新领创业 汽车出行 特斯拉正在放弃下一代“一体式压铸”工艺

特斯拉正在放弃下一代“一体式压铸”工艺

撰文 / 钱亚光

编辑 / 黄大路

设计 / 师 超

来源 / Reuters, www.theverge.com,作者:Norihiko Shirouzu, Giuiio Piovaccari, Andrew J. Hawkins

特斯拉正在放弃其开创性的“Gigacasting(一体式压铸)”工艺。

据两位熟悉此事的知情人士透露,特斯拉曾计划在一体式压铸方面进行大胆创新,但目前特斯拉已停止这一努力,转而坚持使用更成熟的三件式铸造车身下部的方法,基本上与特斯拉用于其最后两款新车型——Model Y和Cybertruck的三件式生产流程相同。

推迟这一潜在的制造突破,标志着特斯拉在调整因销量和利润率下滑、全球电动汽车需求减弱以及来自其他电动汽车制造商的激烈竞争而采取的削减短期支出策略。

汽车工业在近十年发生了翻天覆地的变化。从动力系统的颠覆,到车辆智能化快速发展甚至改变了车辆自身的定义。如今,特斯拉在一体式压铸技术上的进一步发展,或许也将彻底改变车辆的制造方式。

2021年5月13日,特斯拉在奥斯汀超级工厂完成了Model Y的首次前置铸造▼

特斯拉Model Y在采用一体式压铸技术后,其后车身制造时间可从1-2小时缩短至60-120秒,也就是1-2分钟,Model Y成本则可降低约40%,整车重量降低10%。

Model 2作为特斯拉的基础款车型,车身底部简单,被视为更适合用来做底部一体式压铸的尝试。此外,据称,这项技术也被计划用于生产未来的Robotaxi。

自从特斯拉率先将一体式压铸技术用于车身结构件后,已有多家车企跟随采用了这种技术。据不完全统计,包括蔚来、高合、小鹏、沃尔沃、丰田、极氪等车企均在研发一体式压铸技术。

除了成本、效率以及轻量化的优势外,一体式压铸车身对于车身刚度的提升也很明显。而另一方面,随着越来越多车企跟进应用这一技术,当然也推动了一体式压铸技术的多方面进步,并刺激压铸机厂生产出更适应车企需求的产品。

未来标准或降本利器

在去年3月的投资者日活动上,马斯克曾介绍了特斯拉对未来生产工艺的畅想,即Unbox。

这一工艺将车辆零部件分成6大模块,每个模块单独生产,在工厂的专用区域组装零件,在最后将所有零件组装在一起形成整车。

该工艺承诺可以加快汽车制造速度,同时将成本降低一半。特斯拉表示,通过Unbox流程生产车辆,制造人员将减少40%,制造所需的空间和时间将减少30%。

美国奥斯汀特斯拉超级工厂俯瞰图▼

图片来源:REUTERS/Go Nakanura/File Photo

据消息人士称,特斯拉的这项技术将使其能在18-24个月内从头开始完成一款汽车的开发。而大部分竞争对手可能需要三到四年的时间。而一体式压铸技术该技术是Unbox制造策略的核心,是其计划在未来十年内生产数千万辆更便宜的电动汽车,同时保持盈利的关键。

路透社援引五位熟悉特斯拉一体化铸造业务的人士的话称,当特斯拉开发新的小型车辆平台时,其目标是将电动汽车几乎全部复杂的底盘部件一次铸成,而不是传统汽车的约400个部件。长期目标是彻底简化制造流程并大幅降低成本。

最近,据路透社报道,两位了解此事的知情人士透露,特斯拉已停止了这一努力,转而坚持使用更成熟的三件式铸造方法:两块一体式铸造的前、后部件和一块由铝和钢框架组成的用于存放电池的中部部件。这基本上是该公司在前两款新车型——Model Y和Cybertruck上使用的方法相同。

对于放弃下一代一体式铸造技术,特斯拉未回应媒体置评请求。

两位消息人士称,特斯拉决定停止更创新、更复杂的单件铸造工艺的研发工作的依据是加快Model 2的开发进度,并避免任何昂贵的延误或制造问题。

路透社最早在4月5日报道称,特斯拉取消了Model 2的生产计划,要将公司的资源投入到全自动的Robotaxi上。随后,特斯拉对此进行辟谣,重申了其制造更经济实惠的电动汽车的计划,但在最近的财报电话会议上,马斯克不愿透露太多具体细节,只是表示其下一代车型“将利用下一代平台的部分特性以及我们当前平台的部分特性,并能够在与我们当前车型阵容相同的生产线上生产”。

当被问及特斯拉的“Gigacasting”一体式压铸创新是否与其生产更经济实惠的电动汽车的计划有关时,马斯克转而谈到了他最喜欢的话题:自动驾驶。“我们应该被视为一家人工智能机器人公司,”他说。“如果你把特斯拉仅仅看作是一家汽车公司……这完全是错误的框架。”

从那时起,到现在该公司已经在全球范围内裁减了超过10%的员工,失去了几位高管,并且财务报告的收益未能达到一些华尔街分析师最悲观的预测。

这些举措也反映了特斯拉的战略转变,该公司现在更专注于开发自动驾驶汽车,而不是推动电动汽车销量的大幅增长。

巨额投入和空前难度

到目前为止,汽车制造商一直不愿铸造越来越大的部件,因为一体式压铸有着难在克服的困境:制作面积为1.5平方米或更大的部件,可以提高效率,但前期成本高昂,且存在诸多风险。

一位铸造专家称,一旦制作了一个大型金属试验模具,在设计过程中进行任何机械调整都可能花费10万美元,而重新制作整个模具的费用可能高达150万美元。

另一位专家表示,制作一个大型金属模具的整个设计过程通常需要花费约400万美元。

据消息人士称,这对汽车制造商来说,被认为是不可行的,尤其是考虑到一个设计可能需要进行六次或更多次的调整,才能从噪音、振动、装配和涂装,人体工程学和碰撞安全性的角度达到完美的模具。

如果要将整个车身底部用一体式压铸技术来实现,目前来看,还需要解决两大问题。

一是如何低成本地设计并测试这个巨大且复杂部件的模具,并最终将其投入大规模生产,其中也包括是否已经有相应的压铸机。

要实现压铸如此大型的车身部件,特斯拉还需要更大的压铸机。目前特斯拉用于Model Y车身件的一体压铸机是锁模力为6000吨级别的压铸机。而其拥有的锁模力最大的机器是专为生产Cybertruck打造的9000吨级别压铸机,来自长期为特斯拉供货的IDRA集团。

目前前后分体的压铸件,用现有的压铸机就能满足,但压铸面积越大,对锁模力的要求则越高。如果要实现整个车身底部一体式压铸,涉及的铸件面积达到6平方米甚至更大,锁模力需要达到16000吨的级别。 这将进一步拉高成本,同时,由于体型巨大,可能需要更大的厂房。

二是在将整个底部结构整合为一个部件,并采用压铸技术进行生产后,需要解决空心副车架的铸造难题。

特斯拉上海超级工厂生产Model Y用的压铸机▼

来源:特斯拉2020年第四季度财报

据消息人士称,马斯克从一开始就决心找到一种方法,将车身底部整体铸造出来,尽管存在风险。为了克服这些障碍,特斯拉转向了使用工业砂和3D打印机制造模具的公司。

据三位消息人士称,铸造专家通过开发特殊合金、微调熔融合金冷却过程以及制定后处理工艺,克服了这些障碍。

根据路透社的报道,即便需要经过多次调整,砂型铸造的设计验证过程也是成本最低的,仅为金属模具的3%。同时,使用砂型铸造的设计验证周期仅需两到三个月,而金属模具原型则需要六个月到一年。

不过,一体压铸车底结构件的工艺要求也很高。这位工程师表示,主要是铸件尺寸越大,变形量和应力集中的问题会更明显,这是生产端的问题。而在售后上,是大家已经有所认知的成本问题,撞击后维修更换的成本较高。

特斯拉和马斯克曾表示,一体式压铸有助于汽车制造商从长远角度降低成本。但汽车制造专家表示,这一过程需要进行大规模的前期投资,而且要完善这一过程非常困难且耗时。

车辆制造专家表示,特斯拉在一体式铸造技术的开发上采用更为保守的做法并不令人意外,在某种程度上反映了该公司在按时推出复杂且创新的车型方面所经历的痛苦历史。

特斯拉的极具实验性的Cybertruck在经过了长时间的制造问题处理后,于去年秋季以远高于预期的价格亮相。特斯拉仍在努力以大规模市场产量生产这款具有棱角的不锈钢皮卡。

特斯拉生产Cybertruck时使用的9000吨压铸机▼

图片来源:IDRA

美国工程公司Caresoft Global的总裁特里·沃约奇斯基(Terry Woychowski)表示,推迟采用一体铸造技术将使该公司避免在制造和设计方面进行大规模的短期投资。沃约奇斯基曾对包括特斯拉在内的多款车型进行拆解和工程分析。

他认为,如果特斯拉能够大规模铸造电动汽车的底盘大部分部件,将进一步颠覆汽车的设计和制造方式。“这是一种超级增强剂。它对行业有着巨大的影响,但这是一个非常具有挑战性的任务,”沃伊乔斯基说,他在美国汽车制造商通用汽车(GM)工作了30多年。

“他们难道不想把所有部件都做成一个大部件吗?当然想,但这要付出多大的代价呢?”沃约奇斯基问道。

车辆制造专家、麻省理工学院(MIT)前研究主任詹姆斯·沃马克(James Womack)表示,特斯拉放弃一体铸造技术反映了该公司去年的匆忙行动,旨在推出一款售价2.5万美元的新车,以赶上已经在低价电动车市场占据主导地位的中国制造商。

但沃马克表示,推进一项创新的生产工艺对帮助特斯拉向消费者销售汽车作用不大。“从公众和消费者的角度来看,这并不太令人兴奋,而且你不知道这究竟是否真的能节省大量成本。”沃马克说。

(来源:车讯网)

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作者: user6Fs355621

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