半分钟造一辆车：特斯拉的这项绝技，蔚小理也想要

半分钟造一辆车：特斯拉的这项绝技，蔚小理也想要

出品虎嗅车组

作者深思熟虑。

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题目《暗信号发现智能汽车100项创新》由虎嗅汽车出品。聚焦智能汽车的关键创新点，结合行业、商业、用户的视角，为读者解码智能汽车行业的关键创新，分析其背后的技术原理以及将带来的变革。

是的，特斯拉，韦小立都想要。这次被特斯拉命名为“Giga Casting”的一体化压铸生产技术所吸引。

美国中部时间4月7日，在特斯拉位于美国德克萨斯州的超级工厂开幕仪式上，该公司首席执行官马斯克公布了集成压铸技术的最新进展。目前，工厂里已经安排了一台8000吨的压铸设备用于生产Model Y，在这一工艺的加持下，原来Model 3车身后地板上的70多个零件在新车里缩减为以下两个零件。

这样做的直接好处是整车生产时间大大减少。1-2小时的工作时间将压缩到最短45秒，制造成本可降低40%。更重要的是，一体化压铸机占地面积只有100平方米。如果把现有的生产工艺尽可能用整体压铸代替，可以减少30%的厂房面积。这在土地稀缺的中国，显然是一个难得的积极因素。

那么问题来了，一体压铸的威力到底有多大？继特斯拉之后，为什么包括蔚来、小鹏、理想、沃尔沃、大众在内的国内外厂商纷纷布局这项技术？

说到一体压铸，你得先看看原理。你可能对59式坦克的圆形炮塔有印象。这辆真正的“神奇汽车”是用整体铸造技术制造的。在制作过程中，工程师先搭建整个炮塔的模具，然后将熔化成格式的合金钢倒入其中，最后压铸成型。经过冷却和热处理，可以收获一个完整的炮塔。

在中东频繁表演“炸炮塔”艺术的T-72，使用的是铸造炮塔

但随着复合装甲的出现，由同质钢材组成的装甲被淘汰。结合坦克炮塔需要增加大块的反应装甲来增加防护能力，圆墩的铸造炮塔开始被淘汰。我们在以往阅兵中看到的楔形焊接炮塔，成为了新型主战坦克的选择。

全世界军迷都很熟悉的豹式2A主战坦克，采用了焊接技术制造的楔形炮塔

不过，一体铸造工艺开始在汽车行业复兴，它的“始作俑者”是特斯拉。

让我们回顾一年半前。2020年9月22日特斯拉电池日，马斯克宣布Model Y将采用一体压铸制造地板总成。去年，在上海工厂通过整体压铸工艺生产的Model Y交付给了中国消费者。在德州最新的工厂里，8000吨的一体式压铸机可以直接制造出y型的前后两段式车身。

对于订单接不到的特斯拉来说，一体压铸的好处显而易见，上面提到的工时缩短和成本降低是最重要的。关注汽车行业的朋友一定知道，一个汽车工厂一般分为冲压、焊接、涂装、总装四个工艺车间。其中，冲压是工厂唯一的零件制造环节。冲床根据车身工程图纸把各种钢材做成各种形状，然后在焊接车间把各种零件焊接成白车身。其中，有几个问题一直困扰着汽车厂商。

首先，一辆车的车身需要的零部件相当多，往往超过500个。每一个零件都需要匹配相应的模具、夹具、机械臂、流水线甚至物流系统，这其中的环节数不胜数，成本巨大。尤其是模具生产的成本，是一辆车成本的大头。其次，庞大的车身部件数量也会带来大量的焊接点。以特斯拉Model Y为例。之后，车身本来就有700-800个焊接点，需要配很长的流水线和焊接机械臂，导致平均生产周期长达2小时。

最后，大量的零件会造成零件匹配困难。在传统车企，工程师需要花费大量的时间和资源进行试产，使用测试车进行虚拟仿真和实际路试。这些原因都会拉长一辆车的生产周期，这对一个正在流行的产品来说是致命的。

力劲科技旗下IDRA公司推出的超级压铸机

更何况漫长的生产线还会带来工人工资的压力。目前主流车企焊接车间单班工人需要200-300人，双班工人需要翻倍。无论国内还是国外，产业工人的工资水平都在逐年提高。更何况在我国，招工难已经成为日益困扰制造业发展的关键因素。

此外，在环保层面，传统四大流程对汽车企业碳中和目标的挑战越来越大。冲压工艺本质上属于传统机械加工的范畴，其中落料、冲孔、切边等工序都会产生废料，造成浪费。这些废弃物要再利用，必须送回原料厂进行回收，这也涉及到物流车的排放。

这时候特斯拉的一体化压铸技术就特别有用了。如前所述，整体压铸可以大大减少零件数量，缩短制造周期。目前，Model Y后地板压铸工艺的生产时间为45秒，而马斯克为德州工厂规划的产能为每年1000万辆，这意味着每半分钟就有一辆车下线。在减少焊点方面，德州工厂生产的Model Y只有50辆。焊接车间的工人数量也可以减少到20-30人，比以前减少了90%。

在材料回收方面，整体压铸可以直接利用工艺中的废料。在传统的制造工艺下，BIW的材料复杂，原材料的回收率低。以宝马7系为例，其材料既包括传统钢材，也包括比例越来越大的铝合金和碳纤维。因为在BIW的制造中混合了多种材料，所以各部分金属元素的种类(钢和铝)、品牌和含量都有差异。白车身一旦在工艺过程中因质量控制问题导致部分零件或整体报废，废料只能作为炼钢、炼铝的原料，不能直接回炉制造新产品。特斯拉的一体式压铸只用一种材料，全铝车身的材料回收利用率可以达到95%以上。由于整体压铸件一次充满熔融金属，材料单一，回收时可以直接熔化废料制作其他产品，保证了BIW制造过程中极高的原材料回收率。

更重要的是，一体化压铸工艺减少了零部件数量，也有利于提高零部件的匹配性和整车的开发周期。目前车辆的零部件要相互匹配，整车企业要通过仿真和试制来确定公差范围，以保证最终的良品率。一般来说，这个时间长达半年。不过，由于零件结构的优化和一体化压铸工艺带来的零件数量的减少，这一时间有望缩短至一至两个月。

显然，对于正在努力降低成本、加快生产和产品迭代的新车制造商来说，整体压铸的这些优势可谓是“未来技术”。更重要的是，经过特斯拉的实际验证，技术已经日益成熟，已经走到大规模应用的阶段。

但问题是，并不是每个车企都能玩这种“精钢钻”的。

一体压铸的优势已经讨论了很多，但是对于汽车企业来说，用这种黑科技造车的挑战绝对不是购买几台压铸机就能解决的。首先，汽车车身和底盘工程师应该更新他们的知识。

如前所述，过去无论是钢材还是铝合金车身，主要材料都是钣金。铸造不是没有，只是结构更简单，体积更小。所以对于整车工程团队来说，压铸、锻造、材料方面的知识相对缺乏。相比之下，动力总成的工程师更了解压铸工艺。毕竟变速箱和发动机的很多外壳和缸体都是压铸的。

但是，汽车车身整体压铸工艺的复杂程度是过去整个行业的技术水平所不能及的。一旦压铸结构比较复杂，零件的壁厚变化比较大，就比较难实现良好的冲压。但由于铸造不同于冲压，属于热加工，压入模具的高温液态铝金属流会造成型腔内不同位置的温差。如下图所示，零件不同部位的材料流动性不同，会导致不同地方的材料密度不同。离入口最远的部分可能已经开始凝固，而最近的部分仍处于高温液化状态。这可能会导致几个金属页撞击融合，造成零件失效。

充型过程中的湍流和夹杂物分析图片来源:MAGMA公司，官网

更糟糕的是，整个模具的排气也要提上日程。【/s2/】由于一体化加工要加入大量液态金属，模具中原有的气体和金属流动中的气体都要排尽，否则材料本身就会出现大量气孔，最终报废。因此，工程师需要结合仿真结果来优化结构。像特斯拉定义的Giga Press(超级压铸机)也采用了惰性气体和一些真空技术。

最后，在冷却过程中，热胀冷缩的作用对零件提出了最终的考验。热模冷却后尺寸会变形，材料热处理后也会发生变化。在这里，还需要一个模拟系统来计算和模拟结果。好在目前美铝、莱茵、利众集团、广东宏图都开发了新能源汽车车身用不耐热铝合金材料，也算是规避了一些不利因素。但上面提到的这些环节，都是车企过去从未面临过的挑战，带来的成本必须摊在每辆车上。

所以我们可以看到，目前从事一体化压铸技术探索和布局的车企，大部分都是新势力和传统豪华品牌。除了特斯拉，财力雄厚的小鹏、蔚来、沃尔沃和大众集团都在布局这一进程。其中，蔚来在2021年底宣布研发出大型压铸件免热处理材料，将于今年下半年用于ET5量产。小鹏加入了武汉工厂的压铸综合车间。为了生产下一代电动汽车，沃尔沃在其托斯兰达工厂引入了铝部件的一体化压铸生产线。大众在德国沃尔夫斯堡的生产线也计划引进相关技术。

一体压铸工艺对车企来说是有挑战的，但为了最终降本增效，大家还是要咬紧牙关。但对于消费者来说，新技术带来的后果只能用喜忧参半来形容。

目前特斯拉在柏林的超级工厂已经在后地板整体压铸的基础上完成了前机舱的压铸工艺，现在正在努力完成前地板的整体压铸。根据中信建投相关报告提出的推断，借助最大压力15000吨的超级压铸机，特斯拉很可能在2027年实现整个BIW的整体压铸。

对于消费者来说，这意味着特斯拉整车价格进一步下降空，也就是买车可以更便宜了。当然，如果届时锂电池材料仍处于高位，整车价格也不会变得很便宜。

然而，一体化压铸技术带来的维修费用昂贵的问题日益成为人们关注的焦点。由于BIW的零件是整体压铸而成，如果发生重大事故，用户需要更换的是整个车身零件，而不是损坏的零件。维护成本必然会更高。前几天有车主倒车时不小心撞到了墙上，损坏了后减震袋。原价28万左右的车，保养费用居然需要20万，让车主觉得还不如报废。

诚然，事故是否伤害了整体压铸而成的汽车后地板还有待证实，但特斯拉首次对该部分采用新技术的原因也可推测。很明显，如果这部分部件损坏，往往是在追尾，即使造成损失，也是由后车车主承担。

但归根结底，随着越来越多的零部件采用铝合金，特斯拉的维修成本变高。以今年4月6日中国保险研究院对特斯拉2021标准续航后轮驱动版的测试为例，这款车在结构耐撞性方面得到了“一般”的评价，而在可维护性和维护经济性方面得到了“差”的评价。

当然，导致特斯拉得到这个评价的原因有很多。毕竟这款车用的是更贵的钢铝混动车身，豪华品牌对车辆保养经济性的评价并不高。事实上，2021年所有电动车的溢价都上调了，尤其是高端电动车。然而，一体化压铸工艺对车辆维护提出的挑战，对于那些在未来很长一段时间内追赶特斯拉的造车新势力来说，可能是一个难题。

毕竟相对于潜在的保养费用和不断增加的保险费，几次免费换电和赠送充电里程显得有点“杯水车薪”。