特斯拉的这项绝技 友商们做梦都想要

特斯拉的这项绝技 友商们做梦都想要

特斯拉有的,蔚小理都想要。这一次被望上的,是特斯拉名为Giga Casting的一体式压铸出产技能。

美国中部时间4月7日,在特斯拉位于美国患上克萨斯州的超等工场开业典礼上,该公司CEO马斯克发布了一体式压铸技能的最新发誓。

当前,该工场内已经经安插了1台8000吨级的压铸装备,用于Model Y的出产。在该工艺的加持下,本来Model 3车死后底板上70多个零件,在新车上被缩减为下面2个零件。

如许做的直接益处就是,整车出产时间被极年夜压缩。1-2个小时的工时将被压缩至最短45秒,创造本钱也能下降40%。

更首要的是,一体式压铸机的占地面积仅有100平方米。若是将现有出产工序尽量地替代为一体式压铸,工场面积可以或许缩减30%。这在寸土寸金的中国,显然是不成多患上的利好身分。

那末问题就来了,一体式压铸事实利害在哪里?为什么在特斯拉之后,包含蔚来、小鹏、抱负、沃尔沃、年夜众团体等在内的海内外厂商都在这项技能上纷繁结构?

说到一体式压铸,就患上先望望原理。年夜家可能对于59式坦克圆圆的炮塔有印象,这辆真正意义上的神车即是采纳了一体式锻造技能打造的。

在出产进程中,工程师先打造出整个炮塔的模具,然后将熔化成业态的合金钢注意灌输此中,压铸成型。比及寒却与暖处置后,即可以收成到一个完备的炮塔了。

然而跟着复合装甲的泛起,由匀质钢材构成的装甲被镌汰。再连系坦克炮塔必要加挂年夜片的反响装甲增长防护能力后,圆墩墩的锻造炮塔起头被镌汰。咱们在曩昔几回阅兵上见地到的楔形焊接炮塔,起头成为新型主战坦克的选择。

让全球军迷倍感认识的豹2A型主战坦克,采纳的即是焊接工艺创造的楔形炮塔

然而,一体式锻造这项工艺,现在在汽车工业起头获得回复,其始作俑者即是特斯拉。

让咱们把眼光归溯到一年半以前。在2020年9月22日的特斯拉电池日上,马斯克颁布发表Model Y将采纳一体式压铸创造地板总成。而在往年,上海工场采纳一体式压铸工艺出产的Model Y就交付给了中国消费者。而在最新的患上州工场里,8000吨级的一体式压铸机可以直接创造出Model Y的先后两段式的车身。

对于于定单接不外来的特斯拉而言,一体式压铸的益处很是较着,在前文提到的缩短工时以及下降本钱即是最首要的一个。存眷汽车工业的朋侪确定领会,一座汽车工场一般分为四年夜工艺车间,即冲压、焊接、涂装、总装。

此中,冲压是独一一个在工场里入行零件创造的环节。冲压机将各种钢材依照车身工程图纸建造成各种外形,之后在焊接车间中将各种零件焊接成白车身。在这此中,有几个问题始终困扰着汽车厂商。

起首,一辆车的车身所需零部件至关多,动辄跨越500个。每一种零件都必要匹配响应的模具、夹具、机器臂、流水线甚至物流系统,此中环节不可胜数,本钱耗资庞大。尤为是出产模具的用度,就是一辆车本钱的年夜头。

其次,巨大的车身零部件数目,一样会带来数目浩繁的焊接点。仍是以特斯拉Model Y为例,其后车身本来有700-800个焊接点,必要匹配漫长的流水线以及焊接机器臂,致使均匀一个件的出产周期动辄高达2个小时。

最后,数目浩繁的零部件也会对于零件匹配造成坚苦。在传统车企,工程职员必要花费年夜量时间以及资本创造入行试出产,并使用测试车入行虚拟仿真和现实路测。以上这些缘由城市拉长一辆车的出产周期,而这对于一款正在遭到暖捧的产物而言是致命的。


力劲科技旗下的意德拉(IDRA)公司推出的超等压铸机

更首要的是,漫长的出产线也会带来工人薪酬的压力。今朝主流的车企焊接车间单班工人必要200-300人,双班事情则必要工人翻倍。

不管在外洋仍是海内,工业工人的薪酬程度都在逐年上升。更况且在我国,招工难已经经成了日趋困扰创造业成长的关头身分。

别的在环保层面,传统的四年夜工艺正在为车企的碳中以及方针增长挑战。冲压工艺本色上属于传统机加工范围,此中的落料、冲孔、切边等工序城市发生废物造成挥霍。

而这些废物要从新操纵,必需送归原料厂入行归炉,此中还要牵涉到物流车的排放问题。这时候候,特斯拉一体式压铸技能就显患上尤其好用。

正如前文所言,一体式压铸可以或许年夜幅减少零件数目并缩短创造工期。

今朝Model Y的后底板压铸工序的出产时间为45秒,而马斯克为患上州工场的计划产能是每一年1000万辆,也就是说届时每一半分钟就有一辆车下线。而在削减焊接点方面,患上州工场出产的Model Y仅有50个。而焊接车间的工人,也能够削减至20-30人,比拟以前削减了90%。

而在质料收受接管方面,一体式压铸可让加工中的废物获得直接操纵。传统创造工艺下,白车身用料繁杂,原质料收受接管操纵率低。以宝马7系为例,其用料既有传统的钢,又有比例愈来愈年夜的铝合金和碳纤维。

因为在创造白车身时夹杂使用多种质料,是以每个零件的种类(钢、铝)、商标、金属元素的含量都存在差别。一旦在进程中存在品控问题致使部门零件或者整个白车身报废,废物只能用作炼钢炼铝的原质料,而没法直接总体归炉创造新产物。

而特斯拉的一体压铸只使用一种质料,全铝车身的质料收受接管操纵率可以到达 95%以上。因为一体式压铸零部件是由金属液一次充型完成的,是以其质料单一,收受接管时可直接将废物熔化创造其他产物,这就包管了白车身创造进程中极高的原质料收受接管操纵率。

更首要的是,一体式压铸工艺对于零部件数目的缩减另有利于晋升零部件匹配和整车开发周期。当前,车辆的零部件要入行彼此匹配,车企要经由过程摹拟以及试制来肯定公役范畴,确保的良品率。

一般来讲,这个时间动辄长达6个月。而借助一体式压铸工艺带来的零部件布局优化以及数目削减,这个时间有看被压缩到1至2个月内。

显然,一体式压铸的这些上风对于于苦于下降本钱,并晋升出产以及产物迭代速率的造车新权势们来讲堪称将来科技。更首要的是,颠末特斯拉的现实验证,该技能已经经日趋成熟并走向了年夜规模运用阶段。

但问题在于这个精钢钻,其实不是每一个车企都能耍患上动的。

一体式压铸的益处前文谈了不少,但对于于汽车企业而言,用这项黑科技来造车的挑战,尽对于不是采办了几台压铸机就可以解决的。首当其冲的,即是汽车的车身与底盘工程师要对于自身常识入行的换代以及更新。

前文提到,在曩昔不管是钢仍是铝合金的车身,主要质料都以板材为主。锻造件其实不是没有,但布局较为非常简单,体积也更小。是以对于于整车工程团队来讲,年夜家对于于压铸、铸造和质料方面的常识相对于缺少。

比拟之下,动力总成方面的工程师反而加倍领会压铸工艺,究竟结果变速箱以及发念头的壳体、缸体不少都是压铸出来的。

可是,车身一体式压铸工艺的繁杂水平堪称超越了曩昔整个行业的技能程度。一旦压铸的布局越繁杂,零件壁厚的变革越多,越难以实现优良的冲形。而因为锻造与冲压分歧,属于暖加工,压进模具的高温液体铝金属流会在腔体中造成分歧位置的温度差别。

以下图所示,零件分歧部门质料流动性的差别会致使遍地质料密度的分歧。间隔进料口最遥的部门可能已经经起头凝集,而比来的部门还处于高温液化的状况。这此中可能会致使多处金属页面打击交融,致使零件失效。


充型进程中的紊流以及混合的阐发 图片来历:MAGMA公司官网

更要命的是,整个模具的排气问题也要提到日程上来。因为一体式加工必要参加的液态金属量很是年夜,模具华夏本的气体以及金属流中的气体要入行排气处置,否则就会致使质料自己泛起年夜量的气孔,报废。

为此,工程师们必要对于连系仿真效果来优化布局。像特斯拉介入界说的Giga Press(超等压铸机),还采纳了惰性气体和部门的真空技能。

在寒却环节,暖胀寒缩效应又对于零件提出了最终年夜考。暖态的模具尺寸到寒却后会产生形变,而质料在暖处置后也会发生变革。此处也必要仿真体系对于效果入行计较以及摹拟。

幸亏,今朝已经经有美国铝业、德国莱茵菲尔德、立中团体以及广东弘图等企业开发出用于新能源汽车车身的免暖处置铝合金质料,算是规避了一些晦气身分。

但上述提到的这些环节都是车企在曩昔没有面临过的挑战,而这此中带来的本钱,必定也被摊销在了每一辆车上。

是以咱们望到,今朝在入行一体式压铸技能探索以及结构的车企,年夜大都为新权势以及传统奢华品牌。除了了特斯拉以外,小鹏、蔚来、沃尔沃和财年夜气粗的年夜众团体都在结构该工艺。

此中,蔚来在2021年末颁布发表开发了可用于年夜型压铸件免暖处置的质料,行将被用于本年下半年量产的ET5上。小鹏则在武汉工场参加了一体式压铸车间。沃

尔沃在其Torslanda工场引进了铝制部件一体式压铸产线,以便出产下一代电动车型。年夜众在德国狼堡的产线也在规划引进相干技能。

一体式压铸工艺对于于车企而言尽管有挑战,但为了降本增效的目的,年夜家仍是患上硬着头皮上。但对于于消费者而言,新工艺带来的后果只能用喜忧各半来形容了。

当前,特斯拉在柏林的超等工场已经经在后地板一体式压铸的根本上,完成为了前机舱的压铸工艺,今朝正在尽力使前地板完成一体式压铸。依照中信建投的相干陈述中提出的揣度,特斯拉极可能在2027年借助最年夜压力为15000吨的超等压铸机,实现整个白车身一体式压铸。

对于于消费者而言,这象征着特斯拉整车代价另有入一步的下探空间,即买车还可以更廉价。固然,若是锂电池质料届时照旧处于高位,那末整车代价也不会变患上很廉价。

可是,一体式压铸技能所带来的维修贵问题,日趋成为年夜家存眷的核心。因为白车身的零部件采纳一体式压铸,是以若是产生重年夜事故,用户必要改换整个车身部件,而非受损的部门。所带来的维修本钱必定更高。

日前,一名车主在倒车时失慎撞墙,撞坏了后减震包。原价28万元摆布的车维修本钱竟然必要20万元,让车主感伤不如报废。

诚然,此次事故事实有无伤及该车上采纳一体式压铸创造的后地板尚待证明,但特斯拉之以是先对于该部件采纳新工艺的缘由也能够猜测。显然,这部门部件若是毁坏去去是在追尾事故中,即便造成为了丧失,也是后车车主承当。

但归根结柢,跟着愈来愈多零部件采纳铝合金材质,特斯拉维修用度也变患上高企。以本年4月6日中保研对于特斯拉2021款尺度续航后轮驱动版的测试为例,这款车在布局耐撞性方面获得了一般的评价,而可维修性以及维修经济性方面则获得了较差的评价。

固然,致使特斯拉获得此评价的缘由是多方面的,究竟结果这辆车采纳了更贵的钢铝夹杂车身,且奢华品牌在车辆维修经济性方面的评价都不高。究竟上,所有电动汽车的保费都在2021年被上调,高端电动车尤为如斯。

不外,一体式压铸工艺对于车辆的维修提出的挑战,或许是将来很永劫间内,对于那些正在亦步亦趋追逐特斯拉的造车新权势们的难题。

究竟结果,比起潜伏的维修本钱以及日趋增加的保险费,几回免费的换电以及充电里程的赠予,显患上有些无济于事了。 

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