文|智駕網(wǎng) 黃華丹
國內(nèi)首個一體化超大壓鑄車身后艙量產(chǎn)下線。
2月25日，拓普集團(tuán)與華人運(yùn)通高合汽車聯(lián)合宣布，國內(nèi)首個基于7200噸巨型壓鑄機(jī)正向開發(fā)的一體化超大壓鑄車身后艙正式量產(chǎn)下線。
▲ 一體化超大壓鑄車身后艙
繼特斯拉的一體化壓鑄車身引發(fā)廣泛關(guān)注后，這一技術(shù)再次進(jìn)入了公眾視野。
而且，這次拓普集團(tuán)用的是7200噸的壓鑄機(jī)，而特斯拉用在Model 3和Model Y上的則為6000噸級別。
據(jù)拓普科技官方報道：“本次7200T壓鑄機(jī)生產(chǎn)的超大型結(jié)構(gòu)件長寬分別近1700mm和1500mm。這也是目前汽車零部件領(lǐng)域已知最大的一體化鋁合金壓鑄件，實(shí)現(xiàn)了15%~20%的減重效果。”
而此次量產(chǎn)使用的材料，則是去年年底由華人運(yùn)通高合汽車與上海交通大學(xué)輕合金國家工程中心全球首發(fā)TechCast超大鑄件用低碳鋁合金材料。
傳統(tǒng)鋁合金壓鑄件需要經(jīng)過熱處理來達(dá)到車身性能所需的強(qiáng)度、耐久性和抗沖擊性，但熱處理過程中很容易出現(xiàn)尺寸變形和表面缺陷等問題。
這還不算熱處理耗費(fèi)的大量時間、金錢成本，以及可能導(dǎo)致的產(chǎn)量損失。
TechCast超大鑄件用低碳鋁合金材料則可以避免這些問題，而且其流動性高于同級別材料15%以上、強(qiáng)塑積高出30%以上，保證了整車碰撞等性能達(dá)到更高維度。
最早采用一體壓鑄的特斯拉也早已為其專用的免熱處理鋁合金材料注冊了專利，名為“用于結(jié)構(gòu)部件的壓鑄鋁合金（Die Cast Aluminum Alloys for Structural Components）”。
而蔚來則于去年10月宣布其成功驗證開發(fā)了可用于制造大型壓鑄件的免熱處理材料。
此外，本月初，沃爾沃也宣布將投資100億瑞典克朗（約合11億美元）對位于瑞典的Torslanda工廠進(jìn)行升級，其中關(guān)鍵一項就是引入了大型鋁制部件的一體化鑄造工藝。
其車輛平臺架構(gòu)負(fù)責(zé)人在接受媒體采訪時表示已開發(fā)出免熱處理的鋁合金材料。
那么，一體化壓鑄技術(shù)到底有什么魔力，引得一眾車企為其競折腰？
01、一體化壓鑄的魅力
簡單來說，一體化壓鑄就是以單個大型鋁鑄件替代大量的小型零件。
其基本工作原理是將熔化的鋁液灌入高壓模具，待鋁液冷卻后凝固，再將其放入水中加速冷卻，隨后進(jìn)行后續(xù)處理與質(zhì)檢，即為成型的鑄件。
與傳統(tǒng)造車工藝相比，一體化壓鑄相當(dāng)于覆蓋了沖壓和焊接兩個步驟。
輕量化與一定程度上的節(jié)約成本是一體化壓鑄最直觀的兩個優(yōu)勢。
一體化壓鑄用的鋁合金材料被視為是輕量化的最佳解決材料。
據(jù)國信證券《汽車一體化壓鑄專題研究》報告顯示，經(jīng)過測算，當(dāng)鋁合金用量達(dá)到250kg時，就相當(dāng)于減少了500kg的汽車用鋼量。
以一輛1.5噸的乘用車為例，就相當(dāng)于在現(xiàn)有水平上減少了30%左右的重量，可將燃油效率提高20%以上。
據(jù)實(shí)驗，汽油乘用車減重10%可以減少3.3%的油耗，減重15%可以減少5%的油耗；柴油乘用車則可以分別相應(yīng)減少3.9%和5.9%的油耗；電動車（包括插電式混合動力車）則可以分別相應(yīng)減少6.3%和9.5%的電能消耗。
可見輕量化對電動車的促進(jìn)作用最為明顯。
因而，在特斯拉首創(chuàng)使用了一體化鑄造技術(shù)后，各電動車企最先跟進(jìn)也就不足為奇了。
新能源電動車通過減重車身，可有效降低能耗，進(jìn)而增加續(xù)航。
在電池技術(shù)暫時難以有質(zhì)的突破前提下，車身輕量化無疑是進(jìn)一步增加續(xù)航，解決里程焦慮的不二選擇。
從成本角度來看，一體化壓鑄技術(shù)可從生產(chǎn)線、基礎(chǔ)設(shè)施、時間和人力等多方面有效降低成本。
特斯拉Model 3后底板有70多個零部件，而使用一體化壓鑄技術(shù)后，Model Y的后底板僅有兩個大件，焊點(diǎn)也由約700-800個減少到50個。
▲ 特斯拉對比圖
整合零部件可以減少組裝生產(chǎn)線和基礎(chǔ)設(shè)施帶來的額外成本。而且，由于焊接部位減少，也可以顯著提升整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
此外，據(jù)《汽車一體化壓鑄專題研究》報告顯示，一體壓鑄機(jī)一次壓鑄加工的時間僅為80-90秒，每小時能完成40-45個鑄件，一天能生產(chǎn)1000個鑄件；而傳統(tǒng)工藝沖壓焊接成一個部件至少需要兩個小時，一體壓鑄的生產(chǎn)效率明顯更高。
國內(nèi)平均每個焊裝車間配備 200-300名生產(chǎn)線工人，采用一體壓鑄技術(shù)后，基于生產(chǎn)流程的簡化，所需的技術(shù)工人至少能縮減到原來的十分之一。
▲ 圖片來源：國信證券《汽車行業(yè)一體化壓鑄專題研究》
此外，使用一體化壓鑄技術(shù)還能提高原材料回收利用率，并縮短開發(fā)周期。
在傳統(tǒng)工藝下，白車身用料復(fù)雜，其材料既有鋼，又有鋁合金，還有碳纖維等新型材料，回收利用困難。而一體壓鑄車身只使用一種材料，其回收利用率可達(dá)到95%以上。
同時，傳統(tǒng)造車工藝由于零部件眾多，匹配管控耗時長，開發(fā)周期通常長達(dá)6個月，而使用一體化壓鑄技術(shù)則可將車型的開發(fā)周期縮短為三分之一。
當(dāng)然，凡事皆有兩面性。
02、仍需解決的難點(diǎn)
一體化壓鑄技術(shù)最廣為詬病的問題是，一旦發(fā)生碰撞，造成一體化壓鑄成型的部件損壞，就只能將其整個替換，導(dǎo)致維修成本偏高。
不久前網(wǎng)上還流傳著一張截圖，購車價28萬的特斯拉Model Y，倒車時不小心撞到墻上后維修需要20萬。
因為撞到了一體壓鑄的后底板。
當(dāng)然，一部分觀點(diǎn)是，即便是一般采用沖壓與焊接工藝的車身，如果已經(jīng)造成這個位置的損壞，其維修成本也不會低。
但特斯拉采用一體化壓鑄技術(shù)的本意，是能提高安全系數(shù)的。由于一體化設(shè)計，加之減少了焊接點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性都將大大增加。
目前，市場上采用一體化壓鑄工藝的主要是后底板。此次高合與拓普共同發(fā)布的大型鋁鑄件即為后底板。
特斯拉已經(jīng)生產(chǎn)出了前底板，而其目標(biāo)則是將前中后底板全部替換成一體化鋁鑄件。據(jù)業(yè)內(nèi)專家估計，預(yù)計還需要3-5年的時間。
要實(shí)現(xiàn)前中后底板全部采用一體化鑄造技術(shù)，勢必對材料的強(qiáng)度與安全性提出了更高的要求。
此外，在更大規(guī)模的生產(chǎn)上，其成本不如傳統(tǒng)沖壓和焊接低。
根據(jù)中金證券的報告：同樣年產(chǎn)10萬輛車，采用傳統(tǒng)沖壓-焊接工藝時，沖壓+焊接環(huán)節(jié)的設(shè)備總投資約 5.2 億。若整車全部采用一體壓鑄工藝，相對應(yīng)環(huán)節(jié)設(shè)備總投資在 7.1 億。
這也是未來一體化壓鑄工藝要進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用所需要解決的問題。
03、緊隨其后的中外團(tuán)隊
作為第一個吃螃蟹的人，特斯拉已經(jīng)嘗到了甜頭。
一體化壓鑄技術(shù)的引入讓特斯拉在提升產(chǎn)能的同時降低了成本。
后來者們也踴躍跟進(jìn)。
比如本次發(fā)布國內(nèi)首個一體化超大壓鑄車身后艙的高合，在其后續(xù)車型中將大批量應(yīng)用該一體化壓鑄。
比如月初宣布投資100億瑞典克朗對Torslanda工廠進(jìn)行升級的沃爾沃，在其宣傳視頻中用大量篇幅介紹了一體化壓鑄技術(shù)。
沃爾沃將其優(yōu)勢總結(jié)為三個減少：減少碳足跡、減少零件數(shù)、減少車重。
而作為國內(nèi)造車新勢力代表的蔚來與小鵬也紛紛入局一體化鑄造。
蔚來于去年10月宣布成功驗證了可用于制造大型壓鑄件的免熱處理材料，該材料是蔚來與帥翼馳聯(lián)合驗證開發(fā)，將會應(yīng)用在蔚來第二代平臺車型上。
隨后，在12月的NIO Day上，蔚來又明確表示，ET5 的車身后底板相關(guān)部件將采用一體式鑄造成型。
小鵬則購入2臺7300噸壓鑄機(jī)，其武漢工廠在常規(guī)的沖壓、焊接、涂裝車間基礎(chǔ)上，增加一體化壓鑄工藝車間。此外還將引進(jìn)一套以上超大型壓鑄島及自動化生產(chǎn)線。
而據(jù)德國《商報》稱，大眾將于2026年生產(chǎn)新一代電動汽車Trinity項目，并將建立一座全新的工廠。大眾計劃在Trinity項目中引入一體化壓鑄技術(shù)。
此外，據(jù)稱，吉利、一汽、東風(fēng)、理想、小米、華為等企業(yè)也都在考慮做一體化壓鑄。
04、國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展
從產(chǎn)業(yè)鏈來看，一體化壓鑄主要分為三大塊，設(shè)備，材料與工藝。
設(shè)備主要是大型壓鑄機(jī)，噸位基本上在6000噸以上。
其中最知名的當(dāng)屬力勁科技。
作為特斯拉獨(dú)家供應(yīng)商，力勁科技在全球壓鑄機(jī)市場的占有率超過40%，率先開發(fā)出6000噸壓鑄機(jī)，目前已開發(fā)出12000噸壓鑄機(jī)，是大噸位壓鑄機(jī)龍頭。
而此次與高合合作的拓普集團(tuán)使用的也是來自力勁科技的壓鑄機(jī)。
寧波海天和伊之密也是國內(nèi)較為有名的壓鑄機(jī)供應(yīng)商。
材料上，除了特斯拉已注冊專利的“用于結(jié)構(gòu)部件的壓鑄鋁合金”，華人運(yùn)通與上海交大的TechCast超大鑄件用低碳鋁合金材料，蔚來也成功驗證了EZCAST系列高強(qiáng)韌鑄造鋁合金在大型結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用。
該材料由美國鋁業(yè)公司在上世紀(jì)90年代開發(fā)成功，并成功應(yīng)用于奧迪A8的全鋁車身的結(jié)構(gòu)件上，由帥翼馳集團(tuán)在國內(nèi)獨(dú)家代理。
此外，立中集團(tuán)、德國萊茵菲爾德也均有開發(fā)和推廣免熱處理的鋁合金材料。
在工藝上，拓普集團(tuán)、文燦股份和泉峰汽車等都有所涉及。
總體而言，目前除了特斯拉，多家車企與相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)正在跟進(jìn)一體化壓鑄，但發(fā)展還不夠成熟。
據(jù)肇萬資產(chǎn)“一體化壓鑄件行業(yè)研究札記”估計：
汽車后底板單車價值約為2200元，2021年只有特斯拉Model Y應(yīng)用。
而未來隨著一體化壓鑄技術(shù)的升級，車身一體化可應(yīng)用范圍將從后底板擴(kuò)展至前車身、底盤電池托盤、車門等，對應(yīng)單車價值也有望從2200元提升至14400元。
而隨著越來越多車企將逐步采用一體化壓鑄進(jìn)行生產(chǎn)，2025年搭載一體化壓鑄車型銷量有望快速提升至303萬輛。
所以不客氣地說，一體化壓鑄車型已是大勢所趨，這是馬斯克引發(fā)的汽車產(chǎn)業(yè)制造變革的新案例，第一思維確實(shí)給這個產(chǎn)業(yè)帶來了活力。
而消費(fèi)者事實(shí)上無需在這件事上糾結(jié)，本質(zhì)上它會從宏觀角度降低汽車售價。