng)域的扛把子，提及它，拋開外觀的獨特設計及高辨識度外， 本文要聊的是它的車身制造工藝：突破傳統(tǒng)，差異化的一體式壓鑄技術(shù)。特斯拉曾表示：“他們的最終目標是要讓每輛車和零部件，都像樂高積木一樣精確一致”。而實現(xiàn)的關(guān)鍵因素就在于這種車身成型工藝了， 僅以理論而言，未來確實可以讓造車像造玩具一樣。

 

圖 Model Y的鋁鑄件，超級大的鋁合金車體鑄件

本文主要內(nèi)容包括：

一、傳統(tǒng)汽車車身制造工藝是什么？

二、特斯拉的一體式壓鑄技術(shù)介紹

三、技術(shù)發(fā)展及局限性

特斯拉的這種一體式壓鑄技術(shù)是什么？在介紹之前，先來一起了解一下傳統(tǒng)汽車的車身制造工藝。

  一、傳統(tǒng)汽車車身制造工藝是什么？ 

 

傳統(tǒng)汽車的制造工藝發(fā)展了數(shù)十年之久， 一般以沖壓、焊接、噴涂、總裝為主要流程，這也是國際通用的汽車制造工序，技術(shù)本身已經(jīng)非常成熟了。

 

其中，沖壓的目的在于汽車框架組成部件的定型，一般是將準備好的金屬板材通過不同的車型模具進行沖壓加工，打造對應的零部件形狀，為后面的工序做準備。

 

 

焊接的目的是為了拼接不同類型的零部件，這里面涉及到不同的材料種類的銜接，比如高強度的鋼材、鋁合金及碳纖復合材料等。目前焊接工序已經(jīng)發(fā)展的非常成熟，成本低、高效，通常很短時間內(nèi)就可以完成數(shù)千個（1500-6000之間）零部件的焊接。

 

 

雖然工藝成熟， 但依然是工序繁多，中間不可避免會出現(xiàn)焊接不良、補焊、部分機械強度不夠、設備成本高維修困難等問題，嚴重影響車輛自動化生產(chǎn)效率。作為非傳統(tǒng)車企的特斯拉，在思考如何提升生產(chǎn)效率、最大化利用現(xiàn)有資源成本時，索性另外開辟了一條新的道路， 選擇了差異化的“一體鑄造車身”，可快速提升零部件的生產(chǎn)效率，并極大減少汽車零部件組成，減少工序環(huán)節(jié)，降低成本，不僅減重還可提升續(xù)航，這完全得益于特斯拉背后強大的鑄造技術(shù)與設備規(guī)模！

 

圖 2018年特斯拉將“用于車輛框架的多向一體式澆鑄機及相關(guān)方法”報送世界知識產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）

 二、特斯拉的一體式壓鑄技術(shù)介紹 

壓鑄是一種非常常見的金屬鑄造工藝。原理及工序過程有些類似于注塑，將融化的金屬施加高壓，注入模具內(nèi)，以鑄造出需要的形狀，其模具通常是用強度更高的合金打造而成。

圖 通過一體壓鑄工藝打造的白車身后部，焊接痕跡幾乎消失

 

要做大的一體壓鑄車身，大型的壓鑄機設備是關(guān)鍵！而特斯拉擁有全球最大的壓鑄機Giga Press（由中國品牌力勁科技生產(chǎn)），并已 布置了至少14臺巨型壓鑄機，分布在世界各個工廠。一體壓鑄車身已在多款車上使用，比如Model Y的整個后部車體，通過將鋁液壓入6000T壓鑄機內(nèi)，包括防撞鋼梁在內(nèi)，實現(xiàn)一體壓鑄成型，鑄造零件數(shù)量從70個降為幾個，最終只有1個。

 

圖 特斯拉6000噸級巨型壓鑄機

圖 上海工廠已引進三臺6000噸級巨型壓鑄機設備，來源于特斯拉

據(jù)最新消息透露， 特斯拉將引進8000噸級的壓鑄設備，用于生產(chǎn)皮卡Cybertruck卡車底盤，很快會超過目前自己擁有的“世界最大壓鑄機”。

圖 每輛Model Y減少79個零部件

 

圖 一體式壓鑄機部分專利圖，未來的目標是實現(xiàn)整車壓鑄，目前還有很長的路要走

 

除了設備，要做一體壓鑄車身， 精度的把控、技術(shù)要求、材料、模具等都非常重要，整體難度較大。

圖 @Ray4Tesla爆料新版S/X的前車身也是一體壓鑄，首批車身已下線

 

一體壓鑄車身的優(yōu)勢在哪？

最大的優(yōu)勢在于， 這種工藝有利于零部件的集成化生產(chǎn) ，可大幅度減少零件數(shù)量，比如在2020年，特斯拉研發(fā)的一種新底盤結(jié)構(gòu)，整個底盤結(jié)構(gòu)主體，由前、后兩部分的單體壓鑄車身以及一體式的底盤集成電池包組成。大幅減少零部件數(shù)量，高達370個，并且實現(xiàn)10%的輕量化及增加14%的續(xù)航。

 

 

同時，特斯拉的巨型壓鑄機 可以快速生產(chǎn)鑄件，據(jù)了解，一分鐘就可以生產(chǎn)一件鑄件，算上準備運輸時間，每小時能制造40-45個，一天就有約1000個。

 

除此之外，一體壓鑄成型從理論上來講， 可以精簡焊接、涂膠等多種工序及人工操作，極大地降低了生產(chǎn)及人力成本（工人數(shù)量可縮減至1/10），并提高效率、縮短時間。

 

不僅如此， 在環(huán)保方面，因為使用的是高溫鋁液，不僅可以100%利用原料，還可以回收利用其他沖壓的鋁材廢料。 真正意義上實現(xiàn)了可持續(xù)與環(huán)保發(fā)展理念。

 

未來，特斯拉的終極目標是利用壓鑄機一次成型、快速地壓鑄出整個白車身，就像壓鑄玩具車一樣，在現(xiàn)實里實現(xiàn)真車的快速生產(chǎn)！

 

 三、技術(shù)發(fā)展及局限性 

一體壓鑄車身這么好，為何其他車企都不用呢？道理很簡單，因為 這種技術(shù)需要的壓鑄機和壓鑄模具價格非常高昂，脫模難度也大，一般需要有很大的量才可以支撐，不虧本。普通車企很難分攤壓鑄工藝的綜合成本。

 

 

 

同時 在技術(shù)層面，要想打造出超大的鋁鑄件車身， 材料配方及技術(shù)配置等都是很大的門檻； 車身精度的把控也非常難，很難達到目前市場上轎車（±1.5mm范圍）或高端車型（±1mm）的誤差范圍內(nèi)。

 

另外，從壓鑄工藝本身來看， 鑄造材料容易出現(xiàn)氣孔、裂紋、縮孔和縮松、冷隔等問題，同時還容易出現(xiàn)應力集中的現(xiàn)象。這相對于目前車身結(jié)構(gòu)位置強度要求較高的情況，是一大挑戰(zhàn)。車體結(jié)構(gòu)強度不過關(guān)， 安全問題又是一大隱患。

 

還有，不同的部位對應的性能要求和材料選擇也不盡相同，未來 如果發(fā)展為一體全鋼鑄造，很難滿足差異化的需求，傳統(tǒng)造車的沖壓+焊接則可以按需組合。

 

最后還有一個比較麻煩的問題是， 后期維修費用會相對恐怖，因為是一體成型，零部件不好替換，成本太高。修復問題是一個亟待解決的大事！因此，一般來說，一般車企綜合考量過后都會放棄這種方案。