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不久前，小米集團(tuán)董事長(zhǎng)雷軍公布小米百萬美金年度技術(shù)大獎(jiǎng)。除“小米澎湃OS架構(gòu)”獲獎(jiǎng)之外，“一體化大壓鑄技術(shù)”也拿到了小米內(nèi)部規(guī)格最高的獎(jiǎng)項(xiàng)。雷軍表示，兩個(gè)獲獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)為小米實(shí)現(xiàn)“人車家”全生態(tài)閉環(huán)做出重要貢獻(xiàn)。
一體化壓鑄技術(shù)獲此殊榮，足以說明小米汽車對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的青睞。小米SU7技術(shù)發(fā)布會(huì)上，雷軍還特地宣傳了小米汽車全棧自研的9100噸一體化大壓鑄設(shè)備集群系統(tǒng)。一時(shí)間，一體化壓鑄技術(shù)被送上熱搜。
一體化壓鑄技術(shù)并非一項(xiàng)全新技術(shù)。2020年9月，特斯拉將一體化壓鑄概念引入國(guó)內(nèi)。彼時(shí)，一臺(tái)重達(dá)410噸巨型壓鑄機(jī)，將原來由70多個(gè)零件沖壓、焊接而成的Model Y后車架，2分鐘之內(nèi)便被一體壓鑄成型。如今，特斯拉使用6000-9000噸級(jí)的大型壓鑄機(jī)，通過一體化壓鑄技術(shù)生產(chǎn)Model Y的前后結(jié)構(gòu)，大大降低了生產(chǎn)成本。
隨著特斯拉一體化壓鑄技術(shù)上的成功，國(guó)內(nèi)多家車企紛紛跟進(jìn)。特斯拉之后，蔚來、小鵬、理想、問界、極氪等造車勢(shì)力紛紛入局，并陸續(xù)推出量產(chǎn)車型。一體化壓鑄技術(shù)儼然成為車企內(nèi)卷的新方向。
不過，一體化壓鑄技術(shù)固然有著巨大優(yōu)勢(shì)，但是高企的投入成本，難以保證的良品率，不可忽視為維保成本，成為攔在一體化壓鑄發(fā)展面前的諸多難點(diǎn)。畢竟，強(qiáng)如特斯拉也曾在格倫海德超級(jí)工廠生產(chǎn)出60%的大型鑄件廢品，一時(shí)間“鑄件墓地”事件成為熱點(diǎn)。
如今，一體化壓鑄技術(shù)風(fēng)云再起。究竟只是營(yíng)銷噱頭，還是會(huì)真正迎來市場(chǎng)爆發(fā)？
特斯拉：一體化壓鑄技術(shù)先鋒
2019和2021年，特斯拉先后申請(qǐng)了一體式壓鑄大型構(gòu)件的模具和集成吸能鑄件專利； 2020年9月，馬斯克在特斯拉電池日上介紹了一體化壓鑄的計(jì)劃，并首先應(yīng)用于Model Y后地板總成的制造。值得一提的是，這可以使Model Y下車體總成重量降低30%。
一體化壓鑄指的是利用大噸位壓鑄機(jī)將多個(gè)零部件一次壓鑄成型。汽車制造業(yè)專家張鋒(化名)表示，一體化壓鑄打破了傳統(tǒng)的汽車制造工藝模式，零部件一次壓鑄成型，數(shù)量大幅降低，同時(shí)避免了復(fù)雜的連接工藝。
張鋒進(jìn)一步解釋，特斯拉Model 3的后地板需要70多個(gè)沖壓件、擠壓件和鑄件，采用一體化壓鑄技術(shù)的Model Y僅需2個(gè)一體成型的部件，焊點(diǎn)數(shù)量從約800個(gè)減少到50個(gè)。
相關(guān)數(shù)據(jù)還在不斷提升，2022年特斯拉奧斯汀工廠生產(chǎn)的Model Y后地板僅需1個(gè)零部件，且車身前部前縱梁位置也實(shí)現(xiàn)一體化壓鑄，Model Y前后車身零部件數(shù)量相比Model 3的171個(gè)減少到2個(gè)，焊點(diǎn)和焊縫數(shù)量減少1600個(gè)以上。
零部件數(shù)量和焊點(diǎn)數(shù)量大幅減少的背后，必然是生產(chǎn)效率的大幅提升。相比采用傳統(tǒng)沖壓、焊裝工藝，完成一輛特斯拉Model Y后地板總成需要2小時(shí)左右，而采用一體化壓鑄技術(shù)的Model Y后地板總成，只需2分鐘便可加工完畢。
當(dāng)然，從成本角度來考慮，已經(jīng)形成規(guī)模化效應(yīng)的特斯拉，通過一體化壓鑄技術(shù)帶來的降本效果也十分明顯。粗略估計(jì)，特斯拉采用大型壓鑄機(jī)后，工廠占地面積減少了30%，相關(guān)自動(dòng)化產(chǎn)線的人力成本節(jié)省20%，采用一體化壓鑄后Model Y后地板生產(chǎn)成本降低了40%。
目前來看，特斯拉Model Y可實(shí)現(xiàn)后地板及前縱梁一體化壓鑄，未來有望實(shí)現(xiàn)整個(gè)下車體、車身結(jié)構(gòu)件乃至整體車身的一體化壓鑄。相關(guān)成本也可能進(jìn)一步降低。
正因?yàn)樘厮估谝惑w化壓鑄技術(shù)上的推進(jìn)，引發(fā)了眾多車企的積極布局。在張鋒看來，一體化壓鑄技術(shù)憑借其生產(chǎn)效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)助力汽車輕量化發(fā)展，甚至顛覆傳統(tǒng)汽車制造工藝，不斷被各大車企看好。
蓋世汽車初步統(tǒng)計(jì)，布局一體化壓鑄技術(shù)的車企已經(jīng)不下10余家。比如，蔚來ET5的后底板采用了一體化壓鑄工藝，小鵬G6、小鵬G9前艙、后地板采用一體化壓鑄技術(shù)。當(dāng)然，還有極氪、沃爾沃、大眾等企業(yè)也紛紛引入一體化壓鑄技術(shù)。
有業(yè)界觀點(diǎn)認(rèn)為，一體式壓鑄技術(shù)有可能成為繼福特流水線和豐田精益生產(chǎn)方式之后，汽車行業(yè)的第三次制造革命。
當(dāng)然，一體化壓鑄技術(shù)在特斯拉引領(lǐng)之下，以及產(chǎn)業(yè)鏈上下游不斷探索之下，相關(guān)技術(shù)水平也在不斷提升。比如，從壓鑄機(jī)噸位上來看，從6000噸提升至8000噸，特斯拉則在Cybertruck采用 9000噸一體壓鑄機(jī)器，小米對(duì)外宣傳自研的一體壓鑄機(jī)達(dá)到9100噸。小鵬汽車董事長(zhǎng)何小鵬透露，小鵬X9采用1.2萬噸一體壓鑄，同時(shí)還在研發(fā)1.6萬噸一體壓鑄機(jī)器。
從發(fā)展局勢(shì)來看，汽車一體化壓鑄行業(yè)的中國(guó)軍團(tuán)正在逐步形成。正如張鋒所言，“特斯拉有的東西，我們也要有，并且還要在他的基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)超越。”
技術(shù)門檻高，降本是偽命題？
一項(xiàng)技術(shù)的推進(jìn)過程中，總會(huì)有兩面性。一體化壓鑄技術(shù)亦是如此，在擁有諸多優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，技術(shù)門檻、成本問題以及后續(xù)維保問題，都是邁不過去的問題。
從技術(shù)門檻角度來看，一體化壓鑄技術(shù)有著特有優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也意味著高技術(shù)難度的挑戰(zhàn)。“一體化壓鑄要跨越的一道坎就是良品率的問題，產(chǎn)品良品率如果太低，產(chǎn)能就很難上去。”某車企技術(shù)人員王輝(化名)告訴蓋世汽車，特別是大鑄件，生產(chǎn)難度更是可想而知。
王輝用更為直觀的觀點(diǎn)解釋，“一體化壓鑄不是簡(jiǎn)單地像做月餅?zāi)菢樱＞呃锛右粔K餡，一壓就完成。”王輝表示，模具設(shè)計(jì)階段，就必須做好惰性氣體保護(hù)、真空去孔等問題，后續(xù)還涉及冷卻、熱處理等一系列步驟，一旦溫度、密度、液體流速掌握不到位，壓鑄精度就會(huì)受到影響。
“如果一體化壓鑄技術(shù)難度不高，特斯拉格倫海德超級(jí)工廠也不會(huì)背上‘鑄件墓地’的之名”。王輝強(qiáng)調(diào)，大型壓鑄機(jī)工藝復(fù)雜，需要對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，對(duì)理論水平以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的要求都高，十分考驗(yàn)良品率。
強(qiáng)如特斯拉，也幾乎耗費(fèi)了近一年時(shí)間，才將一體化壓鑄后地板良品率從30%提升到85%左右。
而所謂降本增效問題，也是在有前提條件的基礎(chǔ)之上。至少，從前期投入上來看，一體壓鑄技術(shù)要耗費(fèi)大量資金，同時(shí)需要雄厚的技術(shù)積淀。這也意味著，巨大的沉沒成本。
相關(guān)研究機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，一臺(tái)9000噸級(jí)別壓鑄機(jī)售價(jià)可達(dá)到9000萬元，平均每噸一萬元。而壓鑄機(jī)噸位達(dá)到萬噸級(jí)別的時(shí)候，成本可能會(huì)更高。車企一旦投入1-2臺(tái)壓鑄機(jī)，這一項(xiàng)成本就是1-2億元的投入。
中金證券曾經(jīng)在一份報(bào)告中測(cè)算了一體壓鑄化的成本情況，同樣年產(chǎn)10萬輛車，采用傳統(tǒng)沖壓-焊接工藝時(shí)，設(shè)備總投資約5.2億。而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。整體來看，采用一體化壓鑄技術(shù)的總投入成本不降反升。
有業(yè)內(nèi)人士爭(zhēng)議，特斯拉Model 3至今未采用一體化壓鑄技術(shù)，或許與這項(xiàng)技術(shù)的高投入有關(guān)。Model 3作為特斯拉旗下走量車型，當(dāng)下也不可能為其切換產(chǎn)線，新建工廠。
還有一點(diǎn)也非常重要，一體化壓鑄技術(shù)的推進(jìn)，需要走量車型為依托，作為一開始就需要大筆投入的技術(shù)，只有規(guī)模化車型才能攤平成本。否則，一體化壓鑄設(shè)備的成本投入，以及后續(xù)設(shè)備維護(hù)成本，沒有可觀的銷量為依托，車企必然難以消化。
用戶端的維保問題，一直是消費(fèi)者心中的一道坎。2021年底，“特斯拉Model Y保費(fèi)一夜?jié)q6000元”的話題，就曾沖上熱搜。而背后的歸因，或許與特斯拉一體化壓鑄技術(shù)有關(guān)。
網(wǎng)傳一輛特斯拉Model Y車尾撞墻，顯示車輛自右后門至尾門右側(cè)大面積損傷，預(yù)估維保費(fèi)用就高達(dá)20萬元。如此高額的維修費(fèi)，還不如重新購(gòu)買一輛新車實(shí)在。
總結(jié)下來，一體化壓鑄技術(shù)也會(huì)在一定程度上導(dǎo)致維護(hù)成本增加。傳統(tǒng)車型發(fā)生碰撞或者剮蹭，通過簡(jiǎn)單的鈑金或者更換就能維修，成本上也處于相對(duì)可控的局面。而一體化壓鑄部件一旦損壞，面臨的就是直接更換的問題，整體維保成本必然高企。
一體化壓鑄技術(shù)需長(zhǎng)遠(yuǎn)視角
2023年，工信部等部門發(fā)布《關(guān)于推動(dòng)鑄造和鍛壓行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確到2025年包括一體化壓鑄、輕質(zhì)高強(qiáng)合金輕量化在內(nèi)的先進(jìn)鑄造鍛壓工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，重點(diǎn)領(lǐng)域高端鑄件、鍛件產(chǎn)品取得突破，到2035年行業(yè)總體水平進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列。
可見，盡管一體化壓鑄技術(shù)還存在諸多問題，但是發(fā)展前景依舊十分可期。
有觀點(diǎn)認(rèn)為，特斯拉出于產(chǎn)能、成本的需求，引領(lǐng)了一體化壓鑄的浪潮。短期來看，一體化壓鑄技術(shù)仍處于起步階段，而配套產(chǎn)業(yè)鏈尚未成熟，包括大噸位壓鑄機(jī)、高性能免熱處理材料、適配一體化壓鑄的大型模具的設(shè)計(jì)制造等，零部件供應(yīng)商也在探索一體化壓鑄工藝技術(shù)。
中期來看，特斯拉已經(jīng)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期建立起先發(fā)優(yōu)勢(shì)。而國(guó)內(nèi)車企中，蔚來、小鵬等造車新勢(shì)力在傳統(tǒng)產(chǎn)線基礎(chǔ)上加速向一體化壓鑄轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)更好的成本控制，同時(shí)與供應(yīng)商一起推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
長(zhǎng)期來看，一體化壓鑄作為實(shí)現(xiàn)鋁輕量化技術(shù)最具成本效率優(yōu)勢(shì)的方式之一，或?qū)㈩嵏矀鹘y(tǒng)汽車工藝制程，成為整車廠尤其是新能源車企造車的核心工藝。
長(zhǎng)江證券分析的觀點(diǎn)認(rèn)為，壓鑄一體化產(chǎn)業(yè)鏈屬于汽車輕量化和新能源發(fā)展進(jìn)程中的二次加速產(chǎn)業(yè)，有望成為改變行業(yè)生態(tài)的重要?jiǎng)?chuàng)新。
根據(jù)長(zhǎng)江證券的預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)2025年國(guó)內(nèi)新能源車和傳統(tǒng)燃油車一體壓鑄件市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到到107.6億元、20.8億元，其中新能源乘用車對(duì)應(yīng)的2022-2025年CAGR(復(fù)合增長(zhǎng)率)約為75%。
無論如何，特斯拉引發(fā)的一體式壓鑄的熱潮已經(jīng)在整個(gè)行業(yè)蔓延，2024年或許會(huì)成為一體化壓鑄技術(shù)的大年。我們可以看到更多的一體化壓鑄車型上市，市場(chǎng)表現(xiàn)或許是對(duì)其最好的回應(yīng)。
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