科技猎被神话的“一体压铸”，和马斯克没说的秘密
被神话的“一体压铸”，和马斯克没说的秘密
深途
· 刚刚
别被马斯克带偏了。
图片来源@视觉中国
文 | 深途，作者 | 黎明，编辑 | 艾小佳
马斯克不愧是营销大师，在推销完特斯拉汽车后，又开始向世界推销他的工厂。
今年3月22日，特斯拉柏林工厂开业，在极富科幻元素的仪式现场，马斯克忍不住尬舞了一段，他对德国总理说：柏林工厂是该地区、德国、欧洲和世界的宝石。
4月7日，特斯拉得州超级工厂开业，现场被搞成了一个大型牛仔派对。大量灯光秀、奥斯汀本地小吃、现场音乐，还有无人机表演。马斯克邀请了1万5千人参加，他戴着牛仔帽、墨镜，穿着一身黑衣，驾驶着Roadster出场。他说，这是地球上见过的最先进的汽车工厂之一。
汽车工厂，一个普通消费者过去根本不会关心的存在，在马斯克手里变成了一个产品。他为这个产品贴上了创新、科技、前沿的标签，连同特斯拉的汽车一块对外兜售。这个策略目前看起来很成功，以至于特斯拉中国第二工厂的选址传闻，都能上好几次热搜。
工厂中常被马斯克拿来展示的，是一个叫作“一体化压铸机”的东西。这是一台长19.5米、高5.3米、重410吨的巨型机器，占地有一个篮球场那么大。
2021年初以来，在特斯拉上海超级工厂生产的Model Y，都借助了这台机器的力量。原本由70多个零件冲压、焊接而成的Model Y后车架，被一体压铸成型，一步到位。这是一体化压铸技术，首次被应用到如此大规模的汽车零部件上。
生产流程被大大简化，成本得到降低，效率还得到提高，马斯克对这个“制造机器的机器”赞不绝口。他甚至用贬低Model 3的方式来吹捧它：Model 3的接缝如此差劲的根本原因，是没有用我们最新的一体化压铸技术。
这听起来的确让人心潮澎湃。追捧、鼓吹这项技术的人多了起来，仿佛只要用上了这项技术，就抓住了销量腾飞的钥匙。
特斯拉的中国学徒们，也纷纷采用一体化压铸技术，蔚来、小鹏、理想、高合，甚至车还没影的小米，都已经开始布局。
不过，马斯克没说的是，要在工厂里布置这个机器，需要重新规划产线，前期投资巨大，产量不大的车型无法分摊成本。他更不会说的是，一体成型的车架，在遭遇碰撞后很难维修，本来只是换个零部件的事，可能会变成整体报废。
任何一个事物都会有正反两面，一体化压铸技术也是如此。在马斯克成为偶像、特斯拉封神的今天，普通人更应该留一个心眼。被神话的“一体化压铸”，或许没你想的那么完美。
01 “一体化压铸”的前世今生
一体化压铸，这个听起来很生僻的技术名词，其实原理很简单。
基本步骤是：将金属加热熔化成液态，用动力挤压浇入模具中，等金属冷却固化，就得到了符合模具形状的零件，所谓一体成型。
铸造的工艺非常古老，技术也很成熟。最早可以追溯到古代人们浇铸青铜器，基本原理都是类似的。而压铸属于铸造的一种，多了个类似“注射器”打压的过程，能够一次性制造出更复杂、更立体的部件。
这项技术此前被应用在各行各业，包括汽车。比如奥迪A8的减震塔，就是铝制的压铸件，取代了过去钢制的焊接件。还有传统发动机的缸体、缸盖、平衡轴壳体等零部件，也都用到了压铸工艺。
所以，特斯拉不是一体压铸技术的发明者，也不是最早将它应用到汽车行业的开创者。
只不过，特斯拉在这项技术上做了一些创新，而且很大胆。Model Y的车架后底板，包括后车身底板、后轮拱、后横纵梁在内，用一体式压铸技术，直接做成了一个铸铝件，由原来的70多个零件，变成了一个超大零件。
特斯拉的开创性在于，将一体化压铸的应用范围，从较小的零部件，拓展到了体积超大的结构件，而且还规模化量产了。
为此，特斯拉从中国公司力劲集团手中，采购了大型压铸机Giga Press，锁模力高达6000 吨。此前，行业里没有如此高吨位的压铸机。现在，这个大家伙已经进入到特斯拉的加州、上海、得州、柏林四大工厂。
在特斯拉上海超级工厂里，溶解状态的铝水被注入到模具中，在6000吨的压力下成型，直接变成一体式的Model Y车身后底板，然后被装在国产版的Model Y上。
带来的好处是显而易见的。
比如缩短了生产线，减少了零部件数量，不再需要那么多机器和工人，大大缩短了制造时间，材料更好回收利用等。Model Y的制造时间从1-2小时缩短至不到2分钟，占地面积节省了30%，生产工人减少200多个。特斯拉说，这可以给Model Y节省约20%的制造成本。
对于马斯克而言，这还只是开始。
除了车架后底板，特斯拉未来还计划采用一体化铸造工艺生产前底板、电池壳等部件。按照马斯克的计划，如果这些能够实现，将可以替代原来的370多个零部件，实现整车减重10%，续航提升14%。在美国得州工厂，特斯拉已经开始生产一体成型的前底板。
总体而言，一项不是很新的技术，被特斯拉玩出花来，创新性地用到了对的地方，这是它对汽车行业的贡献。而且，特斯拉很好地抓住了汽车工业技术演进的方向。
这些年汽车行业一直在推进关键部件的集成化、轻量化。一体压铸车身带来的最直接的变化，一是零件集成，二是铸铝减重。
中金公司研究部做过测算，以特斯拉Model Y磷酸铁锂电池60kWh为例，假设纯电动汽车整车重量能降低10%，平均续航里程将增加8%。若通过铝替代钢实现整车减重，同时保证续航里程不变，则对应有望节省成本超过1.2万元。
这对于电动汽车而言，简直是“真香警告”。这也是为什么跟进一体化压铸技术的车企，大部分都是在布局电动车型。
跟进这项工艺的车企中，特斯拉是采取完全自供的方式，蔚来、理想、小米是外供，小鹏、大众是自供+外供相结合，沃尔沃将在下一代纯电车型上采用自供方式。未来还会有更多车企加入。
02 不是一劳永逸的万能良方
一体化压铸的故事听起来太美好了，尤其是在特斯拉的包装和推销之下。但事实上，它并非一劳永逸的万能良方，也不一定适合所有车企。
首先是在成本降低上，它或许没有马斯克吹嘘的那么明显。
外界夸大了单个一体化压铸机对成本的削减作用，忽略了要让这个庞然大物运转所需的周边设备的成本。
除了压铸机，还有压铸模具、熔炼炉、喷涂设备、拾取设备、冷却设备、修边机、输送带、油温机、高真空设备等等，这些周边设备和压铸机一块组成一个压铸岛。
的确，单个压铸机的成本不算太高。但维持整个压铸岛运转的成本很高。
中金证券的报告指出：同样年产10万辆车，采用传统冲压-焊接工艺时，冲压+焊接环节的设备总投资约5.2亿，全部采用一体压铸工艺，相对应环节设备总投资为7.1亿。总投入成本不仅没有降低，反而还高出来不少。
其次在技术实现上，也不是所有车企都准备好了。
一体化压铸过程中有一个关键的环节——热处理，只有通过热处理才能减少气泡。但热处理中由于热胀冷缩的存在，很容易导致材料变形，降低机械性能。而且，铸铝件的体积越大，热处理的难度越大。而特斯拉的一体化压铸，正好是要生产超大体积的铸铝件。
这个矛盾困扰了行业很多年。企业的常规思路是，只生产小型的铸铝件，绕开大型件。但特斯拉不同，它选择从源头上着手，开发无需热处理的新材料。
马斯克在2015年从苹果公司挖走了一个专家——查尔斯·柯伊曼，这是材料领域的大牛，Mac电脑的一体化铝合金机身就是由他开发。在查尔斯·柯伊曼的加持下，特斯拉开发出新的铝合金配方，才解决了免热处理的难题。
并非所有车企的CEO都能挖到柯伊曼这样的牛人，更不一定有能力开发出新型材料。现在国内走在前列的是蔚来。
去年底，蔚来声称开发出了一体化压铸的免热处理材料，将应用在蔚来ET5的车身后底板相关部件上，这将是蔚来第一款采用一体化压铸工艺的车型。不过，这项技术是由铝合金材料生产商帅翼驰和蔚来联合开发，具体效果如何还待市场检验。
跟风特斯拉使用一体化压铸技术的车企，背后要做的工作还有很多。
另外，要达到特斯拉那样的应用效果，要满足很多前提条件。
比如，废品率不能太高。压铸如此大体积的汽车零部件，导致设计工艺极其复杂，从冲型、排气、冷却的每一个环节，都可能出现缺陷。这要求整个工艺流程非常稳定，追求精益制造的极限。否则，压铸出来的就是一堆废铝。
更现实的一点是，被应用的车得是爆款车型。
不论是冲压，还是压铸，这些不同工艺的前期设备成本，最终要靠卖车来分摊。传统的冲压焊接工艺虽然流程分散，工种较多，但好在零件都是独立的，灵活性很高，可以在不同车型之间自由组合。但一体化压铸不同，由于是一体成型，导致通用性很差，只能应用于特定车型。如果对应的车型卖不动，那配套设备的高昂成本就无法分摊。
外界看到了特斯拉大型压铸机的强大威力，却忽略了Model Y是“一出生就风华正茂”的爆款车型。其他车企可以采购一大批一体化压铸设备，但不一定能推出一款爆款车型。
国内的这么多造车新势力，包括特斯拉的中国学徒们，去年销量超过5万的单一车型，只有理想ONE和小鹏P7，销量超过10万的，没有。而Model Y的销量接近17万。
和高资本创始合伙人何宇华对深途说，一体化压铸工艺的实用性高，但是前期投入大，而且结构化能力要求高，车企在跟进时，需要结合自己的预期销售规模。
这是一项长期的巨额投资，牵一发而动全身，需要考虑全局。
03 车主能不能得到实惠？
工厂永远在追求精益求精，也是技术走出实验室落地的地方。但最后为这些技术买单的普通消费者，他们真正关心的问题是，这些看起来炫酷的新技术，究竟给自己带来了多大实惠。
车价便宜了是真的。
Model Y国产化之后，价格一降再降，去年最低降到跟Model 3差不多同一级别，这其中跟一体化压铸技术的应用降低了成本不无关系。
但车更难维修了，维修费更贵了，也是真的。
今年2月网传一辆江苏牌的特斯拉Model Y，在倒车时意外撞向了后方的墙体，导致车尾右侧受损。保险公司来现场拍了照片，估了20万元的维修费，而这辆车才28万元。“那这车还不如报废了。”车主很无奈。
维修费贵成天价的原因，正是特斯拉的一体化压铸工艺。这辆车在倒车时，正好撞坏了一体成型的车架后底板，由于这是一整个零件，只能整体更换。
当然，这并不是说特斯拉的车架一撞就坏。正常情况下，车架后底板在后防撞梁的保护下，是不会轻易被撞坏的。所以特斯拉在将零部件一体成型时，是先从最隐蔽的后底板开始，而不是撞击概率更高的前底板或其他部位。
只不过，这辆特斯拉的撞击角度过于“刁钻”，才出现了这种情况。但即便如此，车架后底板被撞坏的风险还是存在的。
对于特斯拉车主来说，特殊情形下，Model Y不仅修不起，也撞不起。
中保研在今年4月发布的碰撞测试成绩，也许能从侧面印证上述结论。
中保研一共测试了七款车型，包括特斯拉Model Y。测试成绩用四个字母来评分：G（优秀）、A（良好）、M（一般）、P（较差）。
特斯拉参加测试的是2021款标准续航后轮驱动版，这款车在“车内成员安全指数”、“车外行人安全指数”、“车辆辅助安全指数”三个方面，均取得了G，但在“耐久性与维修经济性”上，却拿到了一个P，是最差成绩。
拆解来看，“耐久性与维修经济性”由四项构成：“结构耐撞性”为M，“碰撞兼容性”为A，“可维修性”和“维修经济性”都是P。所以拖了后腿的，就是“可维修性”和“维修经济性”这两项指标。
简言之，这车不仅很难修，而且修起来还很贵。
很多人担忧，随着一体化压铸技术大范围应用，未来电动车的保费是不是会继续上涨。
中怡保险自动驾驶风险解决方案专家余静对深途分析，在车险精算层面，的确是需要考虑出险频率以及出险程度等因素，来考虑保费充足度。对于车架后底板一体成型的工艺，在理赔端会造成理赔成本（出险程度）的上升，因此会倒推影响未来的市场车险定价。
特斯拉早已有所准备。它已经成立了自己的保险公司，试图从整车销售到理赔成本，都把控在自己手里。
在马斯克向外界展示的无人机拍摄的特斯拉工厂视频中，那些大型压铸机的确是吸引人眼球的存在，这些机器造价高昂，最终还是要车主来买单。
马斯克是个天才的发明家，坚韧的创业者，也是个精明的商人。在特斯拉的工作表上，效率永远是摆在第一位的——用最短的时间，最低的成本，造最多的车，赚最多的钱，才是最大的现实主义。
无论如何，特斯拉毫无疑问推动了汽车制造工艺的革新。它在汽车行业陈旧的技术工具箱中，增加了一个有趣的替代方案。这个方案带来了技术的进步，让汽车工业又往前迈了一大步。
不过，在实际应用中，它也没有宣传的那么神奇，不一定适合所有车企。人不应该被神话，工具也是。
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