![]() 一體化壓鑄技術,是將原本設計中需要組裝的數十個甚至上百個零件,經重新設計、高度集成,利用超大噸位壓鑄機,通過先進壓鑄工藝,一體成形為一個超大尺寸的鋁制部件,實現原有功能的一項技術。自特斯拉首次應用以來,一體化壓鑄技術在汽車中的應用越來越多,多家主機廠紛紛采用,本文來了解一下。 一、特斯拉 “一體式壓鑄技術可以讓特斯拉造新車像造玩具車。”特斯拉CEO馬斯克曾這樣形容一體化壓鑄工藝。特斯拉屬于壓鑄車身的鼻祖了,是一體化壓鑄在汽車領域的開創與引領者。率先用于Model Y的整個后部車體,通過將鋁液壓入6000T壓鑄機內,包括防撞鋼梁在內,實現一體壓鑄成型,鑄造零件數量驟減。
圖 Model Y的鋁鑄件,超級大的鋁合金車體鑄件
圖 零部件數量驟減 Cybertruck沿用了Model Y的一體化方案即前機艙+后車身地板。
二、小米 小米的第一款車小米SU7采用了全自研“一體化大壓鑄技術”。整個壓鑄的關鍵流程可以分解成4步: 熔煉原材料,保持品質、溫度的情況下精確定量供應鋁液; 9100噸壓鑄機和閉環溫控設備集群,保證產品瞬間壓射成型; 100秒左右完成產品多工序、自動化處理,完成生產; 對產品進行質量檢測。
小米完成了大壓鑄全套流程及標準自研:包括60個設備,并能精密控制433個壓鑄工藝參數。 可以看到,在行業前沿的大壓鑄技術方面,小米研發制造的超級大壓鑄的最大鎖模力達到9100噸,超過了特斯拉上海工廠的6000噸,也超過特斯拉美國工廠的9000噸。
除此之外,小米自研高強高韌免熱處理環保壓鑄材料“泰坦合金”,已經運用于小米SU7 車型 “72 合一”一體化壓鑄后地板中,該車型配備三段式后地板,相比傳統壓鑄技術“焊接點減少 840 處、車內降噪能力提升 2dB、重量減輕 17%”,壽命 200 萬公里以上,并能夠實現較強的防撞能力。
三、極氪 極氪一體化壓鑄車間擁有全球首個大型一體化壓鑄L4級智慧產線。實現“透明、敏捷、智能”生產產線綜合效率提升30%,能耗降低10%,良品率高達92%,產線自動化率達到100%。
極氪采用多段抽真空技術,降低填充阻力,減少壓鑄件孔隙率,讓生產的壓鑄件更密實;同時通過X光3D透視自動識別軟件,能實現自識別、自反饋、自優化工藝參數,識別準確率99%以上。
極氪在2021年量產交付了其旗艦MPV極氪009,該車型大膽采用了一體化壓鑄后端鋁車身,這也是迄今為止量產最大的一體化后車身,該部件是直接壓鑄成一個車尾大零件的后端鋁車身,在工藝上減少了80個零部件、近800焊接點,生產效率提升60%,同時減重16%,變形量減少16%、彎曲剛度提升11%等。
之后在2023年,發布了車身中段一體式壓鑄結構,將其中段一體式壓鑄結構稱為“蜻蜓結構”,使用7200T的壓鑄機,使得整體減少了16個部件、66個連接點,整車減重7%,座椅安裝點剛度平均提升18%,具有可變延伸設計。
另外,在維修性上,極氪也給出了方案:四段式碰撞分區策略。增加了可維修替換結構,即使發生碰撞也可以減少維修成本。
四、小鵬 小鵬汽車已經實現了一體化壓鑄技術的量產應用。體現在小鵬G6和X9 MPV兩款車上。 小鵬G6采用前后一體式鋁壓鑄車身,使用12000噸級壓鑄機壓鑄,前后一體壓鑄集成零件數161個,零部件整合減輕了車身重量,比傳統鋼車身減重約17%;整車扭轉剛度大幅提升至41600N·m/deg。 小鵬X9中后地板使用了全球最大量產12000噸的壓鑄機,集成了167個零件,相比傳統車身結構減19%。碰撞變形量減少20%,彎曲剛度提升40%,整車后部整體強度相比傳統設計強度提升30%以上,并能達到46000N·m/deg整車扭轉剛度。
圖 小鵬G6前后一體化鑄造件
圖 小鵬X9 前后一體化壓鑄件 目前,它已經采用了3個不同噸位的壓鑄機來生產不同的產品,具體為:7000噸級壓鑄機用來壓鑄X9的前艙部,12000噸級壓鑄用來壓鑄X9后地板部分以及G6的前后車身件,16000噸級壓鑄單元正在安裝,后續將用來生產電池包部件。 五、哪吒 在一體壓鑄領域,在去年年末就與力勁集團共同研發全球最大的20000+噸壓鑄設備,實現B級車底盤制造等更大尺寸領域的一體化壓鑄。壓鑄單個零件尺寸最大可達5㎡,超100個零件合為1個零件,減重15%,減少3000多個連接點,減少近百個工序,減少幾十甚至上百工人,減少約150臺機器人。
哪吒在2023年8月21號發布了浩智戰略,其中的滑板底盤很重要的一個技術就是一體化壓鑄,采用的也是前機艙一體化+后車地板一體化的方案。
六、理想 理想汽車首款純電車型MEGA,采用了一體化壓鑄技術,采用免熱處理一體壓鑄車身結構,將包括后縱梁、底板連接板、梁內加強板、后輪罩內板等40多個零件的后底板骨架整合為1件,減少了幾百個焊接點,打造出大型一體式壓鑄后端鋁車身,重量減輕了20%。
理想采用的是對后地板骨架進行了一體化壓鑄(即分體式的),因此它在集成(零部件減少,連接點減少)上是偏弱。
七、蔚來 蔚來ES8采用前后端一體鑄鋁車身,采用8800噸壓鑄機,后部則是一體式壓鑄件將31個零件集成一個。
而蔚來ET5則是蔚來首個采用一體化壓鑄的車型,將車身零部件數量由原來的54個集成為1個,生產時間縮短多達60%,車身后地板重量將降低30%,約13公斤,后備箱空間增加11L,整車抗扭剛度提升了10%,達到了34000 N.m/deg。
八、問界 問界M9采用了“玄武車身”設計,后地板、前機艙總成等零件均使用一體化壓鑄,采用9000噸一體化壓鑄機,這使得原本222個的車身零件銳減至僅僅10個,零部件數量下降95%,部件連接點數量減少1440個,下降幅度達到驚人的70%,扭轉變形剛度提高23%。從而顯著提升了車身的整體剛性和安全性。
九、大眾 在今年年初,大眾宣布,在位于德國卡塞爾的大眾集團零部件生產基地,設立超大型鑄件技術開發中心,加快“一體化壓鑄技術”的應用推廣。超大型鑄件,也被稱為大型一體化壓鑄件,被認為是該集團未來純電動汽車(平臺)結構件的關鍵技術。
圖 大眾在卡塞爾開設超大型鑄件技術開發中心 其實早在2022年5月,大眾汽車就試制出首個后車身一體式鋁壓鑄件樣件。該鋁壓鑄樣件采用4400噸壓鑄機生產,為SSP平臺開發,取代約30多個零部件,可以減重10kg。
十、東風 近日,東風汽車在第二十屆中國汽車產業發展(泰達)國際論壇上透露,東風即將成為實現16000T一體化壓鑄設備的整車廠。
圖 16000T超大型壓鑄機 為推進這一技術的應用,東風汽車已啟動了一體化壓鑄產業化建設項目。該項目通過廠中廠建設模式,打造一個占地56939平方米(約85.4畝)、建筑面積約48350平方米的一體化壓鑄聯合廠房。其中一期工程將建設兩條萬噸級壓鑄生產線,預計每年可生產20萬件一體化壓鑄件。值得一提的是,東風汽車已聯合開發出了一體化壓鑄樣件,實現了汽車車身的一體化設計和制造。
十一、豐田 豐田在2023年就已經公開了其開發的車身一體壓鑄成型技術。旨在進一步降低生產工序和成本,從而在難以通過傳統制造方式盈利的電動車領域提高利潤。
據豐田方面介紹,在使用一體壓鑄技術之前,一個完整的車身后部需要約86個不同的零部件,并且需要經過33個獨立的工序來組裝。這一復雜的過程通常需要數小時來完成,在應用一體壓鑄工藝后,車身后部只需一個單一的零部件和一個簡單的工序。豐田計劃進一步縮短時間,將工序縮短至約3分鐘。 據近日消息,豐田汽車最快將于今年在日本的一家工廠安裝一臺巨型一體化壓鑄設備,旨在降低電動汽車的生產成本。 根據豐田的計劃,最初其將使用一體化壓鑄生產即將于2026年推出的雷克薩斯下一代電動汽車LF-ZC。據悉,豐田汽車將使用一體化壓鑄設備對電動汽車零部件進行原型化生產,而非大規模生產。豐田將評估這項技術是否會減少零部件的數量、工藝流程,以及是否能讓電動汽車的重量更輕。
十二、長安 近期,長安汽車攜手華為、聯通等頂尖企業,在重慶市渝北區成功打造了全域5G數智AI柔性超級工廠——長安汽車數智工廠。工廠配備了4套7700噸的大型壓鑄島,實現了熔化、壓鑄、后處理、機加、裝配五大工藝的全自動化生產。長安啟源E07車型采用了前、后一體化壓鑄工藝,成功將163個零部件集成為2個零部件,整車重量降低了20%,鑄件時間僅需110秒。同時,該車型還首創了一模兩件的壓鑄工藝,實現了保險杠件和一體壓鑄件的分開設計,通過機械結構緩連,確保汽車在常規碰撞中不會損傷一體鑄件,從而降低了碰撞后的維護費用。
十三、沃爾沃 在今年年中,沃爾沃宣布將在2026年推出全新車型EX60,這款車型將采用一體式鑄造工藝。目前沃爾沃汽車瑞典工廠的8400T超大型壓鑄單元已投入生產。布勒公司稱,該設備已于今年二月中旬生產了第一批一體化壓鑄件。沃爾沃引進的該超大型壓鑄單元用于生產其下一代電動汽車的后車身底板(或稱“后底板”)。完全投產后,每年可生產200,000多件一體化壓鑄件。
早在2022年年初,沃爾沃就宣布將投資100 億克朗對位于瑞典的Torslanda工廠進行升級,其中關鍵一項就是引入了大型鋁制部件的鑄造工藝,主要是生產底盤后部的部件。
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