當(dāng)燃油巨頭們?nèi)栽谥悄?、電動領(lǐng)域苦苦追趕，特斯拉卻在他們最擅長的制造領(lǐng)域起了驚雷。

我比地球上任何人都更懂制造業(yè)！TED 2022年度演講會，馬斯克再爆金句。

馬斯克是不是最懂制造業(yè)的那一個，我們無從而知，但以一體壓鑄技術(shù)為代表，特斯拉正在深刻改變著汽車制造。

目前可以公開的情報(bào)：

在特斯拉引領(lǐng)的這場汽車制造變革中，已經(jīng)確定跟進(jìn)的，既有國內(nèi)造車新勢力的御三家蔚小理，也有傳統(tǒng)跨國大廠奔馳、沃爾沃等。

橫空出世

美東時(shí)間2020年9月22日的特斯拉電池日上，一體壓鑄正式揭開面紗。馬斯克表示Model Y的后下車體將由大型壓鑄設(shè)備一體壓鑄成型，不再由70多個沖壓件、鑄造件通過焊接、鉚接而來。

因?yàn)椴捎靡惑w壓鑄技術(shù)，Model Y后下車體總成的重量降低30%，制造成本降低40%，制造時(shí)間由1-2小時(shí)革命性地縮短為約140秒。

而一體壓鑄在后下車體總成上的應(yīng)用只是開始，前下車體的一體壓鑄技術(shù)已經(jīng)在特斯拉得州超級工廠投產(chǎn)應(yīng)用，之后會是柏林、上海、加州，以及特斯拉在全球的每一個超級工廠。

特斯拉的終極目標(biāo)是用2-3個大型壓鑄件和Structual Battery（4860結(jié)構(gòu)電池組）的組合，替換掉370多個零件組成的整個下車體總成。屆時(shí)特斯拉下車體總成的重量可以降低10%，續(xù)航里程預(yù)計(jì)增加14%。

70到1，370到1，一體壓鑄足以震動整個汽車制造業(yè)。因?yàn)槌溯p量化和續(xù)航提升，一體壓鑄給汽車制造帶來的更深刻影響是成本控制和效率革命。

一體壓鑄對汽車制造的成本控制提升有多明顯？一體壓鑄采用的材料為鋁合金，而主要從事鋁合金精密鑄件生產(chǎn)銷售的文燦集團(tuán)就曾測算過：

如果汽車白車身全部采用壓鑄鋁合金工藝，車身重量為200-250kg，根據(jù)鋁合金的市場價(jià)格35元/kg（文燦測算時(shí)市場行情），其理論壓鑄成本為每輛7000-8500元。

相比之下，傳統(tǒng)焊接制造的鋼制白車身重量一般為350-450kg，鋼材料價(jià)格約為18元/kg（測算時(shí)行情），鋼制白車身成本為每輛6300-8100元。再考慮到壓鑄材料的可回收性帶來的近乎100%的原料利用率，全鋁壓鑄車身的制造成本近乎相同于鋼制焊接車身。

這意味著，未來通過終極體的一體壓鑄技術(shù)，過去只屬于特斯拉Model S/X、蔚來ES8、奧迪A8L這類旗艦車型的全鋁車身可以下沉到特斯拉Model Y、蔚來ET5、奧迪A4L這類入門車型上。

一體壓鑄引起的效率革命則更是顛覆級。傳統(tǒng)汽車制造流程圍繞著沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大環(huán)節(jié)展開，一體壓鑄的橫空出世意味著對沖壓、焊接環(huán)節(jié)的直接沖擊，和對總裝環(huán)節(jié)的間接影響。

以后一體壓鑄為例，Model Y對比傳統(tǒng)制造流程下的Model 3，首先是后下車體由70個沖壓件、壓鑄件減少為1個壓鑄件，焊點(diǎn)也隨之由700-800個減少到50個，同時(shí)因?yàn)橐惑w壓鑄鋁合金的材料特性，免去了大量的熱處理流程。

刪繁就簡下，制造效率的提升一方面體現(xiàn)在時(shí)間效率上，除了上面提到的每件生產(chǎn)耗時(shí)由1-2小時(shí)縮短為約140秒，還有背后相關(guān)聯(lián)的零件儲存、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)的效率提升。

另一方面體現(xiàn)在空間效率上。馬斯克表示，采用大型壓鑄設(shè)備后，工廠的占地面積減少30%。

因?yàn)橐慌_占地100平米的大型壓鑄機(jī)，即可替代300個機(jī)械臂。

工程魔法

壓鑄作為一種金屬鑄造工藝，利用模具對腔內(nèi)熔融金屬進(jìn)行定型，分為重力澆鑄、低壓鑄造和高壓鑄造。

壓鑄工藝并不是汽車制造的稀客，尤其是高壓鑄造。汽車的發(fā)動機(jī)缸體、平衡軸殼體等結(jié)構(gòu)復(fù)雜、表面質(zhì)量要求高的大體積零件都是采用高壓鑄造工藝。

但在車身結(jié)構(gòu)件的制造中，僅有前橫梁、左右門框、減震塔、尾蓋箱、縱梁等結(jié)構(gòu)簡單的小型零部件采用壓鑄工藝生產(chǎn)。

大型車身結(jié)構(gòu)件難以鑄造沖壓，首先是受限于自身復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。繁多的邊角結(jié)構(gòu)和薄厚變化會造成流動通道的復(fù)雜，阻礙熔融金屬流液的有效填充，氣體和雜質(zhì)的排出就是個難題。

此外，流液流經(jīng)狹窄處時(shí)，由于流速加快，可能會發(fā)生湍流，在流體內(nèi)部產(chǎn)生許多小漩渦，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)缺陷。而車身結(jié)構(gòu)件的平均壁厚僅為2.5-3mm，本身對零件強(qiáng)度的要求就很高。

其次，大型壓鑄件的形變問題也無法忽視。傳統(tǒng)壓鑄工藝下，大型復(fù)雜車身結(jié)構(gòu)件的成形本就困難，而在初步成型后，鋁合金壓鑄結(jié)構(gòu)件還必須進(jìn)行熱處理來消除殘余應(yīng)力，這一過程會進(jìn)一步加大形變概率。

如果一定要使用一體壓鑄技術(shù)呢？畢竟在馬斯克眼中，“一體鑄造結(jié)構(gòu)件要好很多，不再有縫隙出現(xiàn)在密封膠處，不再需要不同類型的金屬，還可以大幅減小車架尺寸?！?/p>

首先，要解決設(shè)備問題。過去汽車工廠中的高壓壓鑄機(jī)提供的4400T極限壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因?yàn)樵谔厮估こ處焸冊O(shè)計(jì)的新壓鑄系統(tǒng)中，“模具的填充要求是在60-100毫秒內(nèi)將大約100公斤的鋁（合金）注入模具腔?！?/p>

而在當(dāng)時(shí)的汽車供應(yīng)體系中，并不存在一臺更高極限的高壓壓鑄設(shè)備，特斯拉需要自己造一臺。為此，特斯拉找了世界上最主要的六家鑄造企業(yè)，五家企業(yè)說了“不”，一家企業(yè)說了“也許”。但在馬斯克腦回路中，“這（也許的回復(fù)）聽起來像是肯定的（回復(fù)）”。

這家回復(fù)“也許”的企業(yè)就是意大利壓鑄廠商IDRA，他們聯(lián)合特斯拉研發(fā)、并耗時(shí)兩年打造出了6000T的Giga Press，用于Model Y前、后下車體的一體壓鑄制造。在這之后，還會有8000T的Giga Press用于Cybertruck的生產(chǎn)，以及可能的12000T規(guī)格Giga Press用于整個下車體的壓鑄。

其次，要解決材料問題。特斯拉的解題思路很簡單，如果傳統(tǒng)壓鑄用鋁合金在熱處理后會發(fā)生形變，那么索性就不要熱處理這道工序，我們開發(fā)一種不需要熱處理也能保證足夠強(qiáng)度的鋁合金材料。

2015年12月，馬斯克從蘋果公司挖來了合金材料大神查爾斯·柯一曼（Charles Kuehmann），擔(dān)任特斯拉和SpaceX的材料技術(shù)副總裁。在蘋果任職期間，查爾斯就曾領(lǐng)導(dǎo)其團(tuán)隊(duì)開發(fā)出同等密度下強(qiáng)度高出標(biāo)準(zhǔn)水平60%的鋁合金。

最終，查爾斯不負(fù)眾望，帶領(lǐng)特斯拉的材料工程團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出不需要熱處理的鋁合金。至此，一場工程魔法備齊了開幕要素。

燎原之勢

新技術(shù)的誕生必然伴隨爭議，一體壓鑄也是如此，例如一體壓鑄結(jié)構(gòu)件的維修成本問題。

網(wǎng)傳的今年2月無錫特斯拉Model Y右后側(cè)碰撞事件中，高達(dá)20萬元的定損預(yù)估費(fèi)用讓車主直呼“這么貴，車子才28啊”。誠然，從另一側(cè)的視角看去，可以發(fā)現(xiàn)其實(shí)這是一次非常嚴(yán)重的碰撞，以墻體侵入車體的程度來判斷，底盤結(jié)構(gòu)件、后避震系統(tǒng)、后防撞梁都有受損（甚至不排除乘員艙也有受損）。

但在中保研最新評測中，特斯拉Model Y的可維修性和維修經(jīng)濟(jì)性成績均為P（最差）也是事實(shí)。起碼可以說，Model Y存在碰撞維修成本格外高昂的不確定性。

其實(shí)，在關(guān)于一體壓鑄件維修成本的爭議熱度下，是一個涉及消費(fèi)決策的取舍問題。

首先一體壓鑄技術(shù)切實(shí)提高了汽車的制造效率，降低了汽車的制造成本。同時(shí)Model Y的一體壓鑄后下車體是作為結(jié)構(gòu)件是被深度包裹在車身內(nèi)的，只有在嚴(yán)重碰撞事故中才會被觸及，也就是說一體壓鑄件碰撞損壞的概率較小。

所以這個取舍就是：更低的購車成本、更短的交付周期VS.發(fā)生概率小、但可能會很高昂的潛在維修費(fèi)用。消費(fèi)者完全可以用腳來投票，但這不會動搖特斯拉的意志，因?yàn)橐砸惑w壓鑄為代表的技術(shù)關(guān)系到其貫徹簡化制造、提升效率、降低成本的企業(yè)戰(zhàn)略。

而在未來某個節(jié)點(diǎn)，當(dāng)純電動汽車普及開來，消費(fèi)者可能會沒得選，因?yàn)樘厮估龑?dǎo)的這場電動汽車制造革命，有燎原整個汽車行業(yè)的勢頭。

“特斯拉為什么要做一體式鑄造的車身？不是為了降低成本，而是為了提升生產(chǎn)效率?！崩硐肫嘋EO李想一針見血地指出，“效率是Ta（特斯拉）思考得很多的問題。上海工廠占地1300畝，今年大概能做到80萬到90萬的產(chǎn)能，這在歷史上從來沒有出現(xiàn)過的。”

圍繞效率，特斯拉通過一體壓鑄和未來的結(jié)構(gòu)電池組技術(shù)，極大地削減了車輛的零部件數(shù)量。圍繞效率，上海、柏林、得州這樣的單體超級工廠布局取帶了傳統(tǒng)的分散式布局，以提升物流效率。

所以，特斯拉可以在柏林工廠用7000人生產(chǎn)50萬輛汽車，每輛汽車的生產(chǎn)時(shí)間可以壓縮到10小時(shí)。而在大眾的茨維考工廠，生產(chǎn)70萬輛汽車需要25,000名工人，每輛汽車的生產(chǎn)用時(shí)超過30小時(shí)。

其實(shí)，汽車制造也是特斯拉的核心競爭力，只是不像智能化、電動化能力那般為普羅大眾所認(rèn)知到。而這場由特斯拉主導(dǎo)、以一體壓鑄技術(shù)為代表的效率革命如平地起驚雷，炸裂在了傳統(tǒng)大廠最擅長的制造領(lǐng)域。

頂著超級汽車大廠的Title，大眾集團(tuán)不會甘于人后。大眾集團(tuán)CEO赫伯特·迪斯（Herbert Diess）直言不諱地警告到，德國人必須加快速度，以免在自己的地盤上挨打。4月29日，大眾零部件公司CEO托馬斯·施莫爾（Thomas Schmall）參加了大眾卡塞爾工廠的技術(shù)研討會。

卡塞爾工廠將會是大眾集團(tuán)的電驅(qū)動能力中心，其正在與大眾和奧迪共同開發(fā)超級可拓展純電平臺SSP。而卡塞爾工廠的另一重要使命就是和歐洲最大的鑄造廠家合作，為后車體生產(chǎn)一個大型鑄造組件，取代原本的33個零散部件。

大眾集團(tuán)生產(chǎn)主管克里斯蒂安·沃爾默（Christian Vollmer）表示，“如果我們能達(dá)到10個小時(shí)（汽車制造效率），我們就取得了一些重要成就”。顯然，大眾已經(jīng)行動起來。

同樣行動起來的，還有全球最大豪華品牌奔馳，采用一體壓鑄車身的VISION EQXX概念車已經(jīng)開始路測。以及瑞典豪華品牌沃爾沃，正式宣布了大型鋁制車身部件鑄造工藝的引入計(jì)劃。

跨國大廠們的紛紛跟進(jìn)意味著，一體壓鑄技術(shù)已經(jīng)被行業(yè)認(rèn)可。

本文作者為踢車幫 孫小樹