特斯拉一体化压铸是骗局?网友直呼买得起修不起,“撞车”成本谁来买单?

机械经纬度 2022-02-21

压铸机新能源汽车压铸铝合金

3471 字丨阅读本文需 10 分钟

进入2022年之后,各大保险公司提高了纯电动汽车保费这事诸位应该还有印象,而保险公司这边也是自己有苦难言,给纯电动保险真是不赚钱。那么,特斯拉值得骄傲的一体化压铸到底是什么?众多车企开始效仿,未来,“撞车”成本该由谁来买单呢?

Model Y撞一下,维修报价要20万?

近日一台Model Y撞个墙维修费用就得20万,新车才多少,不收高点,裤衩子都要赔进去,大家总是要吃饭的嘛。事实上,在保费上涨这件事中,受益的那个并没有出现在用户、保险公司、4S店这个闭环圈儿中,车企才是躺着省钱的那个。其实特斯拉维修费用如此之高的原因与喜闻乐见的电池成本压根不沾一点关系,一体压铸成型车身在这件事中需要负“主要责任”,当然,也包括前文所提的20万Model Y维修报价。

字如其名,所谓一体压铸成型车身,即特斯拉Model Y的后车身是一体的,通过6000吨的压铸机将金属溶液压入模具,将原本几十个零件拼接的车身集中在单个零件的生产上。

不用焊接、不用总装,特斯拉这效率和成本提升简直是杠杠的。不过,成也萧何败也萧何,一体式车身在发生关键位置形变之后就必须要整体更换。就比如维修费用高达20万的那台Model Y,就是将整个后车身拆下更换,原因就是其上变形的减震包并不能单独提供,想要保证原有性能就只能全部更换。这么看下来,特斯拉这次被吐槽并不亏,将自己降低的造车成本转移到用户身上,这买卖,谁看了都会直呼划算。

什么是一体化压铸?

一体化压铸在电动车的应用是一个趋势,电动车受制于里程焦虑和高电池材料成本,轻量化渴求很明显。以特斯拉Model Y为例,采用一体化压铸后地板总成,使下车体总成重量降低30%,制造成本下降40%。汽车后底板结构由70 个左右冲压钢板焊接而成,特斯拉利用 6000 吨压铸机 Giga Press 将上述 70 个零部件一体化压铸为 1-2 个大型铝铸件,连接点数量由 700-800 个减少到 50 个,制造时间由原来 1-2 小时缩短到 3-5 分钟。

一体化压铸与传统车身的制造工艺(冲压-焊装-涂装-总装)相比,所有传统冲-焊的供应链环节,全部被取消,而且还具有轻量化、零件数量及工序步骤减少、人员及土地节约等优势,能极大地降低造车成本。可以说是颠覆性技术。但是,要做好一体化压铸,主要难点在三个方面:大吨位压铸设备;免热处理材料;压铸工艺。

压铸设备需要配置超大型6000T以上,国内力劲(科技)的压铸机定的最多,也是售后最好的,6600以及7000多吨的压铸机都安装调试后批量生产了,其他竞争对手像海天、伊之密,能生产但还不能批量。国际压铸行业,最顶级的是瑞士布勒压铸机,现在已经可以生产 9000 吨的,整个机器的性能和价格也都特别好,第二个品牌是意大利的意德拉,是力劲全资购买。意德拉 6000 吨压铸机的效率比力劲大约提升 4%-5%。目前,力劲(科技)压铸机6000吨的设备不到4000万,7000吨的设备不到5000万。至于良率,特斯拉生产后地板的良率已经能够达到 80%-90%,绝大多数压铸厂基本报给客户的合格率在80%-85%。

免热处理材料指的是铝合金,目前该种合金主要是海外企业生产,如美铝,德国莱茵菲尔德等,国内只有立中集团开发出来,已经申请专利,并形成批量供货。

制造革命:一体压铸如何席卷全球?

炮火已经响起,成本、质量、周期作为这场制造革命的正面战场,将面临特斯拉最为猛烈的进攻:

1. 成本方面

制造成本

如果未来压铸零件的应用范围进一步扩大,白车身全部采用一体式压铸工艺进行制造,那么全铝压铸白车身的重量将在200-250kg。根据压铸铝合金汽车零件供应商文灿股份的公示测算,当前铝合金供应价格大约为35元/kg,那么白车身的理论压铸成本在7000~8750元/台左右。

而同级别钢制车身的重量在350-450kg,钢材供应价格按照18元/kg计算,焊接制造成本在6300-8100元/台左右。

这说明,全铝压铸车身与钢制车身的制造成本相差不大,但是重量能够降低170kg左右,在车身轻量化方面具有巨大优势。

钢铝混合车身造价在 15,000~20,000元/台左右,全铝焊接白车身的制造成本在30,000元/台左右。

全铝压铸车身7000~8750元/台的造价,可完全碾压钢铝混合车身和全铝焊接白车身的造价。

设备投入成本

按照年产10万辆车来计算一体式压铸和传统冲焊工艺的设备投入。若整车全部采用一体压铸工艺,压铸机+辅机+模具的总投资约为7.1 亿元。单车摊销费用7100元。

传统工艺中:

整车冲压工厂需采购大型压力机组连续冲压外覆盖件,上下料环节采用自动化机器人实现。设备投入大约需要1.9亿元。

供应商冲压制造车身内部构件,一般采购小型压力机和中小型机器实现。设备投入大约需要1.3亿元。

整车焊装厂的白车身焊接线为300台以上的大型工业机器人多工位连续焊接,设备投入大约需要1.7亿元。

供应商焊接厂主要将冲压成型的车身结构件小件焊接成组件或分总成,设备投入大约需要0.3亿元。那么传统冲焊工艺整车厂和零部件厂的总投资约5.2亿元。单车摊销费用5200元。

总成本

使用一体压铸技术,单车成本(制造成本+设备摊销成本)约为14,100~15,850元;

使用传统冲焊技术,单车成本(制造成本+设备摊销成本)约为12,000~13,300元。

通过计算可知,以目前的市场价格,应用一体压铸技术的单车成本比使用传统冲焊技术要高2350元左右。

但是,一体压铸车身可减重170kg左右,压铸全铝车身的材料利用率和材料回收利用率可以达到95%以上,工厂占地面积减少30%,这些改变带来的成本节约,使得一体式压铸技术具备了更大的技术优势。

2. 车身精度质量方面

在传统车身精度的管控体系中,“2毫米工程”被认为是汽车企业在车身尺寸控制是否达到国际先进水平的衡量标准。也就是说,传统车身的尺寸精度需要达到±1mm公差范围,可算是国际先进水平。

而在自动驾驶领域,车辆通过激光雷达、毫米波雷达、高清摄像头等高精度测量设备实现对于路况的探测和感知,为了保证测量的准确性,这些设备对于偏航角、俯仰角、滚转角的安装精度都有着极为苛刻的要求。

传统车身强调的2mm公差无法满足自动驾驶设备的安装需求。

2021年5月18日,马斯克发布推特称,“下一代Model Y车型的精度,将以微米为单位,而不再是毫米”。

根据机械加工的精度等级,车、铣、刨、磨等数控加工工艺的精度在IT11以内,都是微米级别。另外,一般零件在压铸后,都会再进行精确加工。因此我们可以推测,未来Model Y的制造将采用一体式压铸+数控加工的方案进行制造。

一体式的压铸零件,将车身匹配的尺寸链缩短至两到三环,这对于车身的精度达成,就像是坐高铁和坐绿皮火车的区别。尺寸链环越少,车身精度的影响因素越少,车身精度的实现就越容易,精度的稳定性也越容易保持。

数控加工技术的加持,又将整车精度提升至微米级别。特斯拉的方案,为激光雷达、毫米波雷达、高清摄像头等高精度测量装备的安装,提供了高效的解决方案。

这意味着传统汽车制造业2毫米公差的精度,已经被特斯拉改写。

3. 周期方面

在传统汽车制造中,针对车身、内外饰、电器等专业的外观类零件,需要经过MB1、MB2、MB3三轮匹配,才能将零件固化稳定在公差要求范围之内。

这项工作在整车开发流程中需要耗费近6个月时间,属于周期长、工作量大、重复性高的工作。

以车身MB阶段的匹配为例,传统车身工程师需要对BIW每一个零件的设计工艺路线、供应商的生产工艺路线、设备情况、零件材料、零件精度、包装物流以及到厂验收整改等全过程进行管控。

繁杂的任务,冗长的过程质量控制周期,增大了工程师对于零件的控制难度。

而一体式压铸零件的制造,由一块羽毛球场大小的压铸岛,将原本主机厂内的冲压、焊装车间,主机厂外的供应商零部件生产场地,全部替换,物流过程全部取消。单一的压铸零件,将繁琐的供应链管理周期压缩到了极致。

从上游的采购分包、供应商定点,中游的工装设备开发、零件全过程质量管控,下游的焊接匹配、装车验证,所有业务全部被压铸单件的管控取代。

这样一来,白车身的匹配难度大大降低。

MB匹配中车身所需要的周期将会缩短至1~2轮,基于车身的精度固化,有望节省3~4个月。如果能够配合内外饰、电器等零件匹配的提前固化,那么车型迭代的速度也将快速提升。

在智能驾驶领域,往往是硬件的迭代速度快于整车的迭代速度,例如芯片搭载时会出现这样一种现象:一辆整车规划时采用的是最先进的计算芯片,可当整车量产时这个算力的芯片已经落伍。

自动驾驶芯片的迭代,意味着汽车功能的拓展。对应到车身上,就是硬件需求的安装点、安装面发生变化,导致车身结构发生变化。这涉及到造型、碰撞、NVH等多方面的影响,因此车身结构一旦确定,后期想要高频更改的空间很小。这是掣肘车型迭代速度的一大原因。

车型开发难以跟上芯片等硬件的迭代速度,车型产品在市场中的竞争力就难以发挥。

而一体式压铸技术的应用,有望进一步提升车型的迭代速度,这对于特斯拉来说,将带来更大的市场影响力。

特斯拉架起的一体压铸技术坚船利炮,在成本、质量、周期等关键领域对传统车企形成了有效打击,如果同级别车型没有更大优势体现,那么未来特斯拉的每一次行动,传统车企都将无法招架。

结论

俗话说得好,羊毛出在羊身上。一体化车身压铸的确能称得上是汽车制造工艺上的一大革新,大幅提升车企生产效率,同时也能为消费者提供更优质的车型。但从消费者的角度来看,用户终究还是要在某种程度上为技术的革新买单。而作为汽车制造企业,不仅要看到一体压铸带来的益处,还要站在消费者的立场,尽可能提升车辆的可靠性和稳定性,彻底消除用户对纯电动车的焦虑感。

本文来源:语默长虹,·新汽车志,建约车评

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