汽车一体化压铸技术（汽车制造的革命来了）

当燃油巨头们仍在智能、电动领域苦苦追赶，特斯拉却在他们最擅长的制造领域起了惊雷。

我比地球上任何人都更懂制造业！TED 2022年度演讲会，马斯克再爆金句。

马斯克是不是最懂制造业的那一个，我们无从而知，但以一体压铸技术为代表，特斯拉正在深刻改变着汽车制造。

目前可以公开的情报：

在特斯拉引领的这场汽车制造变革中，已经确定跟进的，既有国内造车新势力的御三家蔚小理，也有传统跨国大厂奔驰、沃尔沃等。

横空出世

美东时间2020年9月22日的特斯拉电池日上，一体压铸正式揭开面纱。马斯克表示Model Y的后下车体将由大型压铸设备一体压铸成型，不再由70多个冲压件、铸造件通过焊接、铆接而来。

因为采用一体压铸技术，Model Y后下车体总成的重量降低30%，制造成本降低40%，制造时间由1-2小时革命性地缩短为约140秒。

而一体压铸在后下车体总成上的应用只是开始，前下车体的一体压铸技术已经在特斯拉得州超级工厂投产应用，之后会是柏林、上海、加州，以及特斯拉在全球的每一个超级工厂。

特斯拉的终极目标是用2-3个大型压铸件和Structual Battery（4860结构电池组）的组合，替换掉370多个零件组成的整个下车体总成。届时特斯拉下车体总成的重量可以降低10%，续航里程预计增加14%。

70到1，370到1，一体压铸足以震动整个汽车制造业。因为除了轻量化和续航提升，一体压铸给汽车制造带来的更深刻影响是成本控制和效率革命。

一体压铸对汽车制造的成本控制提升有多明显？一体压铸采用的材料为铝合金，而主要从事铝合金精密铸件生产销售的文灿集团就曾测算过：

如果汽车白车身全部采用压铸铝合金工艺，车身重量为200-250kg，根据铝合金的市场价格35元/kg（文灿测算时市场行情），其理论压铸成本为每辆7000-8500元。

相比之下，传统焊接制造的钢制白车身重量一般为350-450kg，钢材料价格约为18元/kg（测算时行情），钢制白车身成本为每辆6300-8100元。再考虑到压铸材料的可回收性带来的近乎100%的原料利用率，全铝压铸车身的制造成本近乎相同于钢制焊接车身。

这意味着，未来通过终极体的一体压铸技术，过去只属于特斯拉Model S/X、蔚来ES8、奥迪A8L这类旗舰车型的全铝车身可以下沉到特斯拉Model Y、蔚来ET5、奥迪A4L这类入门车型上。

一体压铸引起的效率革命则更是颠覆级。传统汽车制造流程围绕着冲压、焊装、涂装、总装四大环节展开，一体压铸的横空出世意味着对冲压、焊接环节的直接冲击，和对总装环节的间接影响。

以后一体压铸为例，Model Y对比传统制造流程下的Model 3，首先是后下车体由70个冲压件、压铸件减少为1个压铸件，焊点也随之由700-800个减少到50个，同时因为一体压铸铝合金的材料特性，免去了大量的热处理流程。

删繁就简下，制造效率的提升一方面体现在时间效率上，除了上面提到的每件生产耗时由1-2小时缩短为约140秒，还有背后相关联的零件储存、运输等环节的效率提升。

另一方面体现在空间效率上。马斯克表示，采用大型压铸设备后，工厂的占地面积减少30%。

因为一台占地100平米的大型压铸机，即可替代300个机械臂。

工程魔法

压铸作为一种金属铸造工艺，利用模具对腔内熔融金属进行定型，分为重力浇铸、低压铸造和高压铸造。

压铸工艺并不是汽车制造的稀客，尤其是高压铸造。汽车的发动机缸体、平衡轴壳体等结构复杂、表面质量要求高的大体积零件都是采用高压铸造工艺。

但在车身结构件的制造中，仅有前横梁、左右门框、减震塔、尾盖箱、纵梁等结构简单的小型零部件采用压铸工艺生产。

大型车身结构件难以铸造冲压，首先是受限于自身复杂的结构。繁多的边角结构和薄厚变化会造成流动通道的复杂，阻碍熔融金属流液的有效填充，气体和杂质的排出就是个难题。

此外，流液流经狭窄处时，由于流速加快，可能会发生湍流，在流体内部产生许多小漩涡，导致结构缺陷。而车身结构件的平均壁厚仅为2.5-3mm，本身对零件强度的要求就很高。

其次，大型压铸件的形变问题也无法忽视。传统压铸工艺下，大型复杂车身结构件的成形本就困难，而在初步成型后，铝合金压铸结构件还必须进行热处理来消除残余应力，这一过程会进一步加大形变概率。

如果一定要使用一体压铸技术呢？毕竟在马斯克眼中，“一体铸造结构件要好很多，不再有缝隙出现在密封胶处，不再需要不同类型的金属，还可以大幅减小车架尺寸。”

首先，要解决设备问题。过去汽车工厂中的高压压铸机提供的4400T极限压力远远不够，因为在特斯拉工程师们设计的新压铸系统中，“模具的填充要求是在60-100毫秒内将大约100公斤的铝（合金）注入模具腔。”

而在当时的汽车供应体系中，并不存在一台更高极限的高压压铸设备，特斯拉需要自己造一台。为此，特斯拉找了世界上最主要的六家铸造企业，五家企业说了“不”，一家企业说了“也许”。但在马斯克脑回路中，“这（也许的回复）听起来像是肯定的（回复）”。

这家回复“也许”的企业就是意大利压铸厂商IDRA，他们联合特斯拉研发、并耗时两年打造出了6000T的Giga Press，用于Model Y前、后下车体的一体压铸制造。在这之后，还会有8000T的Giga Press用于Cybertruck的生产，以及可能的12000T规格Giga Press用于整个下车体的压铸。

其次，要解决材料问题。特斯拉的解题思路很简单，如果传统压铸用铝合金在热处理后会发生形变，那么索性就不要热处理这道工序，我们开发一种不需要热处理也能保证足够强度的铝合金材料。

2015年12月，马斯克从苹果公司挖来了合金材料大神查尔斯·柯一曼（Charles Kuehmann），担任特斯拉和SpaceX的材料技术副总裁。在苹果任职期间，查尔斯就曾领导其团队开发出同等密度下强度高出标准水平60%的铝合金。

最终，查尔斯不负众望，带领特斯拉的材料工程团队，开发出不需要热处理的铝合金。至此，一场工程魔法备齐了开幕要素。

燎原之势

新技术的诞生必然伴随争议，一体压铸也是如此，例如一体压铸结构件的维修成本问题。

网传的今年2月无锡特斯拉Model Y右后侧碰撞事件中，高达20万元的定损预估费用让车主直呼“这么贵，车子才28啊”。诚然，从另一侧的视角看去，可以发现其实这是一次非常严重的碰撞，以墙体侵入车体的程度来判断，底盘结构件、后避震系统、后防撞梁都有受损（甚至不排除乘员舱也有受损）。

但在中保研最新评测中，特斯拉Model Y的可维修性和维修经济性成绩均为P（最差）也是事实。起码可以说，Model Y存在碰撞维修成本格外高昂的不确定性。

其实，在关于一体压铸件维修成本的争议热度下，是一个涉及消费决策的取舍问题。

首先一体压铸技术切实提高了汽车的制造效率，降低了汽车的制造成本。同时Model Y的一体压铸后下车体是作为结构件是被深度包裹在车身内的，只有在严重碰撞事故中才会被触及，也就是说一体压铸件碰撞损坏的概率较小。

所以这个取舍就是：更低的购车成本、更短的交付周期VS.发生概率小、但可能会很高昂的潜在维修费用。消费者完全可以用脚来投票，但这不会动摇特斯拉的意志，因为以一体压铸为代表的技术关系到其贯彻简化制造、提升效率、降低成本的企业战略。

而在未来某个节点，当纯电动汽车普及开来，消费者可能会没得选，因为特斯拉引导的这场电动汽车制造革命，有燎原整个汽车行业的势头。

“特斯拉为什么要做一体式铸造的车身？不是为了降低成本，而是为了提升生产效率。”理想汽车CEO李想一针见血地指出，“效率是Ta（特斯拉）思考得很多的问题。上海工厂占地1300亩，今年大概能做到80万到90万的产能，这在历史上从来没有出现过的。”

围绕效率，特斯拉通过一体压铸和未来的结构电池组技术，极大地削减了车辆的零部件数量。围绕效率，上海、柏林、得州这样的单体超级工厂布局取带了传统的分散式布局，以提升物流效率。

所以，特斯拉可以在柏林工厂用7000人生产50万辆汽车，每辆汽车的生产时间可以压缩到10小时。而在大众的茨维考工厂，生产70万辆汽车需要25,000名工人，每辆汽车的生产用时超过30小时。

其实，汽车制造也是特斯拉的核心竞争力，只是不像智能化、电动化能力那般为普罗大众所认知到。而这场由特斯拉主导、以一体压铸技术为代表的效率革命如平地起惊雷，炸裂在了传统大厂最擅长的制造领域。

顶着超级汽车大厂的Title，大众集团不会甘于人后。大众集团CEO赫伯特·迪斯（Herbert Diess）直言不讳地警告到，德国人必须加快速度，以免在自己的地盘上挨打。4月29日，大众零部件公司CEO托马斯·施莫尔（Thomas Schmall）参加了大众卡塞尔工厂的技术研讨会。

卡塞尔工厂将会是大众集团的电驱动能力中心，其正在与大众和奥迪共同开发超级可拓展纯电平台SSP。而卡塞尔工厂的另一重要使命就是和欧洲最大的铸造厂家合作，为后车体生产一个大型铸造组件，取代原本的33个零散部件。

大众集团生产主管克里斯蒂安·沃尔默（Christian Vollmer）表示，“如果我们能达到10个小时（汽车制造效率），我们就取得了一些重要成就”。显然，大众已经行动起来。

同样行动起来的，还有全球最大豪华品牌奔驰，采用一体压铸车身的VISION EQXX概念车已经开始路测。以及瑞典豪华品牌沃尔沃，正式宣布了大型铝制车身部件铸造工艺的引入计划。

跨国大厂们的纷纷跟进意味着，一体压铸技术已经被行业认可。

本文作者为踢车帮 孙小树

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