一体大压铸,壁垒究竟有多高?

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发布时间:2024-12-15 01:11

一体化压铸,自动化压铸岛绝对是当下汽车行业的一个热词。

但其实,从2020年9月特斯拉首次提出一体化压铸的概念至今,也不过才刚刚三年,能用上一体化压铸工艺的车型,数量不仅少,而且价格不菲。

原因很简单,一体化压铸彻底颠覆了车身多个零件分别冲压、焊接的工艺流程,将数十个乃至上百个零件合而为一,是能够引发新一轮汽车制造革命的工艺。

当然,这样的工艺颠覆,就会意味着极高的技术含量和资金投入。如果传统车企想要加入一体化压铸,也必须要改变已经存在几十年的设备与流程。

所以,一体化压铸的门槛,是很高的。

但对于新进入汽车行业的小米而言,它却没有这种顾虑,反而是这种既有颠覆,又有门槛,技术投入、资金投入、创新投入都非常巨大的工艺,特别符合小米汽车的定位。

2023年12月26日,问界M9上市,采用当时量产车中最大的9000吨级一体化压铸技术。

但仅仅过了两天,这个纪录就被小米打破,小米发布了9100吨级的超级大压铸技术——Xiaomi HyperCasting。但其实,9100吨这个数字,远不是小米超级大压铸技术的核心壁垒。

真正的壁垒,来自于小米在一体化压铸领域的know-how。

小米为什么要自研一体化压铸?

电动汽车与一体化压铸,是一对共生共荣的"兄弟"。一体化压铸,为电动车带来诸多产品力与体验上的优势;而电动车的快速发展,也让一体化压铸找到了它最适合的应用场景。

对于用户而言,也许他们不了解车身结构,也看不到藏在车身外表里面的工艺。但是他们对电动汽车的要求一定有:低能耗、高安全性、高可靠性的要求,甚至还有下好订单后能尽快拿到车的急迫。而这些,恰恰就是一体化压铸在电动汽车上的价值所在。

相比传统车身制造工艺,一体化压铸大幅减少了车身的零件数量和连接焊点数量。由此,车身减了重,电动车的能耗得以降低;车身的强度增加,电动车的安全性能够得到显著提升;生产流程简化、效率提升,电动车的制造周期就会缩短,用户也能够更快拿到车。

一体化压铸是一项能够切切实实创造用户价值的创新工艺,也一定是电动车上无可争议的大趋势。

目前汽车行业中,绝大部分车企并不具备生产一体化压铸件的能力,如果他们想引入这项工艺,通常会采用技术成熟的供应商外供的方式。

但是,因为性能、效率与成本优势,一体化压铸又会成为电动汽车制造的核心工艺,车企将其掌握在自己手中,绝对是具备战略意义的行为。也只有把一体化压铸抓在手里,才能最大程度将技术优势转化为用户体验的价值。

所以,哪怕困难再大,小米汽车坚定地要自己来干这件事情。

小米究竟自研了什么?

当小米决定自研一体化压铸后,摆在小米面前的有两大难题。

第一,是构建由高锁模力的一体压铸机设备为核心的制造体系;第二,是适合一体化压铸的合金选型。

首先是压铸制造体系。

压铸机是压铸工艺最核心的设备,而锁模力则是压铸机首先确定的因素,也就是给压铸磨具的锁紧力。压铸件的尺寸越大,相应需要的锁模力也就越高。

特斯拉采用的一体压铸机,锁模力是6000吨级别。但是小米所设计的压铸件,比特斯拉的要大17%,6000吨级别难以满足小米的需求。所以,小米最终选择定制了9100吨级的压铸机,去压铸一体化的后地板。

其实,现在汽车行业已经开始卷锁模力的吨位,2024年12000吨级乃至更高指标的压铸机也会在汽车行业应用。但是压铸机吨位应当和铸件的设计紧密相关,也需要平衡性能需求与成本控制,并不是一件以数字大小论英雄的事情。

所以,小米并没有把太多的精力,放在这个9100吨级上,而是在定制压铸机的基础上,做了一件更有技术含量的事情——自研了整套压铸岛流水线。

压铸机就好比是航母,但想要航母真正具备战斗力,更重要的是要形成航母战斗群。而小米自研的这一套设备集群系统,就是航母战斗群。

这套占地面积有两个篮球场的设备集群里,一共有60台设备,控制433个工艺参数,全套流程和标准,都是小米自主制定、自主掌握。其中最值得一提的,是小米自研的视觉大模型质量判定系统,可以在2秒内完成压铸件的质量检测,是人工效率的10倍之多。

然后是材料选型。

一体化压铸的零部件,有着复杂的曲面构型和结构尺寸轮廓,传统的热处理带来的热胀冷缩,很容易引发零部件尺寸变形或者表面裂纹,导致产品良率急剧降低。所以,一体压铸一定是和免热处理材料相生相伴,为一体压铸研发专属合金材料,才能达到更高的良率和更好的性能,一体压铸的优势才能体现出来。

而这个免热处理的材料配方,自然就是一体化压铸工艺中,小米需要掌握的另一项极为重要的核心技术——压铸合金。

为此,小米的材料团队和国家级材料重点实验室合作,将AI与材料学紧密结合,自研出一套多元材料AI仿真系统,可以模拟出不同材料配方组合的性能。

经过1016万次的模拟仿真实验,小米最终筛选出一组兼顾强度、韧性和稳定性的合金,小米把它命名为“小米泰坦合金”。

而这也意味着,小米与特斯拉一道,成为了目前世界唯二自主设计大压铸集群+材料的汽车制造商。

通过设备集群和材料的自研突破,小米几乎完成了大压铸产业链里所有环节的自主掌握。而在小米首款车型SU7上,小米成功地打造了72合1的一体化压铸后地板,焊点减少840个,重量减轻17%,生产工时只需要原本的一半左右,如此坚固的一体化后底板,使得整车刚度能够突破51000Nm/deg,这相当于传统油车的两倍。

这种级别的压铸件,以往只出现在大尺寸的SUV或者MPV上,而小米第一次在轿车上实现了后地板的一体化。

在这个汽车变革的时代里,很多新技术、新工艺都处于探索中,没有哪个供应商能够解决所有问题,或者能轻松满足汽车厂商的要求。尤其是对于小米这种对硬核创新技术极为看重的企业而言,很多事情都必须要自己亲自下场,通过自研掌握know-how,才能做出人无我有、人有我优的成果。

一体化压铸,怎样让用户满意?

2022年,特斯拉一则“天价维修费”的新闻登上热搜,车主在倒车时不小心撞到了墙角,原以为只是简单的磕碰事故,事故鉴定后发现一体压铸的后减震包受到冲击,维修费高达20万元。

也许一个行业专家,可以用一万句话说出一体化压铸的千般优点,但是唯独维修成本高,是消费者难以接受的致命缺点。

如果简单的擦碰,就会产生天价维修费,有多少用户愿意为之买单?如果一家汽车厂商只做了一体化压铸,却没有为降低维修成本考虑,也很容易被消费者打上“割韭菜”的印象标签。

显然,这并不符合小米公司一向对用户的价值观。

而为了解决一体化压铸部件遭遇碰撞后必须要整体更换的问题,小米在一体化压铸后地板独创了三段式分区碰撞策略——从后向前分别设计了可拆的低速溃缩区和中高速溃缩区。

这样设计后,如果后端发生低速碰撞,后防撞梁及吸能盒首先产生变形,只需更换低速溃缩区的零部件即可,从而降低维修成本。而如果发生中高速后碰撞,挤出铝安装梁会通过形变参与到吸能中,确保大压铸件不受到碰撞影响,同样是为维修成本考虑。

那么,这样的三段式后地板设计,在大压铸件不被损坏的前提下,能够承受多高速度的后碰标准呢?小米给出的答案,是90km/h。也就是说,当同向行驶的两辆车相对速度在90km/h以内,发生后碰撞时,用户都不必为大压铸件的成本买单。这一速度,不仅超过了全球的最高标准,在现实生活中也极少能够遇到两车相对速度如此之高的场景。

所以,或许一体化压铸工艺在行业人士看来非常先进,但从先进到用户满意,中间需要跨越无数个用户思维。降低维修成本,就是其中重要的一环。而小米虽然在汽车行业是初出茅庐的新人,但论用户思维却早已是多年深耕的老手。在全自研的流程工艺与材料的基础上,小米的用户思维,让他对一体化压铸的思考,比很多人想象中要更加的全面。

或许有些人觉得小米并没有经历汽车行业的复杂性,但从一体化压铸这件“小事”上,我们足以看出小米有能力去“管理”这种复杂性。因为作为一个跨界而来的玩家,小米最难能可贵的,就是既能坚守汽车产业百年来固有的一些规律,才能将自己在消费科技领域积累而来的思想与方法论,应用到汽车产业如今的变革中。

写在最后

小米从手机行业跨入汽车行业,远不只是说要给市场多造一台车。

当我们今天看完小米在一体化压铸工艺上的投入,由此以小见大,我们有理由相信小米是在用自己的能力去赋能制造业,带动整个产业链的技术创新与进步。

小米选择用一场技术发布会,正式开启小米汽车面向市场的征程,既是向行业传递自己的造车理念,也是向市场传递自己的造车信心,更是给所有的用户传递了一种责任感。

当所有人都在关心小米造出的车,如何好看、好开、有科技、有智能、有生态时,小米同样在那些表面看不到的地方,通过深耕自研、掌握核心技术,给用户提供一份安全、一份可靠、一份安心。