一體化壓鑄：從1.0到2.0，要看到哪些變化？

9月15日，極氪智能科技副總裁趙春林，通過社交平臺，直接對比了極氪與特斯拉的一體式壓鑄件。他直言不諱地表示，特斯拉的一體壓鑄件品質(zhì)，在極氪這里根本難以企及。就在同一天，極氪正式發(fā)布了全球首創(chuàng)的中段一體式壓鑄蜻蜓結(jié)構(gòu)，這是一體式壓鑄的最新進(jìn)化成果。

一體化壓鑄已經(jīng)新能源汽車廠商的必爭之地。近期據(jù)數(shù)據(jù)寶報(bào)道，特斯拉研發(fā)出了具有6000-9000噸夾緊壓力的巨型壓力機(jī)，一體壓鑄ModelY車型的前部和后部車架結(jié)構(gòu)。知情人士認(rèn)為，本次一體壓鑄車身技術(shù)的突破，可以將幾乎所有復(fù)雜的電動(dòng)汽車底部壓鑄成一個(gè)整體，構(gòu)建出特斯拉新的技術(shù)護(hù)城河，進(jìn)而縮短研發(fā)新車的時(shí)間到18~24個(gè)月，而目前汽車廠商開發(fā)新車通常需要3~4年時(shí)間。

比傳統(tǒng)汽車廠商快一倍的研發(fā)速度，這無疑是該技術(shù)發(fā)展最大的動(dòng)力，然而特斯拉憑此就能一騎絕塵于新能源汽車行業(yè)嗎？如今2.0技術(shù)迭代有什么新的關(guān)注點(diǎn)？本文將深度解析。

01

一體化壓鑄滲透有望加快

一體化壓鑄，乃是鋁合金高壓鑄造技術(shù)的一種革新，其核心在于在零部件尺寸和應(yīng)用部位上實(shí)現(xiàn)重大突破。借助特大噸位壓鑄機(jī)，多個(gè)單獨(dú)、分散的零部件得以高度集成，壓鑄一次成型為幾個(gè)大型鋁鑄件，從而摒棄了先沖壓再焊接或鉚接組合的傳統(tǒng)方式。

2019年7月，特斯拉公布了一項(xiàng)名為“汽車車架的多向車身一體成型鑄造機(jī)和相關(guān)鑄造方法”的專利。該專利涉及一種多向壓鑄機(jī)，包括一個(gè)具有車輛覆蓋件的模具，以及幾個(gè)相對于覆蓋件平移的凸壓模具。這些凸壓模具會分別移動(dòng)至鑄造機(jī)中央的鑄造區(qū)，負(fù)責(zé)不同部件的鑄造，從而在一臺機(jī)器上完成絕大多數(shù)的車架鑄造工作。

此外，特斯拉還發(fā)布了免熱鋁合金配方專利——“Die Cast Aluminum Alloys for Structural Components”。這種免熱鋁合金無需經(jīng)過熱處理即可滿足生產(chǎn)要求，相比傳統(tǒng)鋁合金具有更高的機(jī)械性能。

2022年，特斯拉推出了集成吸能鑄件，該專利描述了特斯拉的單件鑄件情況。這種能量吸收系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于汽車碰撞結(jié)構(gòu)，包括多單元壓制和多件沖壓，主要通過動(dòng)態(tài)破碎、翹曲、彎曲等金屬的塑性變形來提供能量吸收。特斯拉的創(chuàng)新技術(shù)為汽車行業(yè)帶來了巨大的變革和發(fā)展。

02

一體化壓鑄2.0新應(yīng)用了3D打印技術(shù)

特斯拉近期的技術(shù)突破集中在兩大領(lǐng)域：一是設(shè)計(jì)并測試巨型模具，以應(yīng)對大規(guī)模生產(chǎn)的大尺寸零件；二是壓鑄帶有內(nèi)部加強(qiáng)筋的中空框架，旨在減輕重量的同時(shí)提高耐撞性。

據(jù)蓋世汽車報(bào)道，五位知情人士透露，這兩項(xiàng)創(chuàng)新都是由英國、德國、日本和美國的設(shè)計(jì)和鑄造專家聯(lián)手打造的，他們運(yùn)用了3D打印和工業(yè)用砂。

然而，由于存在“一體化壓鑄困境”，汽車制造商一直對鑄造更大的結(jié)構(gòu)持謹(jǐn)慎態(tài)度。盡管使用1.5平方米或更大的零部件的模具可以提高效率，但其成本高昂且風(fēng)險(xiǎn)重重。一位鑄造專家表示，制作大型金屬測試模具后，調(diào)整一次機(jī)械加工可能需要花費(fèi)10萬美元，而重新制作整個(gè)模具可能高達(dá)150萬美元。另一位專家則稱，大型金屬模具的設(shè)計(jì)過程通常需要400萬美元左右。

汽車制造商認(rèn)為這樣的成本過高，尤其是考慮到噪音和振動(dòng)、裝配和拋光、人體工程學(xué)和耐撞性等因素。一項(xiàng)設(shè)計(jì)可能需要進(jìn)行六次或更多的調(diào)整，才能制造出完美的模具。

盡管如此，馬斯克從一開始就希望找到一種方法，將車身底板鑄造成一個(gè)整體。為了克服這些障礙，特斯拉求助于使用3D打印機(jī)和工業(yè)用砂制作測試模具的公司。這種3D打印機(jī)使用數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)文件，將液體粘合劑沉積在一層薄薄的沙子上，逐層打造出可以壓鑄熔融合金的模具。

一位知情人士透露，砂型鑄造模具原型的設(shè)計(jì)驗(yàn)證過程的成本極低，即使迭代多個(gè)版本，成本也僅為金屬模具原型的3%。這意味著特斯拉可以根據(jù)需要對模具原型進(jìn)行多次調(diào)整，并通過使用Desktop metal及其子公司ExOne等公司的3D打印機(jī)，在數(shù)小時(shí)內(nèi)就能重新打印出一個(gè)新的模具原型。其中兩位知情人士還表示，使用砂型鑄造模具原型的設(shè)計(jì)驗(yàn)證周期只需要兩到三個(gè)月，而金屬模具原型則需要6個(gè)月到一年的時(shí)間。

03

國產(chǎn)廠商迅速跟上

此前媒體報(bào)道一體化壓鑄將成為特斯拉新的護(hù)城河，小編認(rèn)為還言之過早。一體化壓鑄產(chǎn)業(yè)鏈在國內(nèi)已有成熟的技術(shù)應(yīng)用。一體化壓鑄產(chǎn)業(yè)鏈參與者眾多，隨著產(chǎn)業(yè)鏈布局日益完善，市場參與者增加，全產(chǎn)業(yè)鏈布局與合作的趨勢日益明顯。

上游：免熱合金、壓鑄設(shè)備、壓鑄模具，如立中集團(tuán)(材料)，力勁科技(壓鑄機(jī))，賽維達(dá)(模具)等；

中游：壓鑄供應(yīng)商，如文燦股份、拓普集團(tuán)、廣東鴻圖、美利信等；

下游：整車廠，如特斯拉、蔚來、理想、小鵬、極氪等眾多車企。

自22年上半年起，新晉造車勢力和傳統(tǒng)汽車廠商紛紛聚焦一體化壓鑄技術(shù)。2022年7月，長安宣布加入這一潮流，而到了2023年1月，首個(gè)一體化壓鑄件成功下線。據(jù)保守估計(jì)，從布局到結(jié)構(gòu)件下線需時(shí)6-8個(gè)月。蔚來ET5在首個(gè)一體化壓鑄件下線至首批預(yù)生產(chǎn)之間經(jīng)歷了近9個(gè)月，批量交付仍需更長時(shí)間?？傮w來看，我們預(yù)計(jì)從布局到量產(chǎn)需時(shí)15-17個(gè)月，24-25年有望成為一體化壓鑄滲透率快速提升的關(guān)鍵年份。

以Model Y為例，2021年銷量達(dá)到17.0萬輛。假設(shè)從2022年開始布局的每家車企在24-25年能夠形成10-15萬輛的產(chǎn)能，據(jù)統(tǒng)計(jì)至少有10家車企正在積極布局。其中，極氪、高合、長安和大眾等企業(yè)已實(shí)現(xiàn)一體化壓鑄部件下線，進(jìn)展較快。預(yù)計(jì)到24-25年，除特斯拉和蔚來外，其他車企將為市場帶來約50萬輛至125萬輛的需求。

舉個(gè)例子，相較于特斯拉，近期發(fā)布的極氪009的一體壓鑄機(jī)在噸位和制造工藝上更具優(yōu)勢，因此能夠鑄造出更大的一體件，且成本更美觀、優(yōu)秀，對日后維修也更加友好。這恰恰符合極氪009當(dāng)前銷售規(guī)模和產(chǎn)品定位的需求。然而，這并不意味著極氪已經(jīng)領(lǐng)先特斯拉。

一方面，特斯拉在國內(nèi)使用的壓鑄機(jī)更注重效率和成本控制，以最快的速度生產(chǎn)可用的成品，這是由其龐大的銷售規(guī)模所決定的。另一方面，特斯拉已經(jīng)開始研發(fā)更大噸級的壓鑄機(jī)，并擁有自己的先進(jìn)技術(shù)。

然而，從維修方面來看，目前極氪009的一體壓鑄技術(shù)無疑勝過特斯拉，這一點(diǎn)毫無疑問。

04

總結(jié)：國產(chǎn)汽車競爭優(yōu)勢凸顯3D打印值得重視

特斯拉在新能源汽車行業(yè)的領(lǐng)先地位暫時(shí)不會輕易被超越。而國內(nèi)廠商在一體化壓鑄技術(shù)方面的進(jìn)步也為特斯拉帶來了一定的挑戰(zhàn)。這些廠商通過引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和合作研發(fā)，不斷提升自身的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量。未來幾年，隨著一體化壓鑄技術(shù)的普及和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，國內(nèi)廠商有望在市場上獲得更大的份額。

除了國產(chǎn)汽車品牌的優(yōu)勢，還應(yīng)該關(guān)注的是此次一體化壓鑄技術(shù)的迭代融入了3D打印這一增量技術(shù)。3D打印技術(shù)可以將汽車零部件研發(fā)周期從 45 天縮短至 1-7 天；德國 Fraunhofer IAPT 研究機(jī)構(gòu)成功打印出一種車門鉸鏈，比同類銑削產(chǎn)品要輕 35%，同時(shí)成本降低 50%，并且技術(shù)性能更優(yōu)。國內(nèi)的3D打印產(chǎn)業(yè)鏈綜合布局企業(yè)鉑力特、華曙高科值得適當(dāng)關(guān)注。

       原文標(biāo)題 : 一體化壓鑄：從1.0到2.0，要看到哪些變化？