成本狂降40%,特斯拉一体化压铸真有这么神?

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发布时间:2024-05-10 05:55

不到两分钟的时间,自动化压铸岛伴随着重达410吨巨型机械产生的轰鸣,传统汽车生产所需冲压焊装的70多个零部件简化为一,进而一体化压铸成型。

而根据此前路透社的报道,特斯拉近期在一体化压铸技术上又迎来了新的突破,可实现对整个复杂车身底部实现一体化压铸。

近期,更有国内媒体爆料,该技术或将让特斯拉Model Y的成本狂降40%。此消息一出“一体化压铸”技术直接荣登神坛,国内汽车厂商纷纷跟进,相关企业股票也是一片大涨。

那么,特斯拉所谓的一体化压铸技术2.0,难道真有这么神吗?成本狂降40%之下,这还让其他车企怎么玩?

一体式压铸直接“封神”?

我们不妨先梳理一下该事件的始末,此事最早由上海证券报报道,原话是:“据特斯拉上海有限公司结构与热管理系统经理崔海伦介绍,该技术使成本也有非常明显的优势,车的后底板总成系统采用一体化压铸方式后,成本降低了40%。”

从该报道的原文不难看出,成本降低40%是没错,不过少了“后底板总成”这一定语。也就是说,一体化压铸确实能降本,但绝对没有某些报道中说的那么夸张。

其实,要说起来整车成本是一个非常广的概念,而一体化压铸只是诸多生产工艺中的一环,凭借一个技术工艺缩减40%整车成本,那就不是技术而是魔法了。

在一些业内人士看来,就算是丰田那套堪称“教科书”式的全套精益生产,多年工艺积累加上一定的品牌“渲染”,都不敢说达到30%的降本效应。而之所以有此类传言,这其中难免有某些营销号故意蹭热度的成分在。

那么问题也随之而来,抛却本次事件的“乌龙”成分,特斯拉这次的一体化压铸技术到底怎么样?

从概念上来说,相比传统的分散零部件制造和组装方式,一体化压铸技术可以将多个零部件合并为一个整体零件。这样做不仅可以提高生产效率,减少组装过程中的工序和时间,还可以降低零部件的重量和成本。

具体来看,现阶段的车底结构从原来的数百个零部件焊接拼合,进化到由前后结构件加上中间部分的三段式结构,这也是目前新能源车企的主流方案。而这次特斯拉的目标,则是把前后结构件加上中间部分的三段式结构,进一步整合为一体化结构。

从技术的角度来看,特斯拉的一体化压铸技术突破性在于,其应用了具有6000-9000吨夹紧压力的巨型压力机,用于一体化压铸Model Y车型的前部和后部车架结构。这种巨型压力机可以在一次压铸过程中将多个零部件合为一个整体,大大降低了生产成本。

同时,一体化压铸技术的应用还带来了其他一系列的好处。以Model Y车型为例,采用一体化压铸工艺后底板遭遇碰撞时,不会有因为存在焊点、焊缝遭受冲击而导致车体被撕裂的情况出现,能够提升车辆的安全性。此外,一体化压铸技术还可以有效地降低噪音和振动,提高车辆的驾驶舒适性。

据内部人士透露,使用一体化压铸技术后,车身系统节省重量超10%,同时得益于优化的结构设计以及材料回收利用成果,车的后底板总成系统采用一体化压铸方式后,成本降低了40%。

实际上早在2019年,特斯拉就提出了一体化压铸技术,并在次年应用于Model Y的后底板生产。彼时,特斯拉CEO马斯克就曾表示,特斯拉Model Y将采用一体化压铸后底板总成,可将下车体总成重量降低30%,制造成本下降40%。

特斯拉作为最早将一体化压铸技术用于车身件的主机厂,如今看来,至少从相关制造成本这一环来看,距离马斯克当初的预期已经非常接近。

成本压力下,多家车企入局

从今年开始,国内车市下行趋势显露,“价格战”逐步升级,没有“造血能力”的新势力品牌现在连生存本身都成了问题,盈利困境这个难题也就再次被置于公众的聚光灯之下。

可以预见,随着行业压力与技术危机的到来,造车新势力本就“捉襟见肘”的毛利率恐将继续承压。如何平衡好销量与毛利率关系,也将成为它们下一阶段的重要课题。

对此,汽车行业分析师王瑞认为,现阶段以20-50万电动车为主的新势力品牌,其降本能力需要实现飞跃,同时现金储备保持健康、营销策略也必须进行相应调整;而已经沦为三线品牌的边缘车企,它们徘徊在生死边缘,降价、被收购、做代工是它们的主要出路。

正是在这种价格战的背景之下,一体化压铸技术的突破不仅对汽车制造业具有缩减成本的重要意义,还为特斯拉带来了产品研发层面的竞速优势。

其实特斯拉上海工厂的这套技术,我们暂且称之为“一体化压铸技术2.0”,还不是最终版本。在今年3月的特斯拉投资者日上,马斯克还介绍了一套颠覆传统的“开箱工艺”(Unboxed Assembly Process)。它不遵循汽车行业通用的冲压、焊装、涂装、总装的四大工艺,而是把整车的零部件分成6个模块,每个模块单独生产完成后,再冲压组装车身,整个过程就像组装箱子,所以叫“开箱工艺”。

“开箱工艺”示意图

特斯拉表示,“开箱工艺”会让工厂制造人员减少40%,制造所需的空间和时间也将减少30%,组装费用降低到目前Model 3或Model Y的一半。值得注意的是“组装费用降低到一半”,而非“整车成本”。

据此前路透社报道,车底零部件压铸成型,就是“开箱工艺”的关键一步。依靠这项技术,特斯拉对于新车的研发周期也将大幅缩短。有消息人士称,特斯拉能够在18-24个月内,从头开始完成一款汽车的开发,而在此之前,车企对于一款新车的研发,多则七八年,少则需要三四年才能完成。

这项技术的应用使得特斯拉能够更快地研发新车型,并且降低了生产成本,有助于实现特斯拉的长期目标。而这一点,不管是对于囿于盈利困境的造车新势力,亦或是艰难转身的传统车企来说,无疑有着“致命”的吸引力。

结果也确实如此,目前从上游设备到下游整车,多家中国企业已经在这一创新产业链进行布局。在车企这边,特斯拉自然是最早一批一体化压铸技术的倡导者。随后蔚来、小鹏、理想、高合、长城、长安、吉利汽车、奔驰、沃尔沃等多家车企也开始竞相布局一体化压铸技术。

而在相关产业链上,由于汽车零部件材料从传统的低碳钢板向高强度材料,铝合金、镁合金等新型轻量材料转变。新材料的使用对机器人焊接、激光焊、柔性焊接生产线技术等新工艺技术提出了要求。以广东鸿图、文灿股份、爱柯迪、博俊科技、多利科技等多家上市公司,也在不同场合回应了有关各自公司一体化压铸业务进展问题。

也就是说,在特斯拉取得新进展的消息传来背后,一体化压铸工艺已经引发了车身制造的技术变革,俨然成为未来汽车制造业的重要趋势之一。

对于这项技术的前景,很多业内人士纷纷开启了“声援模式”。对此,德国管理咨询公司Berylls总监马丁·弗伦奇表示,丰田开拓并应用了几十年的生产系统被击倒了,特斯拉的Unbox流程将改变汽车生产方式。

而中国工程院院士丁文江也曾指出,包括新能源汽车在内的车身、底盘等大型结构件一体化、集成化压铸成型,将原本需要数十道铆接、冲压、焊接、锻造成型的复杂工艺化繁为简,减少加工工艺,减轻零件重量,实现成本降低,这也将成为行业发展的必然趋势。

维修经济性成“短板”

然而,趋势终究还是趋势,在现阶段的使用环境下,特斯拉的一体化压铸工艺也遭到了不少消费者质疑。

而争议的集中点则落在了维修成本上,有一部分消费者甚至认为:“特斯拉整车降价看似让利消费者,却需要用户忍受因为一体化压铸技术,带来碰撞后的天价维修费,纯属华而不实。”

实际上,网友对特斯拉天价维修费的调侃,起源于去年2月的一次碰撞事故。彼时,有位江苏牌照的Model Y车主在倒车时撞到墙角,导致车辆后车身受损。如果放在传统工艺的车型上该次碰撞并不算严重,却被特斯拉理赔人员告知,“后减震包撞坏了,维修费将近20万元”,要知道那时候新车可才28万元而已。

无独有偶,在中保研发布的中国保险汽车安全指数(C-IASI)测评中,Model Y 在各项安全测试中都获得了“优秀”的最高评价,唯独在耐撞性与维修经济性项目上,被打上了最低的“较差”成绩。

测试结果也很好地反映出了一体化压铸技术的“短板”固然可以提高车辆碰撞时的安全性,但一旦损坏车主的钱包可就要“遭罪”了。

对此,钛媒体App求证了特斯拉相关售后工作人员,“一般的小事故、小剐蹭并不会出现一体化压铸后底板损坏的情况,一旦出现要更换一体化压铸后底板的情况,那一定是重大事故。而这时候首先要考虑的是车上乘客的安全,而不是车辆维修费的高低。”

从如此“官方”的回答来看,对于一体化压铸造成的高额修复费用问题,目前最好的解决方法还是不要撞。

购买现阶段的一体化压铸车型,更像是车主一方的单向赌约:不撞,安心享受更低的入手价格;撞了,一面感谢一体压铸带来的安全加成,一面哭丧着脸承担高额的修复费用。

清华大学汽车工程系教授宋健此前就曾表示:“一体化压铸技术是一种很好的制造工艺,但也存在可修复性差的问题,一旦该部件受损就必须更换全新部件,维修费用相对传统工艺制造件更高。”

上文也讲过,此番特斯拉将一体化压铸进一步扩大,把三段式结构整合为一体化结构。在这种工艺之下,全车近乎于只有几个“大件”,一旦造成损坏或许将直接对整车造成影响,目前而言一体化压铸更像是某种利大于弊的“双刃剑”。

不过也有例外,比如极氪的蜻蜓一体化压铸是中段零件,可柔性适配不同车型。即便由于一些工艺的使用,让极氪的一体化压铸成本比特斯拉高,但解决一体压铸复用问题也能帮极氪省回来不少钱,也不失为一种解决之道。

“吨位”竞赛,相关技术仍有门槛

同时,一体化压铸还面临通用化很低的问题。要知道,一体化压铸需要一个“形状复杂的金属模具”,而“一体”的部分越多,相应的适配性就越低。就拿Model Y和Model 3来说,他们二者都无法通用一个模具,更遑论传统车企动辄几十款车型的复杂产品线了。

而一体化压铸技术的突破,还需要主机厂和设备公司之间的磨合,磨合的主体也就落到作为一体压铸技术核心的压铸机上。中国的力劲集团是特斯拉压铸机供应商,提供了6000吨级和9000吨级的Giga Press压铸机(直接采购商意德拉是力劲的子公司)。有媒体报道称,这款机器一台占地面积相当于1.5个羽毛球场,重达410吨,需要起重机帮忙更换模具,更换时间长达10小时。

放眼行业之内,现阶段极氪、高合等车企更是拥有7200吨级的压铸机,是国内量产最大吨位。极氪009也因此成为首搭全球量产最大一体化压铸后端铝车身的车型。 不过,在特斯拉使用其最新的9000吨位压铸机生产Cybertruck铸件后,此项排名又将发生转变。

根据专业人士测算,要实现整个车身底部一体化压铸,需要锁模力达16000吨的机器。作为参考,2022年9月,力劲集团与鸿图科技共同发布的12000吨级压铸机,是目前市场上锁模力最大的压铸机。

6000吨级压铸机Giga Press

也就是说,在未来很长一段时间,一体化压铸技术将走入压铸机“吨位”竞赛的角逐。同时,由于压铸机体型扩大,甚至还需要有扩建厂房等诉求,进一步抬高准入门槛。

我们不妨算一笔账,一台国产品牌7000吨的压铸机价格大约在6000-7000万元,使用寿命约15年;一体化压铸模具的价格在每套1000万元左右,需要定期进行更换,6000吨以上的超大型模具寿命在5万次左右,这还是在没算其他损耗和人工成本的前提下。

一般情况下,大型金属模具的整个设计过程需要花费约400万美元,而这一过程往往需要重复五六次甚至更多次才能达到完美状态。中金证券的研究报告指出,同样年产10万辆车,采用传统冲压焊接工艺时,设备总投资约5.2亿;全部采用一体化压铸工艺,相对应环节设备总投资为7.1亿。

换言之,现阶段一体化压铸技术最好还是一个模具,单种工况用到天荒地老最为省钱。

由此也带来一个问题,模具的相对固定也就意味着该技术只适用于极少数的爆款车型。再加上一体化压铸用的可是铝为原材料,这也就注定这项技术和主打中低端市场的车型无缘。

因此,这项技术的“受众”直指拥有中高端爆款车型的造车企业。这也是目前很多传统车企和资本市场虽然看好该技术的发展前景,但仍以观望策略为主的根本原因。

从长远的角度来看,业内对于模具问题的解决方案倾向于用3D打印。据路透社报道,马斯克为了将车身底部铸造成一个整体,求助了使用3D打印机用工业砂制作测试模具的公司。

消息人士称,砂型铸造的设计验证过程成本是目前所有方案中最低的一个,仅为金属原型的3%。在时间方面,使用砂性铸造的设计验证周期只需要2到3个月,而金属模具原型则需要半年到一年的时间。

当然,这些都是之后的事情了,不管是模具的低成本打造,还是压铸机吨位的升级都非朝夕之功。然而,现阶段的一体化压铸工艺,即使技术成本和售后存在一定问题,但对于车企来说已经具备足够的吸引力了,一旦实现规模化生产,其优点将完全大过于弊端。

据中银证券测算,到2025年,一体化压铸市场规模将达220亿元,4年复合增长率高达133%。也许,要完全实现一体化压铸技术的普遍使用可能还需要好几年时间。但可以预见,为了在日渐激烈的国内市场竞争活下来,一体化压铸技术带来的降本效益,未来将成为各大车企难以拒绝的“诱惑”。