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一體鑄造這個餅,特斯拉畫不下去了

作者:汽車公社

2018年年底的一天,在帕洛阿爾托,馬斯克坐在特斯拉工程總部的辦公桌前,把玩着一個Model S的玩具車模,它看起來就像是真車的微縮版。當馬斯克把它拆開後,發現裡面甚至有一套懸挂系統,但整個車底被壓鑄成了一整塊金屬。在當天的團隊會議上,馬斯克拿出了這輛玩具車,把它放在白色的會議桌上,他問:為什麼我們不能這樣做?

上面這段頗富戲劇性色彩,仿佛來自國産網絡爽文的情節,實際載于去年出版的《埃隆·馬斯克傳》,由美國著名傳記作家沃爾特·艾薩克森執筆。

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傳記的描述,難免涉及美化和誇張。但有一點是可以肯定的,自從2020年9月特斯拉官方正式宣布,當時最新的Model Y車型将開始采用一體式壓鑄法來生産後車身底闆總成,并且未來還将大幅度推進壓鑄技術在特斯拉品牌汽車上的使用以後。全球汽車行業在經曆了短暫的迷茫以及混亂期後,開始迅速跟進。

一時之間,壓鑄工藝似乎成為了汽車制造技術未來的主要方向,歐洲、日本、美國乃至于本土車企,紛紛上馬壓鑄技術。

大件壓鑄機的标志性資料是鎖模力,即壓鑄機為克服金屬液體注入型腔後熔體對模具的漲開力,施加給模具一股鎖緊力。一般越是大的模具,需要的鎖模力越強。自從2020年,力勁科技子旗下子公司意德拉專為特斯拉開發了鎖模力達到6000噸的“Giga Press”以後,海内外的主機廠競相追逐,不斷下單更為強大的壓鑄裝置。

安裝壓鑄機的鎖模力,也一路越過7000噸、8000噸和9000噸幾個節點,水漲船高到了小米汽車用于生産SU7車型底盤大型總成件的9100噸“鋼鐵巨獸”。甚至在今年年初,小鵬汽車也宣布了其采購的12000噸級壓鑄機,已安裝到位并已經啟動生産。

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然而這股由特斯拉帶動的行業風向,在這個5月初卻突然就變了。

勞動節期間,當“Tesla Even Gives Up On Next-Gen Gigacasting”(特斯拉甚至放棄了下一代一體式鑄造)的标題出現在美國媒體的版面上的時候,想必很多人會感覺到蒙圈。因為就在去年3月1日的特斯拉投資者日上,才剛剛宣布了更為激進的“開箱工藝”(Unboxed Assembly Process),宣布要将生産成本進一步降低50%,同時将工廠空間減少40%。而其根本,便是一體化壓鑄工藝2.0版,即生産更加大尺寸的一體化鑄件。

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那麼,究竟發生了什麼,導緻“世道”這麼快就開始陡然而變了呢?

壓鑄機“軍備競賽”

将超過七十個零件合為一,可将“後地闆”總重量降低30%,整車制造成本降低了40%——2020年9月,當特斯拉正式官宣Model Y将采用一體式壓鑄技術生産後地闆總成的時候,這樣解釋該工藝帶來的優點。

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早在2019年特斯拉宣布最新的Model Y車型的同時,特斯拉就不斷地通過各種明的暗的管道,向其投資人乃至于外界透露,将在這款重要車型上“首創采用一體壓鑄式設計”。

毫無疑問,更高的産能與更低的成本,是汽車産業乃至于全球制造業,自誕生起自始至終的追求。是以為了實作這一點,特斯拉甚至犧牲了Model Y與Model 3的通用性。即便前者是以後者底盤為基礎,開發姐妹車型。

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但即便如此,整個過程以現在的視角看,仍舊堪稱艱辛。

從2019年末,首次對外界放出風聲起(實際試制應該早于此),一直折騰到2021年上半年,技術攻關的周期超過一年時間,才總算基本解決了大型壓鑄裝置的部署、全工藝流程問題,乃至于合格率達标以及産能問題。而此前曾有消息稱,在試制壓鑄件早期,合格率甚至低于四成。

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若非執着于這項工藝,特斯拉目前最具競争力的車型Model Y,實際可以在2019年内實作傳遞,而不至于在官宣之後拖沓一年之久。至于産能爬坡,更是不必拖延至2022年初。

總算當時,在得到中國本土純電汽車産業鍊加持後,特斯拉在純電汽車的賽道上具有全球頂流實力,領先所有對手很大一截。是以最終才能有驚無險地走完了整個流程。

而Model Y的成功,也令所有有志于汽車制造的企業,似乎看到了新技術的曙光。上文提到過的壓鑄裝置“競賽”,也大緻始于2022年末。

根據專業人士估算,要實作緊湊型車輛整個車身底部一體化壓鑄,壓鑄機的鎖模力需要至少16000噸,小鵬汽車于今年年初啟用的12000噸裝置還尤為足夠。

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當然這在今天的中國裝置制造産業面前,似乎也不算什麼大事,畢竟在去年12月就曾爆出過新聞稱,哪吒汽車與力勁集團簽署戰略合作協定,計劃共同研制具備超20000噸鎖磨力的壓鑄裝置。該裝置一旦傳遞,理論上可以一次性加工中型車尺寸的底盤構件。

代價又是什麼?

實際上,一體化壓鑄技術看似能大幅度節約車企的生産成本,但其初始投入卻非常地高。除去對應的開發成本,以及投入巨資購買造價不菲的大型壓鑄機之外,企業同時還要負擔開發和采購壓鑄模具,配套對應的熔煉爐的成本。

而壓鑄本身,還隻是整個工藝的開端部分。在粗坯從壓鑄裝置中取出後,尚需專門的冷卻裝置、拾取以及轉運裝置,以及對應的修邊機械乃至于專用的噴塗工藝來進行後續的工序配套。

實際這就是開發了一整套新的工藝,并且弄了對應的生産線。

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而即便如此,一體化壓鑄在許多方面上仍舊無法和傳統工藝相比。甚至特斯拉也一貫延續“美系糙車”傳統風格,其鑄件常常讓人有一言難盡的感覺。

特斯拉官方就曾經“大大方方”地展示過一套Model Y采用壓鑄方式生産的後車身底闆總成件,并與采用焊接工藝制作的Model 3同類部件進行對比。看過之後,隻能說是令人深刻地領悟了什麼叫“沒有對比就沒有傷害了”了。

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首先是鑄件在精度上,根本無法與沖壓件相提并論。前者的誤差往往達到毫米級,而現代汽車沖壓工藝,卻能把誤差控制在10絲的範圍。

此外,鑄造工藝通常也難免存在氣泡,而氣泡一旦集中出現在某個區域勢必導緻鑄件産生脆弱區。而為了能有效檢測出這種缺陷,工廠也隻能祭出X射線來進行探傷。但這就意味着要在工廠中的房間裡建一個專門檢測用的房間,非常地麻煩而且費事。

此外為了增加鑄件的強度,通常會在鑄造完成後再進行熱處理。但這樣一來,熱脹冷縮也是免不了的,勢必使鑄件原本就不好的精度問題更加嚴重。為此特斯拉專門研發了免熱處理的專用鋁合金,不需熱處理,鑄造完成即可達到一定的強度。但這樣雖然可以提高良品率,但畢竟隻是“一定的強度”……

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是以說到這裡,各位應該明白特斯拉的工程師在那一年多時間裡,都在折騰些什麼事情了。采用壓鑄技術到底是不是馬斯克的一個問題姑且不論,但為了實作這個“夢”,工程師團隊确實是被折騰得夠嗆,而且很多時候也被迫進行了大量的技術妥協。

比如上面這個免熱處理的問題,最後為了確定鑄件的強度有足夠的備援,采取的折中便是多下點料,結果導緻了起初在減重上畫的餅,被還回去了相當的一部分。

那麼是不是壓鑄件就一定做不好呢?其實也未必。

比如去年7月,筆者在參加一汽集團成立七十周年紀念時,看過其展示的經由8000噸壓鑄機加工的車身底闆總成。其幾乎能做到不亞于焊接加工的同類總成件的水準。

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此外,極氪副總裁趙春林就曾在其個人社交媒體賬号,吐槽過特斯拉出品鑄件的品質。吐槽非常地不留情面,但秀出對比圖後顯然也隻是實話實說了。

當然,無論一汽集團還是極氪品牌,暫時都沒有哪款車的月産量是能夠和特斯拉的Model Y相比拟的。考慮到壓鑄技術本身的特性,特斯拉實際應該是通過大量的生産實踐,在滿足基本技術名額的同時,找到了一個相對最合理又經濟的品控标準點。

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有瑕疵,但可以正常使用,也不至于影響安全。是以在特斯拉車主中間,也有了“我買的車有瑕疵,是以它是正版特斯拉”這樣的自嘲。

由于積存的訂單逐漸耗盡,整體盈利預期變差,馬斯克在4月的時候宣布了特斯拉全球裁員10%的決定。部分高管,也被“勸退”甚至直接遭到解雇,其中不乏跟随其十年之久者。

而美國汽車資料與咨詢企業Caresoft Global認為,特斯拉正面臨着短期資金壓力。而暫時停止擴大一體化壓鑄工藝的運用,将可以避免短期内投入過多難以短期收回的資金。因為想要實作整車底盤件的鑄造,對于特斯拉而言需要配備至少20000噸級的超級壓鑄機。可以想象,增購這樣的裝置需要動用多少資金。更何況,目前也尚未解決整體壓鑄時面臨的諸多技術問題。

更重要的是,消費者們也已經逐漸從之前幾年的熱潮中緩過勁來,甚至已經逐漸意識到一體化壓鑄技術并不會提供給大家更為優秀的汽車,其唯一的價值是降低車企的生産成本。然而關鍵的是,在諸多因素交織之下,特斯拉目前卻很難再度大幅度下調車價了……

此外,車型老化的問題也正成為特斯拉的隐憂。畢竟Model 3已經是一款發售于8年前的老車,甚至Model Y都已經釋出了5年有餘,而隻有前者于去年進行了一次中期改款,主要變化是改了改大燈。消費者逐漸對其厭倦,也是可以了解的。

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自2019年上海臨港超級工廠投入使用起至今,特斯拉的第一曲線已經越過其頂峰。那麼,上月底馬斯克親自來華取得的最重要成果——F-SD系統(Full-Self Driving)獲準在華落地,能否為這家全球新能源汽車領軍企業拉出昂首向上的第二曲線?

我們可以,拭目以待!