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制造业|特斯拉的这项绝技 友商们做梦都想要( 二 )


而这些废料要重新利用，必须送回原料厂进行回炉，其中还要牵扯到物流车的排放问题 。这时候，特斯拉一体式压铸技术就显得尤为好用 。
正如前文所言，一体式压铸能够大幅削减零件数量并缩短制造工期 。
目前Model Y的后底板压铸工序的生产时间为45秒，而马斯克为得州工厂的规划产能是每年1000万辆，也就是说届时每半分钟就有一辆车下线 。而在减少焊接点方面，得州工厂生产的Model Y仅有50个 。而焊接车间的工人，也可以减少至20-30人，相比之前减少了90% 。
而在材料回收方面，一体式压铸可以让加工中的废料得到直接利用 。传统制造工艺下，白车身用料复杂，原材料回收利用率低 。以宝马7系为例，其用料既有传统的钢，又有比例越来越大的铝合金以及碳纤维 。
由于在制造白车身时混合使用多种材料，因此每一个零件的种类（钢、铝）、牌号、金属元素的含量都存在差异 。一旦在过程中存在品控问题导致部分零件或整个白车身报废，废料只能用作炼钢炼铝的原材料，而无法直接整体回炉制造新产品 。
而特斯拉的一体压铸只使用一种材料，全铝车身的材料回收利用率可以达到 95%以上 。由于一体式压铸零部件是由金属液一次充型完成的，因此其材料单一，回收时可直接将废料融化制造其他产品，这就保证了白车身制造过程中极高的原材料回收利用率 。
更重要的是，一体式压铸工艺对零部件数量的缩减还有利于提升零部件匹配以及整车开发周期 。当前，车辆的零部件要进行彼此匹配，车企要通过模拟和试制来确定公差范围，确保最终的良品率 。
一般来说，这个时间动辄长达6个月 。而借助一体式压铸工艺带来的零部件结构优化和数量减少，这个时间有望被压缩到1至2个月内 。
【制造业|特斯拉的这项绝技 友商们做梦都想要】显然，一体式压铸的这些优势对于苦于降低成本，并提升生产和产品迭代速度的造车新势力们来说可谓“未来科技” 。更重要的是，经过特斯拉的实际验证，该技术已经日益成熟并走向了大规模应用阶段 。
但问题在于这个“精钢钻”，并不是每个车企都能耍得动的 。
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一体式压铸的好处前文谈了很多，但对于汽车企业而言，用这项黑科技来造车的挑战，绝对不是购买了几台压铸机就能够解决的 。首当其冲的，便是汽车的车身与底盘工程师要对自身知识进行的换代和更新 。
前文提到，在过去无论是钢还是铝合金的车身，主要材料都以板材为主 。铸造件并不是没有，但结构较为简单，体积也更小 。因此对于整车工程团队来说，大家对于压铸、锻造以及材料方面的知识相对缺乏 。
相比之下，动力总成方面的工程师反而更加了解压铸工艺，毕竟变速箱和发动机的壳体、缸体很多都是压铸出来的 。
但是，车身一体式压铸工艺的复杂程度可谓超出了过去整个行业的技术水平 。一旦压铸的结构越复杂，零件壁厚的变化越多，越难以实现良好的冲形 。而由于铸造与冲压不同，属于热加工，压入模具的高温液体铝金属流会在腔体中造成不同位置的温度差异 。
如下图所示，零件不同部分材料流动性的差异会导致各处材料密度的不同 。距离入料口最远的部分可能已经开始凝固，而最近的部分还处于高温液化的状态 。这其中可能会导致多处金属页面冲击融合，导致零件失效 。
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充型过程中的紊流和夹杂的分析 图片来源：MAGMA公司官网
更要命的是，整个模具的排气问题也要提到日程上来 。由于一体式加工需要加入的液态金属量非常大，模具中原本的气体和金属流中的气体要进行排气处理，不然就会导致材料本身出现大量的气孔，最终报废 。
为此，工程师们需要对结合仿真结果来优化结构 。像特斯拉参与定义的Giga Press（超级压铸机），还采用了惰性气体以及部分的真空技术 。
最终在冷却环节，热胀冷缩效应又对零件提出了终极大考 。热态的模具尺寸到冷却后会发生形变，而材料在热处理后也会产生变化 。此处也需要仿真系统对结果进行计算和模拟 。
幸好，目前已经有美国铝业、德国莱茵菲尔德、立中集团和广东鸿图等企业开发出用于新能源汽车车身的免热处理铝合金材料，算是规避了一些不利因素 。


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