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汽车制造的尽头是一体压铸?错!它还不够完美

浏览 时间 2024-07-27 作者 pg电子下载平台

  汽车公司的宿命是减少相关成本。20世纪末,丰田的创新实现了全球化,21世纪初中国加入WTO带来的市场开放使中国和跨国汽车公司受益匪浅。2015在大众丑闻发生后,突然转向电动汽车成为话题,电池费用占汽车总成本40%,因此一直要求进行生产技术革新。其代表性的就是一体压铸工艺,是以千兆压力机为基础的新生产方式。目前特斯拉,极氪,问界,小鹏,小米等很多汽车品牌都已经宣布,使用一体压铸。

  关于一体压铸,不同的企业有不同的叫法,有的叫Giga Casting,有的叫Mega Casting,有的叫Hypercasting。为何会有不同,是因为字面意义上对“千兆”和“兆”的用词差异。

  但是从技术上,都是使用夹紧力大的压铸机形成金属零件的技术。一般的解释是,使用夹紧力在6000 吨力(约58.8 MN)以上的大型压铸机进行成型。用于成形的材料主要是铝合金,而不是钢铁。也就是说,为了将铝制的大型零件制作成压铸而开发的加工技术,就是千兆压铸。

  Giga Casting始于特斯拉的埃隆[gf]2022[/gf]马斯克希望简化焊接100多个钣金件的想法。向相关行业试探了可能性,其中意大利压铸机制造商IDRA能够给大家提供很高的夹紧力,因此能向特斯拉提供6000吨压铸机。

  在此基础上,特斯拉于2020年开始生产Model Y的后置模块。此后,丰田现代汽车集团分别使用Gigapress和Hypercasting等术语进行发展。

  丰田的Gigacast通过熔化的铝,一下子冷却并凝固,从摄氏700度至250度。通过这一种方式,将86个零部件减少到一个,原先需要33个工厂生产的零件组装的车尾部分,现在大约3分钟就能完成。

  与特斯拉分为6个不同,丰田计划将车身分为前部、中部、后部3个部分,前后部分用Gigacast技术。也就是说,减少模块数量,提高效率。丰田计划在引进Gigacast的基础上,利用丰田生产方式(TPS),削减工程浪费。其主要内容是,通过取消传送带或引进数字制造,将开发费用和工厂投资减少一半。

  前半部分将91个零件减少为一个,51个工序也减少为一个工序。丰田将其命名为自主推进组装线。自主推进装配线的优点是提高布局自由度、降低投资所需成本、缩短批量生产的启动时间。他强调,模具更换时间从原来的24小时减少到约20分钟,这比特斯拉还快。

  现代汽车集团使用的不是Giga casting,而是Hypercasting一词。这是为了强调多功能的概念。其特点是比Gigacast更集成。

  现代汽车的立场是,与特斯拉丰田不同,将车身分为6个或3个,取决于各个工厂的环境。在大框架下,制造工程的自动化很重要。正如特斯拉提到的,最终能轻松实现无人生产。当然,虽然现在还是想象中的概念,但全世界汽车公司的动向似乎没有太大区别。

  汽车公司的生产工序大致由冲压、焊装、涂装、总装线组成。冲压、涂装、焊装已大部分实现自动化。依据公司的不同,只有组装线%的人工完成。但是就像特斯拉丰田提到的那样,如果在其组装线上失去了传送系统,并投入相应的生产技术,时间将快速缩短,从而节省成本。

  现代汽车预计将采用部分螺栓组装的方法,而不是将前后部分车身整体铸造成一块。此外,由于用铝铸造整体时可能会有成本负担,因此正在研究使用钢技术的问题。虽然还没有得出确切的结果,但最大限度地利用此前积累的经验,确保最终产品没有问题。

  千兆铸造是将铝合金材料加热成熔融金属,然后高压浇注到模具中。熔融金属冷却硬化后打开模具取出,就可以获得大型一体成型品。成型产品有EV车身下部、电池壳、电动车轴壳等车身零部件。

  它的优点是可以一次成型复杂形状的大型零件。特斯拉在Model Y使用之后,将原来Model 3的171个零部件数量减少到了2个。丰田也计划将后置模块从86个减少到1个,前端模块从91个减少到1个。

  Giga casting的优点是以一体成型,强度和刚性也会提高。利用该功能能提高车身的行驶性能。在生产方面也有好处。特斯拉声称,一台千兆压力机能够大大减少300台焊接机器人的数量,工厂将变得更小。因此,我们大家都认为这有几率会使成本降低20%至40%。

  但是,有的人觉得,Giga casting 压力机的价格很高,而且在实际生产中广泛采用它是有局限性的。这是因为与特斯拉不同,其它整车企业具有更广泛的产品线,价格高低也差距很大。

  因此,一体压铸的缺点是生产数量只能限定在很多特定等级的车型上。这就是特斯拉无法经常更换车型或扩大车型阵容的原因。

  另外,现代汽车集团即使没用一体压铸,也能轻松实现低成本。比如说从2023年11月中国市场开始推出起亚EV5,今年年初将推出欧洲市场用EV4。EV5的价格为2.2万美元,EV4的价格预计在3万美元以下。这在某种程度上预示着即使不使用千兆压力机,也有一定的可能采用了减少相关成本的生产技术。

  如果引进Gigacast,确实可以大幅削减零部件数量。但是材料费会因为从钢板变成铝合金而提高。而且,实际上要想成型产品,光购买千兆冲压机主机是不够的。还需要喷射熔炉或喷头、搬运机器人、模具的温度调节器等周边设备。

  此外,为了在千兆压力机上安装或分离120吨重的模具,还需要非常坚固的起重机。这个费用不菲。此外,压铸机的运营也需要很多时间和努力,人员培训也不会简单。

  由于Giga Casting是一体式组装的,因此对于特定部分受损时要换掉整体的情况,目前还没有确定替代方案,所以会出现小事故,大维修的情况。目前一体压铸只突出了工程效率等生产性方面。这也使特斯拉无法像现有汽车公司一样,在车型改款换代时只能小修小改。无法完全改变车身设计,千兆冲压方式无论在技术上还是在产业上都没有正真获得完全验证。

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