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文/黎明
來源/深途(ID:shentucar)
馬斯克不愧是營銷大師,在推銷完特斯拉汽車后,又開始向世界推銷他的工廠。
今年3月22日,特斯拉柏林工廠開業(yè),在極富科幻元素的儀式現(xiàn)場,馬斯克忍不住尬舞了一段,他對(duì)德國總理說:柏林工廠是該地區(qū)、德國、歐洲和世界的寶石。
4月7日,特斯拉得州超級(jí)工廠開業(yè),現(xiàn)場被搞成了一個(gè)大型牛仔派對(duì)。大量燈光秀、奧斯汀本地小吃、現(xiàn)場音樂,還有無人機(jī)表演。馬斯克邀請(qǐng)了1萬5千人參加,他戴著牛仔帽、墨鏡,穿著一身黑衣,駕駛著Roadster出場。他說,這是地球上見過的最先進(jìn)的汽車工廠之一。
汽車工廠,一個(gè)普通消費(fèi)者過去根本不會(huì)關(guān)心的存在,在馬斯克手里變成了一個(gè)產(chǎn)品。他為這個(gè)產(chǎn)品貼上了創(chuàng)新、科技、前沿的標(biāo)簽,連同特斯拉的汽車一塊對(duì)外兜售。這個(gè)策略目前看起來很成功,以至于特斯拉中國第二工廠的選址傳聞,都能上好幾次熱搜。
工廠中常被馬斯克拿來展示的,是一個(gè)叫作“一體化壓鑄機(jī)”的東西。這是一臺(tái)長19.5米、高5.3米、重410噸的巨型機(jī)器,占地有一個(gè)籃球場那么大。
2021年初以來,在特斯拉上海超級(jí)工廠生產(chǎn)的Model Y,都借助了這臺(tái)機(jī)器的力量。原本由70多個(gè)零件沖壓、焊接而成的Model Y后車架,被一體壓鑄成型,一步到位。這是一體化壓鑄技術(shù),首次被應(yīng)用到如此大規(guī)模的汽車零部件上。
生產(chǎn)流程被大大簡化,成本得到降低,效率還得到提高,馬斯克對(duì)這個(gè)“制造機(jī)器的機(jī)器”贊不絕口。他甚至用貶低Model 3的方式來吹捧它:Model 3的接縫如此差勁的根本原因,是沒有用我們最新的一體化壓鑄技術(shù)。
這聽起來的確讓人心潮澎湃。追捧、鼓吹這項(xiàng)技術(shù)的人多了起來,仿佛只要用上了這項(xiàng)技術(shù),就抓住了銷量騰飛的鑰匙。
特斯拉的中國學(xué)徒們,也紛紛采用一體化壓鑄技術(shù),蔚來、小鵬、理想、高合,甚至車還沒影的小米,都已經(jīng)開始布局。
不過,馬斯克沒說的是,要在工廠里布置這個(gè)機(jī)器,需要重新規(guī)劃產(chǎn)線,前期投資巨大,產(chǎn)量不大的車型無法分?jǐn)偝杀尽K粫?huì)說的是,一體成型的車架,在遭遇碰撞后很難維修,本來只是換個(gè)零部件的事,可能會(huì)變成整體報(bào)廢。
任何一個(gè)事物都會(huì)有正反兩面,一體化壓鑄技術(shù)也是如此。在馬斯克成為偶像、特斯拉封神的今天,普通人更應(yīng)該留一個(gè)心眼。被神話的“一體化壓鑄”,或許沒你想的那么完美。
“一體化壓鑄”的前世今生
一體化壓鑄,這個(gè)聽起來很生僻的技術(shù)名詞,其實(shí)原理很簡單。
基本步驟是:將金屬加熱熔化成液態(tài),用動(dòng)力擠壓澆入模具中,等金屬冷卻固化,就得到了符合模具形狀的零件,所謂一體成型。
鑄造的工藝非常古老,技術(shù)也很成熟。最早可以追溯到古代人們澆鑄青銅器,基本原理都是類似的。而壓鑄屬于鑄造的一種,多了個(gè)類似“注射器”打壓的過程,能夠一次性制造出更復(fù)雜、更立體的部件。
這項(xiàng)技術(shù)此前被應(yīng)用在各行各業(yè),包括汽車。比如奧迪A8的減震塔,就是鋁制的壓鑄件,取代了過去鋼制的焊接件。還有傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體、缸蓋、平衡軸殼體等零部件,也都用到了壓鑄工藝。
所以,特斯拉不是一體壓鑄技術(shù)的發(fā)明者,也不是最早將它應(yīng)用到汽車行業(yè)的開創(chuàng)者。
只不過,特斯拉在這項(xiàng)技術(shù)上做了一些創(chuàng)新,而且很大膽。Model Y的車架后底板,包括后車身底板、后輪拱、后橫縱梁在內(nèi),用一體式壓鑄技術(shù),直接做成了一個(gè)鑄鋁件,由原來的70多個(gè)零件,變成了一個(gè)超大零件。
特斯拉的開創(chuàng)性在于,將一體化壓鑄的應(yīng)用范圍,從較小的零部件,拓展到了體積超大的結(jié)構(gòu)件,而且還規(guī)模化量產(chǎn)了。
為此,特斯拉從中國公司力勁集團(tuán)手中,采購了大型壓鑄機(jī)Giga Press,鎖模力高達(dá)6000 噸。此前,行業(yè)里沒有如此高噸位的壓鑄機(jī)。現(xiàn)在,這個(gè)大家伙已經(jīng)進(jìn)入到特斯拉的加州、上海、得州、柏林四大工廠。
在特斯拉上海超級(jí)工廠里,溶解狀態(tài)的鋁水被注入到模具中,在6000噸的壓力下成型,直接變成一體式的Model Y車身后底板,然后被裝在國產(chǎn)版的Model Y上。
帶來的好處是顯而易見的。
比如縮短了生產(chǎn)線,減少了零部件數(shù)量,不再需要那么多機(jī)器和工人,大大縮短了制造時(shí)間,材料更好回收利用等。Model Y的制造時(shí)間從1-2小時(shí)縮短至不到2分鐘,占地面積節(jié)省了30%,生產(chǎn)工人減少200多個(gè)。特斯拉說,這可以給Model Y節(jié)省約20%的制造成本。
對(duì)于馬斯克而言,這還只是開始。
除了車架后底板,特斯拉未來還計(jì)劃采用一體化鑄造工藝生產(chǎn)前底板、電池殼等部件。按照馬斯克的計(jì)劃,如果這些能夠?qū)崿F(xiàn),將可以替代原來的370多個(gè)零部件,實(shí)現(xiàn)整車減重10%,續(xù)航提升14%。在美國得州工廠,特斯拉已經(jīng)開始生產(chǎn)一體成型的前底板。
總體而言,一項(xiàng)不是很新的技術(shù),被特斯拉玩出花來,創(chuàng)新性地用到了對(duì)的地方,這是它對(duì)汽車行業(yè)的貢獻(xiàn)。而且,特斯拉很好地抓住了汽車工業(yè)技術(shù)演進(jìn)的方向。
這些年汽車行業(yè)一直在推進(jìn)關(guān)鍵部件的集成化、輕量化。一體壓鑄車身帶來的最直接的變化,一是零件集成,二是鑄鋁減重。
中金公司研究部做過測算,以特斯拉Model Y磷酸鐵鋰電池60kWh為例,假設(shè)純電動(dòng)汽車整車重量能降低10%,平均續(xù)航里程將增加8%。若通過鋁替代鋼實(shí)現(xiàn)整車減重,同時(shí)保證續(xù)航里程不變,則對(duì)應(yīng)有望節(jié)省成本超過1.2萬元。
這對(duì)于電動(dòng)汽車而言,簡直是“真香警告”。這也是為什么跟進(jìn)一體化壓鑄技術(shù)的車企,大部分都是在布局電動(dòng)車型。
跟進(jìn)這項(xiàng)工藝的車企中,特斯拉是采取完全自供的方式,蔚來、理想、小米是外供,小鵬、大眾是自供+外供相結(jié)合,沃爾沃將在下一代純電車型上采用自供方式。未來還會(huì)有更多車企加入。
不是一勞永逸的萬能良方
一體化壓鑄的故事聽起來太美好了,尤其是在特斯拉的包裝和推銷之下。但事實(shí)上,它并非一勞永逸的萬能良方,也不一定適合所有車企。
首先是在成本降低上,它或許沒有馬斯克吹噓的那么明顯。
外界夸大了單個(gè)一體化壓鑄機(jī)對(duì)成本的削減作用,忽略了要讓這個(gè)龐然大物運(yùn)轉(zhuǎn)所需的周邊設(shè)備的成本。
除了壓鑄機(jī),還有壓鑄模具、熔煉爐、噴涂設(shè)備、拾取設(shè)備、冷卻設(shè)備、修邊機(jī)、輸送帶、油溫機(jī)、高真空設(shè)備等等,這些周邊設(shè)備和壓鑄機(jī)一塊組成一個(gè)壓鑄島。
的確,單個(gè)壓鑄機(jī)的成本不算太高。但維持整個(gè)壓鑄島運(yùn)轉(zhuǎn)的成本很高。
中金證券的報(bào)告指出:同樣年產(chǎn)10萬輛車,采用傳統(tǒng)沖壓-焊接工藝時(shí),沖壓+焊接環(huán)節(jié)的設(shè)備總投資約5.2億,全部采用一體壓鑄工藝,相對(duì)應(yīng)環(huán)節(jié)設(shè)備總投資為7.1億。總投入成本不僅沒有降低,反而還高出來不少。
其次在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上,也不是所有車企都準(zhǔn)備好了。
一體化壓鑄過程中有一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)——熱處理,只有通過熱處理才能減少氣泡。但熱處理中由于熱脹冷縮的存在,很容易導(dǎo)致材料變形,降低機(jī)械性能。而且,鑄鋁件的體積越大,熱處理的難度越大。而特斯拉的一體化壓鑄,正好是要生產(chǎn)超大體積的鑄鋁件。
這個(gè)矛盾困擾了行業(yè)很多年。企業(yè)的常規(guī)思路是,只生產(chǎn)小型的鑄鋁件,繞開大型件。但特斯拉不同,它選擇從源頭上著手,開發(fā)無需熱處理的新材料。
馬斯克在2015年從蘋果公司挖走了一個(gè)專家——查爾斯·柯伊曼,這是材料領(lǐng)域的大牛,Mac電腦的一體化鋁合金機(jī)身就是由他開發(fā)。在查爾斯·柯伊曼的加持下,特斯拉開發(fā)出新的鋁合金配方,才解決了免熱處理的難題。
并非所有車企的CEO都能挖到柯伊曼這樣的牛人,更不一定有能力開發(fā)出新型材料。現(xiàn)在國內(nèi)走在前列的是蔚來。
去年底,蔚來聲稱開發(fā)出了一體化壓鑄的免熱處理材料,將應(yīng)用在蔚來ET5的車身后底板相關(guān)部件上,這將是蔚來第一款采用一體化壓鑄工藝的車型。不過,這項(xiàng)技術(shù)是由鋁合金材料生產(chǎn)商帥翼馳和蔚來聯(lián)合開發(fā),具體效果如何還待市場檢驗(yàn)。
跟風(fēng)特斯拉使用一體化壓鑄技術(shù)的車企,背后要做的工作還有很多。
另外,要達(dá)到特斯拉那樣的應(yīng)用效果,要滿足很多前提條件。
比如,廢品率不能太高。壓鑄如此大體積的汽車零部件,導(dǎo)致設(shè)計(jì)工藝極其復(fù)雜,從沖型、排氣、冷卻的每一個(gè)環(huán)節(jié),都可能出現(xiàn)缺陷。這要求整個(gè)工藝流程非常穩(wěn)定,追求精益制造的極限。否則,壓鑄出來的就是一堆廢鋁。
更現(xiàn)實(shí)的一點(diǎn)是,被應(yīng)用的車得是爆款車型。
不論是沖壓,還是壓鑄,這些不同工藝的前期設(shè)備成本,最終要靠賣車來分?jǐn)偂鹘y(tǒng)的沖壓焊接工藝雖然流程分散,工種較多,但好在零件都是獨(dú)立的,靈活性很高,可以在不同車型之間自由組合。但一體化壓鑄不同,由于是一體成型,導(dǎo)致通用性很差,只能應(yīng)用于特定車型。如果對(duì)應(yīng)的車型賣不動(dòng),那配套設(shè)備的高昂成本就無法分?jǐn)偂?/p>
外界看到了特斯拉大型壓鑄機(jī)的強(qiáng)大威力,卻忽略了Model Y是“一出生就風(fēng)華正茂”的爆款車型。其他車企可以采購一大批一體化壓鑄設(shè)備,但不一定能推出一款爆款車型。
國內(nèi)的這么多造車新勢力,包括特斯拉的中國學(xué)徒們,去年銷量超過5萬的單一車型,只有理想ONE和小鵬P7,銷量超過10萬的,沒有。而Model Y的銷量接近17萬。
和高資本創(chuàng)始合伙人何宇華對(duì)深途說,一體化壓鑄工藝的實(shí)用性高,但是前期投入大,而且結(jié)構(gòu)化能力要求高,車企在跟進(jìn)時(shí),需要結(jié)合自己的預(yù)期銷售規(guī)模。
這是一項(xiàng)長期的巨額投資,牽一發(fā)而動(dòng)全身,需要考慮全局。
車主能不能得到實(shí)惠?
工廠永遠(yuǎn)在追求精益求精,也是技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室落地的地方。但最后為這些技術(shù)買單的普通消費(fèi)者,他們真正關(guān)心的問題是,這些看起來炫酷的新技術(shù),究竟給自己帶來了多大實(shí)惠。
車價(jià)便宜了是真的。
Model Y國產(chǎn)化之后,價(jià)格一降再降,去年最低降到跟Model 3差不多同一級(jí)別,這其中跟一體化壓鑄技術(shù)的應(yīng)用降低了成本不無關(guān)系。
但車更難維修了,維修費(fèi)更貴了,也是真的。
今年2月網(wǎng)傳一輛江蘇牌的特斯拉Model Y,在倒車時(shí)意外撞向了后方的墻體,導(dǎo)致車尾右側(cè)受損。保險(xiǎn)公司來現(xiàn)場拍了照片,估了20萬元的維修費(fèi),而這輛車才28萬元。“那這車還不如報(bào)廢了。”車主很無奈。
維修費(fèi)貴成天價(jià)的原因,正是特斯拉的一體化壓鑄工藝。這輛車在倒車時(shí),正好撞壞了一體成型的車架后底板,由于這是一整個(gè)零件,只能整體更換。
當(dāng)然,這并不是說特斯拉的車架一撞就壞。正常情況下,車架后底板在后防撞梁的保護(hù)下,是不會(huì)輕易被撞壞的。所以特斯拉在將零部件一體成型時(shí),是先從最隱蔽的后底板開始,而不是撞擊概率更高的前底板或其他部位。
只不過,這輛特斯拉的撞擊角度過于“刁鉆”,才出現(xiàn)了這種情況。但即便如此,車架后底板被撞壞的風(fēng)險(xiǎn)還是存在的。
對(duì)于特斯拉車主來說,特殊情形下,Model Y不僅修不起,也撞不起。
中保研在今年4月發(fā)布的碰撞測試成績,也許能從側(cè)面印證上述結(jié)論。
中保研一共測試了七款車型,包括特斯拉Model Y。測試成績用四個(gè)字母來評(píng)分:G(優(yōu)秀)、A(良好)、M(一般)、P(較差)。
特斯拉參加測試的是2021款標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航后輪驅(qū)動(dòng)版,這款車在“車內(nèi)成員安全指數(shù)”、“車外行人安全指數(shù)”、“車輛輔助安全指數(shù)”三個(gè)方面,均取得了G,但在“耐久性與維修經(jīng)濟(jì)性”上,卻拿到了一個(gè)P,是最差成績。
拆解來看,“耐久性與維修經(jīng)濟(jì)性”由四項(xiàng)構(gòu)成:“結(jié)構(gòu)耐撞性”為M,“碰撞兼容性”為A,“可維修性”和“維修經(jīng)濟(jì)性”都是P。所以拖了后腿的,就是“可維修性”和“維修經(jīng)濟(jì)性”這兩項(xiàng)指標(biāo)。
簡言之,這車不僅很難修,而且修起來還很貴。
很多人擔(dān)憂,隨著一體化壓鑄技術(shù)大范圍應(yīng)用,未來電動(dòng)車的保費(fèi)是不是會(huì)繼續(xù)上漲。
中怡保險(xiǎn)自動(dòng)駕駛風(fēng)險(xiǎn)解決方案專家余靜對(duì)深途分析,在車險(xiǎn)精算層面,的確是需要考慮出險(xiǎn)頻率以及出險(xiǎn)程度等因素,來考慮保費(fèi)充足度。對(duì)于車架后底板一體成型的工藝,在理賠端會(huì)造成理賠成本(出險(xiǎn)程度)的上升,因此會(huì)倒推影響未來的市場車險(xiǎn)定價(jià)。
特斯拉早已有所準(zhǔn)備。它已經(jīng)成立了自己的保險(xiǎn)公司,試圖從整車銷售到理賠成本,都把控在自己手里。
在馬斯克向外界展示的無人機(jī)拍攝的特斯拉工廠視頻中,那些大型壓鑄機(jī)的確是吸引人眼球的存在,這些機(jī)器造價(jià)高昂,最終還是要車主來買單。
馬斯克是個(gè)天才的發(fā)明家,堅(jiān)韌的創(chuàng)業(yè)者,也是個(gè)精明的商人。在特斯拉的工作表上,效率永遠(yuǎn)是擺在第一位的——用最短的時(shí)間,最低的成本,造最多的車,賺最多的錢,才是最大的現(xiàn)實(shí)主義。
無論如何,特斯拉毫無疑問推動(dòng)了汽車制造工藝的革新。它在汽車行業(yè)陳舊的技術(shù)工具箱中,增加了一個(gè)有趣的替代方案。這個(gè)方案帶來了技術(shù)的進(jìn)步,讓汽車工業(yè)又往前邁了一大步。
不過,在實(shí)際應(yīng)用中,它也沒有宣傳的那么神奇,不一定適合所有車企。人不應(yīng)該被神話,工具也是。