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        特斯拉帶熱的一體化壓鑄 究竟是什么來頭?

        日,蔚來汽車創始人、董事長兼首席執行官李斌公開表示,因為壓鑄件供應不足,ET7的產量較計劃減少了幾千輛。而最一段時間,汽車一體化壓鑄板塊,更是在國內資本市場掀起一波上漲狂潮。至此,由特斯拉帶熱的這項新工藝,來到了輿論舞臺的中央。

        一體化壓鑄熱潮來襲

        開始變得炙手可熱的一體化壓鑄,究竟什么來頭?據了解,作為傳統鋁合金壓鑄技術的創新,一體化壓鑄是使用超大型壓鑄機將零部件一次壓鑄成型,免去傳統多個零部件組合的過程。簡單來說,就像是揉面團,將鋁合金材料放進壓鑄機中,一次“揉”成所需要的形狀。

        其實在特斯拉之前,福特F150的制造就曾采用一體化壓鑄技術。而特斯拉Model Y量產一體化壓鑄的成功,加上媒體報道的發酵,讓這項技術成為車企的新寵,甚至有人將其譽為“汽車制造革命”。隨后,蔚來、小鵬汽車等造車新勢力紛紛跟進一體化壓鑄;國外車企,如大眾、沃爾沃也在這個領域有所布局。

        2020年特斯拉電池日發布會上,該公司首席執行官馬斯克表示,Model Y將采用一體式壓鑄后底板,可將下車體總成重量降低30%,減少40%的制造成本。特斯拉計劃應用2~3個大型壓鑄件,替換由370個零件組成的整個下車體總成,從而使重量進一步降低10%,對應車輛續駛里程可增加14%。

        據悉,特斯拉美國加州弗里蒙特工廠、得克薩斯州奧斯汀超級工廠、德國柏林工廠、中國上海超級工廠四座整車廠,都已安裝超大型壓鑄機,用于生產Model Y一體成型的后底板。

        蔚來汽車也積極行動起來。去年,該公司宣布成功驗證開發了可用于制造大型壓鑄件的免熱處理材料。這是中國車企首次驗證該種材料并將其應用于大型結構件。今年,蔚來ES7已開始應用一體化壓鑄新技術。

        小鵬汽車也曾表示,未來將在武漢工廠建立新的一體化壓鑄工藝車間,同時引入超大型壓鑄島及自動化生產線。還有消息稱,小鵬汽車計劃于2023年在全新純電動汽車臺上規?;褂靡惑w化壓鑄技術。此外,高合汽車與拓普集團聯合首發的一體化超大壓鑄車身后艙結構件已量產下線,有望在后續車型上規?;瘧?。

        如今,一體化壓鑄這把“火”已從生產端蔓延至資本端,8月初以來,A股市場一體化壓鑄概念股勢頭強勁,相關上市公司股價創出歷史新高。在互動臺上,部分上市公司也多次被投資者問及是否涉及這項技術及應用。

        “風口”背后的內驅力

        國泰君安的研究報告顯示,一體化壓鑄應用部件將由后底板逐步延伸至前車身下部、中底板、車門框架、副車架、下車體總成、A柱及B柱、座椅骨架及整個白車身。根據以上判斷,國泰君安預計,2025年,全球一體化壓鑄市場規模將提升至397.6億元,相比2021年累計增長超47倍,2030年提升至8396.6億元,相比2021年累計增長1023倍。

        據了解,一體化壓鑄市場增長主要得益于需求的變化。德邦證券研究報告指出,“雙碳”目標的提出驅動節能減排升級,燃油車油耗法規趨嚴,汽車輕量化成為主要技術解決方案。鋁合金因其低密度和優能的特點,可以在大幅降低車身重量的同時保證安全能,因此全球汽車鋁化率呈現不斷升高趨勢。有業內人士表示,在汽車輕量化背景下,一體化壓鑄將成主流,有望替代傳統沖壓焊裝工藝。

        新能源與智能網聯獨立研究者曹廣認為,隨著汽車產業尤其是電動汽車產業的發展,一體化壓鑄技術火了起來并廣受關注,是因為背后隱藏著一系列技術挑戰和應用特點。與傳統燃油車相比,電動汽車整備質量更大,提高續駛里程所需增加的電池重量也不在一個數量級上。實際上,電動汽車輕量化的需求比傳統燃油車更緊迫,所以本質上傾向于使用鋁合金的輕量化技術。

        “一體化壓鑄最主要的優勢是減少零件數量,在車身設計、制造、采購、人力等環節做了減法。比如,后底板這款部件,原先沖壓焊接的話,需要70多個零部件、70多副模具,假設一位工程師管理7個零件,那就需要至少10位工程師,這也意味著更多的采購人員等。而把這些零件集成為一個大部件,就做到了減少零件數量和成本。”東北大學教授、育材堂(蘇州)材料科技有限公司首席技術官易紅亮對記者表示,一體化壓鑄的第二項優勢就是由于大組件的出現,使得整個車身系統組裝的流程也得以簡化。比如,原本零件需要很多焊點,大鑄件減少了焊點,焊裝車間的總體投入都會相應地減少。

        無論零部件數量的減少,還是工藝流程的簡化,其背后都是降低成本的內在驅動力。中汽中心相關技術專家對記者表示,一體化壓鑄的顯著優勢,體現在零部件數量的減少上,從而降低了部件組裝成本及車身重量;當壓鑄一體化部件產量達到一定規模后,將為車企帶來顯著的降本效果。

        前方并非一片坦途

        從一些證券機構的研報和企業財報可見,相關企業紛紛加碼布局汽車一體化壓鑄技術。受整車企業的帶動,很多壓鑄機廠商、零部件及材料企業也紛紛加入這條新賽道。

        不過,一體化壓鑄技術和市場的發展仍面臨諸多挑戰。前述中汽中心相關技術專家指出,除了壓鑄機等設備的產能限制外,一體化壓鑄免熱處理材料在整車應用過程中還是存在一定的問題。具體而言,免熱處理材料避免了大型部件由于熱處理帶來的部件變形,但同時也失去了重要的材料強化手段,使得強度等能弱化。同時,大型部件內部能的不均勻也是不容忽視的問題,目前還需要通過工藝仿真、動態力學能、失效行為研究等指導部件在車身尤其是結構件上的應用。此外,目前市場上并沒有一種適用于所有條件的免熱處理材料,需要各家企業根據車型實際情況進行探索,實現定制化開發,這對于技術的推廣應用也是一個較大的阻礙。

        易紅亮認為,一體化壓鑄發展的瓶頸主要有三個方面:一是投入成本,技術的實現需要通過量產分攤模具、產線等的投入成本;二是工藝限制,用鋁合金做高壓鑄造,能夠達到的零件最小厚度存在限值,一般來說很難做到小于3毫米,也導致最后鑄件未必能夠減重;三是運營管理,工廠需要對整個模具進行熱衡管理,很可能要配40臺控溫設備,從而大幅增加耗能,同時生產現場的管理也面臨考驗。

        除了上述挑戰外,一體化壓鑄還面臨維修難的問題。小零件破損了,更換容易,成本低;但一體化鑄件如果發生破損,更換的難度以及成本都會大增。特斯拉選擇汽車后底板進行壓鑄,很大原因是這個部位碰撞受損的概率小,而且能夠更好地兼顧底盤操控剛。

        曹廣表示,一體化壓鑄需要免熱處理鋁合金材料,這對鋁合金產業及供應鏈的發展提出了更高的要求,而鋁合金的供應渠道反而更窄。此外,壓鑄工藝也存在熱變形、組合控制難度大、成品率較難保證等問題。同樣值得關注的是,不同車型之間通用件變少的問題,各車型都需要單獨設計,一體化壓鑄件幾乎難以通用。

        關鍵詞: 蔚來汽車 造車新勢力 小鵬汽車 上海超級工廠

        來源:中國汽車報
        編輯:GY653

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