[购车优惠] 汽车制造的世界尽头,就是一体压铸了?|技术流

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发表于 2022-5-18 13:56:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
文 | 嗷嗷胡
特斯拉引领的大型一体铸铝车身,渐渐有了“人传人”的趋势。
今年年初,奔驰发布了概念车EQXX,后车身采用了名为“BIONEQXX”的仿生结构设计,其本质正是大型一体化压铸铝合金部件。沃尔沃宣布将在接下来几年,投入约合人民币70亿元建造一座新的电动车工厂,重点便是生产大型压铸件的8000吨级压铸机。大众计划在2026年的Trinity项目中引入一体式压铸车身。

奔驰BIONEQXX

沃尔沃宣传片中出现的一体压铸后车身
国内车企行动得更快,蔚来今年即将交付的新车ET5,后下车身地板附近就采用了大尺寸的铸铝部件。高合、小鹏已经公开或半公开透露,正在研发引入类似特斯拉的大型一体压铸技术。由于李想本人不久前刚刚公开讨论并称赞过,理想大概也对一体压铸有些想法。连八字尚没一撇的小米汽车,最近也传出了大型压铸项目招标的消息。

之前在《您的Model Y,正在被“压”出来》中解释过,铸铝本身是汽车行业使用已久的成型工艺之一,铸造铝合金本身并没有什么稀奇;特斯拉在Model Y上的做法,重点在于用大尺寸的一体成型铸铝件,整体取代若干个连接部件。
另一种声音


与行业一片方兴未艾的积极向上形成对比,消费市场开始出现一些不一样的看法,或者说担忧。
今年2月,一则“28万特斯拉撞一下维修要花20万”的消息,一度登上了各大科技汽车媒体头条。一辆“苏B”牌照的Model Y在倒车时,不慎右后侧怼上了凸出的房屋墙壁。
由于撞击位置太靠外、重叠面太小,刚好避开了后防撞纵梁,并且撞上的是墙壁这样的不可溃缩障碍物,Model Y的损伤几乎是“直达”右后轮拱——而这里正是一体式压铸后车身的一部分。

天价维修费的原因也就很好理解了:由于后车身(底板)是单个一体式部件,虽然仅伤及右后侧,但横贯左右的大尺寸压铸部件只能整体更换。无论是从物料成本还是工时成本考量,这笔维修费用怎么都不会低。
巨额维修费用让消费者瞬间感受到了风险,20万元的维修价目单摆在那里,是任汽车博主们再怎么争辩“铸铝其实更经济”也无济于事的。随之而来的是对保险费用的担忧,尽管目前还没有哪家保险公司对使用了一体压铸车身的车型保费做区别对待。
暂且抛开售后维保方面的争议不谈,汽车行业对于一体式压铸技术的认同,也并非是铁板一块。宝马CEO齐普策去年就曾表示,不会追随特斯拉的所谓“Gigacasting”大型一体铸铝部件,因为他们认为这么做并不会带来经济效益上的好处。
德国慕尼黑工业大学成型技术与铸造工程系主任Wolfram Volk,今年初也提出了一些对于一体压铸的审慎看法。总的来讲,他认同大型化的一体式压铸部件是新颖、勇敢、富有创造性和吸引力的方案;但同时,也并没有如车企宣传中的,在成本效率方面有那么的神奇。
神奇,不是神话


无论是对维修成本的担忧,还是对优点效益的吹捧,都有些过了。
消费者对于天价维修单的惊恐是正常的,担心车辆保费提高也不无道理,毕竟“一次性更换小半个车身结构”是确实可能的——而常规车身通常不存在这种可能性。
但正如很多人解释过的,一体式铸铝部件的覆盖范围,通常在常规车身上也属于主体承力结构。换言之,如果常规车身发生事故到了同样的程度,即便不至于立刻报废,也大概率会严重影响车辆残值,俗称大事故车。
大家只看到了“28万特斯拉修车花20万”,然而常规车身倘若受到如此损伤,扣除自费4S店维修费用再计入车辆贬值,又能比“28万-20万”多到哪里去呢?
那么问题就变成了,你是更愿意支付更高维修费,或者承受更高保费,但车辆维修后能更接近事故之前,还是更愿意付出常规的维修费用,但接受车辆就此大幅度贬值呢?
不必急着回答,因为这本就不是一个有现成答案的问题。也许你自己已经有了偏向的选择,但你很难否认对于整个社会而言,这两个选择差异有别,却算不上有明显的优劣之分——至少现在还谈不上明朗。

与之类似的,对于一体压铸神奇效果的推崇,也开始有过誉之嫌。最广为流传的说法是,一体压铸通过减少连接工序,可以节省两三成的成本。
但包括齐普策和Wolfram Volk的说法都对这一点表示了谨慎怀疑,李想也表示“(特斯拉)不是为了降低成本,而是为了提高效率”。所谓动辄节省成本“20%-30%”,很可能没有将压铸工艺中的模具寿命、压铸机折旧摊销、废品原料损耗和能量损耗等复杂因素一并计算。
一体压铸当然完全有可能给车企提供一个降低成本的新“工具”,但首先这一效果不大可能是质的变化(比如凭空降低20%-30%);其次真正能够降低成本需要车企的合理规划和利用,或者说低成本优势并不是“随取随用的”。
哪怕取李想的结论,在效率方面,大尺寸的一体压铸也并非永远高效。像特斯拉Model Y那样大规模的单个压铸部件,显然失去了部件应用的灵活性,即不同车型几乎必定需要不同的模具。Model Y的后车身不可能用于Model X,甚至尺寸相仿的Model 3也难以直接适配。

显而易见,这带来了模具的沉没成本问题,只有像特斯拉那样在开发时就有足够信心能迅速获得规模化销量的车型(俗称爆款),才可能无视风险地引入大型一体压铸部件。这也解释了李想的理解,理想的目标就是“每10万打造一个爆款”。
但并不是所有厂商都有如此能力,如果无法预期大规模销量,则使用一体式压铸就难免要让单车分摊更多设备投入:要么抬高最终售价,要么挤压利润空间。
甚至不止是能力问题,汽车是一个(相对而言)整体集中度很低、选择自由度很高的市场。绝大部分大型车企,都同时提供动辄上十款车型,这会大大降低车企为每款车型“定制”大型压铸件的动机。特斯拉那样仅两款主销车型打天下的,反而才是特例。
据《汽车商业评论》援引某车企相关人士的观点,“一年卖不了5万台的车型这个分摊是很大的”。这个数字未必精准,但已经能说明问题:哪怕大型车企也不是每款车型都能做到年销5万,更不要说一些规模稍小的车企和新兴车企。
除了折旧摊销,即便生产多种车型的车企硬着头皮,专门为每款车型制造一体压铸部件的大型模具,更换模具以切换生产车型也会损失效率。Wolfram Volk就指出,由于压铸机模具必须在起重机辅助下垂直更换,100吨模具更换时间达10-12小时,而常规冲压工艺更换模具仅3分钟。
小部件组合必然更自由,大尺寸一体必定更受限。当大型一体化压铸部件取代众多零部件组合时,“不自由”就是难以避免的副产品。这并不一定是坏事,但确实制约了一体压铸工艺的大规模应用。特斯拉率先应用一体压铸技术,存在一定的偶然性和特例性。
世界是单向的吗?


本胡经常重复的:技术的发展演进是动态变化的,并不存在一旦形成便尘埃落定、绝对不可突破的壁垒。绝不是说当一体压铸技术到来,一切常规工艺车身就都落伍了,未使用一体压铸的车型性能就必然落后。
人们往往只把目光集中在最浅显易懂的一个点,而忽略了这个点之前之后的形势脉络,于是就将原因全部归结于那个点本身。那些脍炙人口的故事无不如此:“诺基亚倒下”如此,“iPhone崛起”如此,“一体压铸”如果最终成为未来,怕是也会如此。
但结果吻合不一定导向100%的因果相关。

宝马CEO齐普策对于特斯拉的大型一体压铸做法表示不信任,但实际上,宝马对于铸铝部件大型化同样很上心,只是做法不及Model Y那般极端。iX的前后车身都使用了铸铝部件,但没有到横跨左右车身的程度。
铸铝部件的大型化,需要免热处理铝合金材料为依托,以绕过大尺寸铸铝件热处理形变的难题。但即便特斯拉声称免热处理材料可以达到所需的性能,自然硬化铝合金相比于常规铝材或钢材,强度依然要明显更低。
这意味着要达到同等性能,大型铸铝部件可能需要增加厚度和重量,这会一定程度上抵消铸铝工艺带来的轻量化机会,重量优势被削减还伴随着原材料成本难因铸造工艺而受益(无法用更少铝材达成目标)。
之前的文章中,我们提到了铸铝工艺对压铸机吨位性能的要求。特斯拉之所以先引入铸铝后车身,最近才开始在德州工厂生产Model Y的铸铝前车身,一个重要原因是前车身重量明显更大,需要性能更高一个级别的压铸机。
再考虑到大型铸铝件需要免热处理材料,而免热处理会在强度上存在劣势,强度劣势又需要增加重量补强,而车头比车尾更加需要高强度……也就不难理解,为何车企们的“一体压铸梦”一上来都是从后车身起步。
前后车身用上压铸的先后顺序并不是重点,重点是因为这样一串原因,一体铸铝部件替换常规车身部件的应用范围是受限的,并不会“想换哪里换哪里”,更不必指望短时间内“全车整体压铸成型”。
如果再把以上全文汇总起来,对于整个汽车市场,一体压铸的应用范围也显然是受限的——要知道今天绝大部分汽车的车身材质,还是以钢为主甚至全钢。铝材对于经济型车都是稀罕物,更不要说铸铝,更加不要说大型的一体压铸部件。

在上世纪末本世纪初,全铝车身同样风靡一时,无论从当时的任何一个角度看,全铝车身都是必然的未来、都是“大势所趋”——一个今天听来无比耳熟的名词。然而今天的结果已经明了,以铝为主的混合材料车身才是答案,全铝只剩下极少数还在坚持。
但反过来讲,当初的判断也并没有错,人们看到了铝材的潜力,只是有人误以为它将会打满全场。今天的一体压铸也是如此,它是一个全新的事物,给了汽车生产以新的机会、新的方法、新的思考、新的自由;但视其为无短板无局限的六边形战士,仿若汽车生产工业的终极答案,也未免有些天真烂漫。
我们这一代人是被“过度简化叙事”洗脑的一代,我们听着“奥卡姆剃刀”长大,看着“第一性原则”崛起。仿佛这个世界上尽是单方向的不变真理,一旦悟出,大道至简,只需要闷头对准那个方向冲冲冲,就够了。
这简直是21世纪的赛博格物。
曾经我们认为互联网改变世界,今天我们发现是世界改变互联网;
曾经我们以为网线会消灭线下,今天我们发现肉身宅家是不可能;
曾经我们以为全球化不可逆转,今天……
无脑都能理解的单向化,从来不是世界的真实走向。如果轻易就有一个箭头般的单向指引,照着它走准不会错,只需努力无需思考,一路向北不必权衡,这个世界也未免太过轻松了,不是吗?
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