[汽车之家电动车技术] 特斯拉是传统汽车行业的搅局者,不单单是它的造车理念,在汽车技术上也经常让传统车企们“目瞪口呆”。凭借秒杀一众超跑的加速能力、强大的续航能力、高阶的Autopilot驾驶辅助系统等引领了行业。如今在这家纯电动汽车的工厂里,我们又看到了Model Y上的一项新技术:将70个零部件合为一体的压铸工艺(目前缩减为2件,未来会合为1件)。
压铸是一种金属铸造工艺,原理类似于注塑成型,它是将融化的金属施加高压,注入模具的腔体内,以铸造出需要的形状。它与传统砂型铸造有着本质的不同,其模具通常是用强度更高的合金打造而成。
其它车企没有这样的技术吗?答案是有,如今采用铝合金车身的产品上经常会见到压铸工艺,但如特斯拉这样大范围使用压铸工艺的车很少见,甚至Model Y能算得上是独一份,其一体式压铸范围覆盖了后车体的大部分。
电池单位体积内的包含的能量在没有革命性改变前,想要达到较长的续航能力,纯电动汽车就需要大量的电池组,电池组多了,重量就上来了,而车太重的话,又会反过来影响续航里程。因此,除了电池之外的车身、底盘轻量化对纯电动汽车尤为重要。
铝合金板材之间的连接比钢板要复杂得多,其可以像钢板一样焊接在一起,但连接强度要远远次于后者,所以受力较大的铝合金连接位置需要用铆接、螺栓连接或者再辅助使用粘接胶等工艺。
除了成本高,铝合金车身固然有着诸多的优势,但从生产环节看,其相比传统钢材质车身更难制造。首先是产品一致性问题,由于铝合金材质本身原因,零部件在冲压后回弹幅度比钢材更大,想要保持大批量冲压零部件的精度一致有更高的挑战;另外,铝合金零件之间、铝合金与钢材之间的连接更复杂,涉及到多种新型铆接工艺,工艺流程更繁琐,生产效率很难提升。
特斯拉CEO埃隆·马斯克曾在媒体对线复杂的车身制造工艺影响了工厂里的自动化生产效率。因此,在设计Model Y的车身结构时进行了针对性的改进,而提升效率的关键之一就是今天我们要聊的这项一体铸造工艺。
压铸工艺的生产效率高,高速高压充型能在极短的时间内将金属液压入模型中,还能够制造出造型复杂、轮廓清晰、薄壁深腔的零件。另外,压铸出的零件其表面粗糙度可达Ra0.8-3.2μm,换句话说表面足够光滑,基本不用再进行机加工。
压铸工艺并非没有缺点,这也是它为什么没有在汽车领域大范围应用的原因。首先,压铸机和压铸模具很昂贵,假如没有大批量生产带来的规模效益,那么车企很难承担其综合成本;由于压铸机锁模力及装模尺寸的限制,很难压铸大型压铸件;由于高速填充,快速冷却,型腔中如果气体来不及排出,气孔及氧化夹杂物存在则会降低压铸件质量。
特斯拉与意大利IDRA公司的通力合作,打造了尺寸规模大到足以压铸出Model Y后车体的压铸机,解决了尺寸限制问题。关于投入的高昂设备成本能否靠大批量生产cover掉,马斯克似乎并不会担心Model Y的销量,因为它和Model 3一样将会覆盖到广泛的用户群体。因此,剩下的疑问可能主要是特斯拉能否保证压铸工艺的精度、质量上的问题了。
随着特斯拉国产化进度的加深,上海工厂也即将量产Model Y。相关消息报道称,在上海工厂里除了传统四大工艺(冲压、焊装、涂装、总装)车间之外,还多了一个铸造车间。未来在这个铸造车间里应该也是Model Y一体式铸造出后车体的环节。
人工智能是未来的趋势,德国人也很早就提出了工业4.0的概念,马斯克也希望未来的特斯拉工厂具备更高的自动化率。一体式铸造工艺或许在目前面临着诸多挑战,但一旦这种铝合金车身生产方式走向成熟,那么特斯拉也将实现更大的产能和更低的生产成本。
特斯拉Model Y与Model 3基于同样的造车平台,车上有75%的共享零部件,在剩余的25%中,Model Y解决工厂生产效率的方式是引进一体式铸造工艺,将70个后车体合为一体,减少了零部件数量。这种传统车企早已具备的压铸工艺被特斯拉更为激进地改良了。在Model Y身上能否成熟地运用这项技术,或许还需要些时间来进一步验证。作为普通消费者,我们仍旧是希望特斯拉通过这项技术减低生产所带来的成本,提升生产效率,让我们在未来买到更便宜的特斯拉产品。(文/图 汽车之家 夏志猛 部分图片来源于网络)