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一体化压铸受追捧优势、难题都不少

发布时间:2022-10-05 03:48:02 来源:im电竞 作者:IM电竞首页

  近日,蔚来汽车创始人、董事长兼首席执行官李斌公开表示,因为压铸件供应不足,ET7的产量较计划减少了几千辆。而最近一段时间,汽车一体化压铸板块,更是在国内资本市场掀起一波上涨狂潮。至此,由特斯拉带热的这项新工艺,来到了舆论舞台的中央。

  开始变得炙手可热的一体化压铸,究竟什么来头?据了解,作为传统铝合金压铸技术的创新,一体化压铸是使用超大型压铸机将零部件一次压铸成型,免去传统多个零部件组合的过程。简单来说,就像是揉面团,将铝合金材料放进压铸机中,一次“揉”成所需要的形状。

  其实在特斯拉之前,福特F150的制造就曾采用一体化压铸技术。而特斯拉Model Y量产一体化压铸的成功,加上媒体报道的发酵,让这项技术成为车企的新宠,甚至有人将其誉为“汽车制造革命”。随后,蔚来、小鹏汽车等造车新势力纷纷跟进一体化压铸;国外车企,如大众、沃尔沃也在这个领域有所布局。

  2020年特斯拉电池日发布会上,该公司首席执行官马斯克表示,Model Y将采用一体式压铸后底板,可将下车体总成重量降低30%,减少40%的制造成本。特斯拉计划应用2~3个大型压铸件,替换由370个零件组成的整个下车体总成,从而使重量进一步降低10%,对应车辆续驶里程可增加14%。

  据悉,特斯拉美国加州弗里蒙特工厂、得克萨斯州奥斯汀超级工厂、德国柏林工厂、中国上海超级工厂四座整车厂,都已安装超大型压铸机,用于生产Model Y一体成型的后底板。

  蔚来汽车也积极行动起来。去年,该公司宣布成功验证开发了可用于制造大型压铸件的免热处理材料。这是中国车企首次验证该种材料并将其应用于大型结构件。今年,蔚来ES7已开始应用一体化压铸新技术。

  小鹏汽车也曾表示,未来将在武汉工厂建立新的一体化压铸工艺车间,同时引入超大型压铸岛及自动化生产线。还有消息称,小鹏汽车计划于2023年在全新纯电动汽车平台上规模化使用一体化压铸技术。此外,高合汽车与拓普集团联合首发的一体化超大压铸车身后舱结构件已量产下线,有望在后续车型上规模化应用。

  如今,一体化压铸这把“火”已从生产端蔓延至资本端,8月初以来,A股市场一体化压铸概念股势头强劲,相关上市公司股价创出历史新高。在互动平台上,部分上市公司也多次被投资者问及是否涉及这项技术及应用。

  国泰君安的研究报告显示,一体化压铸应用部件将由后底板逐步延伸至前车身下部、中底板、车门框架、副车架、下车体总成、A柱及B柱、座椅骨架及整个白车身。根据以上判断,国泰君安预计,2025年,全球一体化压铸市场规模将提升至397.6亿元,相比2021年累计增长超47倍,2030年提升至8396.6亿元,相比2021年累计增长1023倍。

  据了解,一体化压铸市场增长主要得益于需求的变化。德邦证券研究报告指出,“双碳”目标的提出驱动节能减排升级,燃油车油耗法规趋严,汽车轻量化成为主要技术解决方案。铝合金因其低密度和优性能的特点,可以在大幅降低车身重量的同时保证安全性能,因此全球汽车铝化率呈现不断升高趋势。有业内人士表示,在汽车轻量化背景下,一体化压铸将成主流,有望替代传统冲压焊装工艺。

  新能源与智能网联独立研究者曹广平认为,随着汽车产业尤其是电动汽车产业的发展,一体化压铸技术火了起来并广受关注,是因为背后隐藏着一系列技术挑战和应用特点。与传统燃油车相比,电动汽车整备质量更大,提高续驶里程所需增加的电池重量也不在一个数量级上。实际上,电动汽车轻量化的需求比传统燃油车更紧迫,所以本质上倾向于使用铝合金的轻量化技术。

  “一体化压铸最主要的优势是减少零件数量,在车身设计、制造、采购、人力等环节做了减法。比如,后底板这款部件,原先冲压焊接的线多副模具,假设一位工程师管理7个零件,那就需要至少10位工程师,这也意味着更多的采购人员等。而把这些零件集成为一个大部件,就做到了减少零件数量和成本。”东北大学教授、育材堂(苏州)材料科技有限公司首席技术官易红亮对记者表示,一体化压铸的第二项优势就是由于大组件的出现,使得整个车身系统组装的流程也得以简化。比如,原本零件需要很多焊点,大铸件减少了焊点,焊装车间的总体投入都会相应地减少。

  无论零部件数量的减少,还是工艺流程的简化,其背后都是降低成本的内在驱动力。中汽中心相关技术专家对记者表示,一体化压铸的显著优势,体现在零部件数量的减少上,从而降低了部件组装成本及车身重量;当压铸一体化部件产量达到一定规模后,将为车企带来显著的降本效果。

  从一些证券机构的研报和企业财报可见,相关企业纷纷加码布局汽车一体化压铸技术。受整车企业的带动,很多压铸机厂商、零部件及材料企业也纷纷加入这条新赛道。

  不过,一体化压铸技术和市场的发展仍面临诸多挑战。前述中汽中心相关技术专家指出,除了压铸机等设备的产能限制外,一体化压铸免热处理材料在整车应用过程中还是存在一定的问题。具体而言,免热处理材料避免了大型部件由于热处理带来的部件变形,但同时也失去了重要的材料强化手段,使得强度等性能弱化。同时,大型部件内部性能的不均匀性也是不容忽视的问题,目前还需要通过工艺仿真、动态力学性能、失效行为研究等指导部件在车身尤其是结构件上的应用。此外,目前市场上并没有一种适用于所有条件的免热处理材料,需要各家企业根据车型实际情况进行探索,实现定制化开发,这对于技术的推广应用也是一个较大的阻碍。

  易红亮认为,一体化压铸发展的瓶颈主要有三个方面:一是投入成本,技术的实现需要通过量产分摊模具、产线等的投入成本;二是工艺限制,用铝合金做高压铸造,能够达到的零件最小厚度存在限值,一般来说很难做到小于3毫米,也导致最后铸件未必能够减重;三是运营管理,工厂需要对整个模具进行热平衡管理,很可能要配40台控温设备,从而大幅增加耗能,同时生产现场的管理也面临考验。

  除了上述挑战外,一体化压铸还面临维修难的问题。小零件破损了,更换容易,成本低;但一体化铸件如果发生破损,更换的难度以及成本都会大增。特斯拉选择汽车后底板进行压铸,很大原因是这个部位碰撞受损的概率小,而且能够更好地兼顾底盘操控刚性。

  曹广平表示,一体化压铸需要免热处理铝合金材料,这对铝合金产业及供应链的发展提出了更高的要求,而铝合金的供应渠道反而更窄。此外,压铸工艺也存在热变形、组合控制难度大、成品率较难保证等问题。同样值得关注的是,不同车型之间通用件变少的问题,各车型都需要单独设计,一体化压铸件几乎难以通用。

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