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2020年8月,24辆大型平板卡车,徐徐驶入特斯拉(TSLA.US)位于加州的弗里蒙间谍厂,工人们井然有序的将包装木箱拆下,撕揭幕布,重大的缸体零件展露正在辽阔的工场之中。这是特斯拉第一台大型压铸兴办的安置现场。
2021年5月,特斯拉Model Y前车身、后车身的一形式压铸零件正在汇集上曝光,这符号着特斯拉以大型单体锻制零件拼装整车的打算思绪正式落地完毕!
特斯拉,用一形式压铸技艺寻事古代冲压、焊接工艺的大幕正式拉开。一场针对汽车创修革命的战役一经打响!
特斯拉Model Y 将采用一形式压铸后地板总成,可将下车体总成重量下降30%,创修本钱是以消浸40%。
而且,特斯拉下一步策画将使用2-3个大型压铸件交换由370个零件构成的一共下车体总成,重量将进一步下降10%,对应续航里程可增补14%。
以平常电动车电池容量80kWh为例,若采用一体压铸车身减重并保接连航里程稳定,则电池容量可裁减约10kWh。以目前磷酸铁锂电池pack本钱600元/kWh盘算推算,则单车本钱可下降6000元。根据年产10万台盘算推算,一年可降本6亿元!
一方面,是来自于创修业的惊愕。由于一形式压铸工艺一朝告成使用,意味着以冲压、焊装为主导的整车创修工艺形式将被彻底推倒。
主机厂的冲压车间紧要控制临蓐高质料央求的大型外笼盖件(侧围、鼓动机盖、翼子板、门外板等)。内部的组织件由漫衍正在世界的供应商控制创修,主机厂采购。
焊装车间正在给与到冲压车间的笼盖件和供应商的组织件、分总成后,将之拼装贯串正在一同,酿成汽车的白车身总成(BIW)。这里的贯串,搜罗焊接、铆接(钢铝搭接处应用)、涂胶(密封胶控制密封、组织胶控制粘接)等方法。
涂装车间控制对焊接落成后的BIW实行防腐和喷漆管制,总装车间控制将电气、外里饰、动力总成等零部件拼装到涂装后的BIW之上。
而采用了一形式压铸后地板总成的Model Y,因为统统零件一次压铸成型,零件数目比Model3裁减79个,焊点大约由700-800个裁减到50个,因为使用了新的合金资料,特斯拉一体压铸的后地板总成不必要再实行热管制,创修时代由古代工艺的1-2小时缩减至 3-5分钟,而且也许正在厂内直接供货。
这意味着,从供应商的审查、冲压零件的采购定点、冲压模具的创修、冲压兴办的应用,到焊接夹具的创修、焊枪的应用、检具的开辟、零部件的物流运输,统统古代冲焊的供应链闭节,总共被撤销!
以整车企业对待压铸零件的使用水准,目前量产的老例单体压铸组织零件,是来自于奥迪等铝合金车身时时采用的压铸后纵梁、压铸减震塔、尾门内板以及门框巩固板等零件,这种零件样子轨则,组织紧凑,型面转折小,料厚相对匀称,于是易于压铸。
而特斯拉的一体压铸零件包罗了整车足下侧的后轮罩内板、后纵梁、地板贯串板、梁内巩固板等零件,型面、截面的转折以及料厚的转折都尤其激烈。
正在组织上,零件越丰富,型面和截面的转折越激烈,对待组织参数(拔模角、插破角、排气孔、出模方法、减弱倾向等)的央求越高;
正在工艺上,尺寸越大,料厚越厚的铸件对待工艺参数(液态金属充填型腔速率、流态、压射比压、压射速率等)的节制越苛苛;
正在兴办上,为餍足苛刻的工艺央求,必要兴办具有更精准的伺服节制体系、阈值更高的兴办参数(打针压力、锁模力等),以及更强屈服攻击变形本领的模具等等。
变量越众,对待零件的质料精度影响也就越大。特斯拉一形式压铸零件的服役本领,被打上了一个重大的问号!
特斯拉正在创办往后,统统的产物和公司经营,都正在根据“通过日益平价的电动汽车以及可再生能源的临蓐和存储,推进天下向可接连能源转型”的愿景展开。而马斯克提出的“超等工场”,最要紧的内在即是之一“超等朴实”,从Space X龙飞船完毕7次接管一级火箭助推器的活动,可睹马斯克对待“朴实”的找寻。
一体压铸技艺比拟于古代的车身工艺,具有高效、简易、易接管的特性,与特斯拉使用可接连能源的愿景特别契合。下面,就让咱们来具体阐述。
古代的车身创修门途,采用先单件冲压,再焊接成车身总成的工艺门径。一辆车由大约500个分歧样子、分歧资料的零件焊接而成。每一个零件都有差错,每一个零件的差错震荡都邑对最终的车身精度形成影响。
是以,正在古代车身行业,减小白车身的累计差错,继续是一项辛苦而要紧的作事。整车正式量产前,平常都邑源委三轮、6个月的完婚调试,耗资上万万,苛苛排查并固化这500个零件的创修形态(资料、工装兴办、工艺、产物及格率、包装、运输等),才气保障最终的车身质料餍足装置央求。
其它,因为每一个零件的品种(钢、铝)、商标、金属元素的含量都纷歧律,报废后的整车白车身只可动作炼钢炼铝的原资料,而无法直接完全回炉,并创修新的产物。
一形式压铸,一次成型,没有先冲压后焊接的丰富流程。创修流程极简。只要一个零件,不必要开辟过众的工装兴办,也没有了大宗零件贯串带来的差错累计。创修精度可控。不必要再排查每个零件的创修形态,古代车身完婚调试所必要花费的时代和金钱,正在一形式压铸这里,总共被减削下来。爱护本钱极低。
同时,一形式压铸只要一种资料,接管时可能将废物溶化,直接创修其他产物。资料的接管诈欺率极高。
一形式压铸技艺倘使能告成使用,特斯拉不但可能缩短丰富的车身创修流程,并且也许大大下降车身的创修本钱,从而使产物具有更大的市集逐鹿力。
1、当时的压铸市集,最大5000吨级的压铸机锁模力,一律无法餍足特斯拉创修一形式大型零件的需求。
2、古代车身冲压-焊装的工艺门途特别成熟,一经融入整车开辟流程的每一个闭节,环球车企的从业职员,都根据这一流程开辟汽车。刚创办的特斯拉,并不具备切换新工艺的人才储藏和开辟编制。
特斯拉Model S、Model X 先后问世,固然采用了全铝车身,不过依旧根据古代的冲压-焊接工艺门途实行整车开辟。特斯拉,仍正在恭候改变的契机。
2016年4月1日,特斯拉为愿景更进一步,正在美邦发外首款布衣车型——Model 3,新车型曾经发外,20天狂扫订单40万辆。
2017年4月,特斯拉外现,将正在2017年7月完毕Model 3的量产,并于2017年9月份抵达“界限性量产”的级别。
然而到了2017年7月,特斯拉只交付了首批30台Model 3车型,并策画正在2018年下半年正在欧洲交付该车型。
2017年10月2日,特斯拉发外音书,第三季度将只可交付260台Model 3,而不是原策画的1500台。该公司声称,一面总装临蓐线必要比预期更长的调试时代。
马斯克曾外明说:“Model 3的车身工艺过于丰富,紧要影响了车辆自愿化临蓐的出力”。但这个外明格外惨白,由于这对待一经轻车熟途的古代车企来说,并不是什么难事。
2017年10月6日,征引特斯拉内部音书称,延迟交付的来由是良众新车正正在手工临蓐,而不是正在自愿线上临蓐。音书一出,越日特斯拉股价下跌4%,第三日一直暴跌6%。
随之而来的,是无间加深的质疑,环球6.3万名车主撤销订单。特斯拉的整车质料和品牌诺言直线消浸,来自股东和员工的投诉不足为奇。
同时又有无间加重的财政垂危:债务高企、评级下调、市值萎缩,一夜之间,特斯拉似乎将倾的大厦,正在风雨中飘摇。
倘使说一形式压铸技艺的设思,适宜特斯拉的永久愿景经营,那么“产能地狱”,则让特斯拉尤其顽固、坚强地创议了变革古代汽车工艺门途.统统组织:特斯拉若何完毕一体压铸技艺?
2015年12月,特斯拉从苹果挖来了顶级的铝合金专家查尔斯·柯伊曼(Charles Kuehmann),由其同时控制SpaceX龙飞船和特斯拉的资料工程团队。正在苹果任职光阴,柯伊曼及其团队开辟使用的APPLE WATCH铝合金资料,强度正在划一密度条目下,高于圭表铝合金60%。这足以阐述柯伊曼正在铝合金资料范围的身分。
特斯拉有了柯伊曼,很疾开辟出独家的用于一形式压铸技艺的铝合金配方,使得特斯拉的铝合金压铸零件,不乱性尤其优异,压铸后不必要热管制,可直接进入下一工序。
2019年7月,特斯拉发外新专利“汽车车架的众向车身一体成型锻制机和联系锻制门径”。此门径,将一套固定的模具安放正在核心,四套可能挪动的模具安放正在四个分歧倾向。可挪动的模具通过液压兴办分辩与核心固定好的模具贴合,他们联合酿成了一个紧闭的空腔。熔融形态的铝合金分辩从四个挪动模具上的浇筑口压入模具空腔,铝合金正在空腔内滚动、汇合,最终酿成了大型的一形式压铸组织零件。
远正在欧洲的意大利公司IDRA,压铸星空同盟成员,是高职能铸件及大型高科技压铸机范围的明星企业,1946年创办往后,继续为疾驰、宝马、奥迪、福特、克莱斯勒等车企供给大型零件的处理计划及压铸兴办。
2007年,因为金融垂危的影响,压铸行业市集萎缩,大型压铸兴办的订单更是寥寥,IDRA陷入财政窘境。随后,香港压铸巨头L.K.科技以350万欧元现金收购IDRA 70%的股份,一跃成为了天下最大的压铸临蓐商。
2009年,压铸行业资深打点职员里卡众·费拉里奥(Riccardo Ferrario)参预IDRA,并成为新任总司理。
新任股东和发动人的到来,不只使IDRA缓慢回到了行业环球排名的首位,也为IDRA今后的开展倾向指出了一条清朗大道。
源委深化调研,IDRA以为一形式的铝合金零件具备组织紧凑,变形量小、资料诈欺率高、不乱性好等特性,新能源汽车范围对轻质铝合金一体化零件的需求将会无间扩张。跟着技艺的进取和资料价值的消浸,铝合金的一体化压铸技艺具备大界限使用的前景。
而这,恰是IDRA的强项。IDRA集团是以决议一直阐述创修压铸组织件的技艺上风,向更大型的整车一形式压铸处理计划组织,资金和技艺齐备对准了对待OL系列大型卧式冷室压铸兴办的升级。
平台的有用尺寸2350mm*2350mm,作事台空间可能放下长宽高尺寸正在2米以内的任何零件。
6218吨的力是什么观点?举个例子,环球自重最大的运载火箭,美邦“阿波罗”登月应用的“土星5号”重型运载火箭,腾飞重量为3039吨,最大推力3408吨。
一形式压铸兴办,必要长时代、众频次、不乱、可控地输出6218吨的锁模力,正在及时监测模具内部的压力、温度等参数的同时,及时调剂压铸机以适宜模具的转折,对待兴办的央求可思而知。
天时,“产能地狱”的磨折,让特斯拉必需实行大界限的厘革,以巩固和古代车企的逐鹿上风。
地利,特斯拉这家03年才创办的“草创公司”,没有正在古代车企的老途上过分进入;以互联网头脑为主的员工组织,更容易变革;Space X可能供给巨大的技艺支柱。
人和,特斯拉的车身开辟形式正在IDRA的技艺加持下,酿成了从职员、兴办、资料到门径的流程闭环。正在冲破古代家当链打击的同时,特斯拉驾御了独有的供应链护城河。
2020年8月,特斯拉弗里蒙间谍厂兴办现场安置图片曝光。所用机型,恰是来自IDRA的OL6100CS大型一形式压铸兴办。
2021年3月16日,IDRA总司理里卡众·费拉里奥公布,他们一经得到了8000吨一形式压铸机的第一笔订单。毫无疑难,这一订单来自临蓐特斯拉Cybertruck的奥斯汀工场。
2021年5月17日,德邦压铸专家阿克塞尔·图尔克(Axel Turck)正在LinkedIn上分享了特斯拉Model Y的一形式压铸前机舱零件。自此,
前机舱总成和后地板总成,都采用一体压铸技艺开辟,中心由地板和电池集成为前地板总成(CTC),三个零件合拼构成特斯拉Model Y下车体总成。
炮火一经响起,本钱、质料、周期动作这场创修革命的正面疆场,将面对特斯拉最为横暴的冲击:
倘使来日压铸零件的使用界限进一步扩张,白车身总共采用一形式压铸工艺实行创修,那么全铝压铸白车身的重量将正在200-250kg。凭据压铸铝合金汽车零件供应商文灿股份的公示测算,目下铝合金供应价值大约为35元/kg,那么白车身的外面压铸本钱正在7000~8750元/台足下。
而同级别钢制车身的重量正在350-450kg,钢材供应价值根据18元/kg盘算推算,焊接创修本钱正在6300-8100元/台足下。
这阐述,全铝压铸车身与钢制车身的创修本钱相差不大,不过重量也许下降170kg足下,正在车身轻量化方面具有重大上风。
钢铝搀和车身制价正在 15,000~20,000元/台足下,全铝焊接白车身的创修本钱正在30,000元/台足下。
全铝压铸车身7000~8750元/台的制价,可一律碾压钢铝搀和车身和全铝焊接白车身的制价。
若整车总共采用一体压铸工艺,压铸机+辅机+模具的总投资约为7.1 亿元。
整车冲压工场需采购大型压力机组毗连冲压外笼盖件,上下料闭节采用自愿化呆板人完毕。兴办进入大约必要1.9亿元。
供应商冲压创修车身内部构件,平常采购小型压力机和中小型呆板完毕。兴办进入大约必要1.3亿元。
整车焊装厂的白车身焊接线台以上的大型工业呆板人众工位毗连焊接,兴办进入大约必要1.7亿元。
供应商焊接厂紧要将冲压成型的车身组织件小件焊接成组件或分总成,兴办进入大约必要0.3亿元。
那么古代冲焊工艺整车厂和零部件厂的总投资约5.2亿元。单车摊销用度5200元。
应用一体压铸技艺,单车本钱(创修本钱+兴办摊销本钱)约为14,100~15,850元;
应用古代冲焊技艺,单车本钱(创修本钱+兴办摊销本钱)约为12,000~13,300元。
通过盘算推算可知,以目前的市集价值,使用一体压铸技艺的单车本钱比应用古代冲焊技艺要高2350元足下。
不过,一体压铸车身可减重170kg足下,压铸全铝车身的资料诈欺率和资料接管诈欺率可能抵达95%以上,工场占地面积裁减30%,这些变革带来的本钱节俭,使得一形式压铸技艺具备了更大的技艺上风。
正在古代车身精度的管控编制中,“2毫米工程”被以为是汽车企业正在车身尺寸节制是否抵达邦际优秀水准的权衡圭表。也即是说,古代车身的尺寸精度必要抵达±1mm公差界限,可算是邦际优秀水准。
而正在自愿驾驶范围,车辆通过激光雷达、毫米波雷达、高清摄像甲等高精度丈量兴办完毕对待途况的探测和感知,为了保障丈量的精确性,这些兴办对待偏航角、俯仰角、滚转角的安置精度都有着极为苛刻的央求。
2021年5月18日,马斯克发外推特称,“下一代Model Y车型的精度,将以微米为单元,而不再是毫米”。
凭据呆板加工的精度等第,车、铣、刨、磨等数控加工工艺的精度正在IT11以内,都是微米级别。其它,平常零件正在压铸后,都邑再实行切确加工。是以咱们可能推断,来日Model Y的创修将采用一形式压铸+数控加工的计划实行创修。
数控加工技艺的加持,又将整车精度提拔至微米级别。特斯拉的计划,为激光雷达、毫米波雷达、高清摄像甲等高精度丈量装置的安置,供给了高效的处理计划。
正在古代汽车创修中,针对车身、外里饰、电器等专业的外观类零件,必要源委MB1、MB2、MB3三轮完婚,才气将零件固化不乱正在公差央求界限之内。
这项作事正在整车开辟流程中必要花消近6个月时代,属于周期长、作事量大、反复性高的作事。
以车身MB阶段的完婚为例,古代车身工程师必要对BIW每一个零件的打算工艺门途、供应商的临蓐工艺门途、兴办环境、零件资料、零件精度、包装物流以及到厂验收整改等全流程实行管控。
而一形式压铸零件的创修,由一块羽毛球场巨细的压铸岛,将本来主机厂内的冲压、焊装车间,主机厂外的供应商零部件临蓐场面,总共交换,物流流程总共撤销。
从上逛的采购分包、供应商定点,中逛的工装兴办开辟、零件全流程质料管控,下逛的焊接完婚、装车验证,统统营业总共被压铸单件的管控庖代。
MB完婚中车身所必要的周期将会缩短至1~2轮,基于车身的精度固化,希望减削3~4个月。倘使也许配合外里饰、电器等零件完婚的提前固化,那么车型迭代的速率也将疾速提拔。
正在智能驾驶范围,往往是硬件的迭代速率疾于整车的迭代速率,比方芯片搭载时会浮现云云一种外象:一辆整车经营时采用的是最优秀的盘算推算芯片,可当整车量产时这个算力的芯片一经掉队。
自愿驾驶芯片的迭代,意味着汽车功用的拓展。对应到车身上,即是硬件需求的安修饰、安置面产生转折,导致车身组织产生转折。这涉及到制型、碰撞、NVH等众方面的影响,是以车身组织一朝确定,后期思要高频更改的空间很小。这是掣肘车型迭代速率的一大来由。
而一形式压铸技艺的使用,希望进一步提拔车型的迭代速率,这对待特斯拉来说,将带来更大的市集影响力。
特斯拉架起的一体压铸技艺坚船利炮,正在本钱、质料、周期等闭节范围对古代车企酿成了有用冲击,倘使同级别车型没有更大上风外示,那么来日特斯拉的每一次行为,古代车企都将无法抵挡。
一形式压铸零件,组织丰富、创修用度高、企图周期长,更合用于定型产物的巨额量临蓐。使用了一形式后地板的Model Y和一形式下车体的Cybertruck,必需成立优异的销量成果或者开辟更众的同平台车型,才气阐述出一体零件的供应链上风,有用分摊压铸零件的创修本钱。
特斯拉创办18年往后上市的4款车型,均成为同级中的爆款产物。是以特斯拉新车型的市集认同度,统统人都不成小觑。尽管一款车型不敷告成,特斯拉也可能通过同平台产物的零件借用,进一步分摊一体压铸的创修本钱。
此时的制车新权势,与特斯拉有良众雷同之处,他们还没有酿成繁重的资产界限,包袱更轻,优化空间更大,具备疾速转型的轻飘身材。不过不像特斯拉有SpaceX龙飞船动作技艺储藏,年青的新权势企业技艺黑幕薄、识别经历少,更众的聚焦于自愿化、智能化等互联网范围。他们是否也许支配足够的转型资源,疾速跟进特斯拉的闪电行为?这是一项检验。
而古代车企目前的情况显得尤为尴尬。他们源委众年的开展,一经酿成了相对成熟的开辟编制,也都耗巨资搭修了独立的架构平台。四大工艺临蓐基地遍布天下,简单基地的产能创立都正在20万至50万辆。从冲压到焊装,从车身开辟到工装创修,从股东到策略供应商,雄伟的供应链和联系长处方,是否能给企业留出变革的空间?面临能够是推倒性的厘革,他们是否乐意冲破现有形式的管束,涅槃更生?
,行业渗入率将抵达90%。面临这一转折,是统统人疾速跟进、以减小特斯拉的炮火蹂躏?