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消息称特斯拉实现技术突破 有望实现车身底板一体化压铸

时间:2023-9-15 11:31 0 206 | 复制链接 |

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9月15日消息,据外媒援引五名知情人士透露,美国电动汽车制造商特斯拉将一系列创新结合起来取得了技术突破,有望将电动汽车车身底板一次压铸成型。这可能会改变特斯拉制造电动汽车的方式,并帮助公司首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk )实现将电动汽车生产成本减半的目标。
特斯拉在业内率先使用有6000至9000吨压力的巨型压铸机,用“千吨级”工艺将Model Y的前后车身一体压铸成型。这种做法大大降低了生产成本,让竞争对手竞相追赶。
知情人士说,为了扩大领先优势,特斯拉即将推出制造工艺创新,能够将电动汽车的复杂车身底板进行一体化压铸,而不是像传统汽车那样用大约400个零件组装成型。
消息人士称,这一技术是马斯克今年3月份所公布的“开箱工艺”(Unboxed Assembly Process)制造战略的核心内容,是他在未来10年生产上千万辆廉价电动汽车并仍能实现盈利的关键战略。
特斯拉表示,其“开箱工艺”制造模式涉及汽车大型模块的同时生产,然后再将它们组装在一起。但人们都在猜测汽车各个模块的大小和构成。
美国工程公司Caresoft Global总裁特里·沃乔斯基(Terry Woychowski)表示,如果特斯拉能成功一次铸造出电动汽车的车身底板,势必会进一步颠覆汽车的设计和制造方式。
沃乔斯基曾在美国汽车制造商通用汽车工作了30多年。他表示,“这是一剂兴奋剂,对汽车行业有着巨大影响,但这是一项非常具有挑战性的任务。”“铸造非常难做,特别是更大更复杂的铸件。”
其中两名消息人士表示,这种此前未被报道的特斯拉新设计和制造技术意味着,该公司可以在18到24个月内从头开始开发出一款汽车,而大多数竞争对手目前可能需要三到四年的时间。
五名知情人士表示,如果一切顺利的话,特斯拉小型电动汽车就可以使用一个将前后车身以及底盘合在一起的单一大框架。公司目标是在2025年前后推出价格为2.5万美元的电动汽车。
三位消息人士表示,特斯拉预计最早将于本月决定是否将汽车车身底板整体压铸成型。即便公司继续推进这一制造工艺,但最终产品也可能在设计验证过程中发生变化。
特斯拉和马斯克都没有回应。
3D打印和工业用砂
特斯拉取得的技术突破集中在如何为大规模生产大尺寸零件设计和测试巨型模具,如何压铸带有内部加强筋的中空框架,在减轻车身重量的同时提高耐撞性。
五名知情人士说,这两项创新都是由英国、德国、日本和美国的设计和铸造专家合作开发的,用到了3D打印技术和工业用砂。
到目前为止,由于存在“巨型铸造困境”,汽车制造商一直回避铸造更大的车体结构。虽然采用能制造1.5平米甚至更大零件的模具的确可以提高生产效率,但成本高昂,而且存在无数风险。
据一位铸造专家说,一旦大型金属测试模具制造成型,在设计过程中调整一次机械加工可能要花费10万美元,重新制作一个模具可能需要150万美元。另一位专家表示,一个大型金属模具的整个设计过程通常要花费400万美元左右。
消息人士称,汽车制造商认为这是不可接受的。尤其是从噪音和振动、装配和抛光、人体工程学和耐撞性的多种角度来看,设计可能需要六次或更多的调整才能制造出比较完美的金属模具。
但消息人士称,尽管存在很大风险,但马斯克一开始就希望找到一种方法,实现车身底板的整体铸造。
为了克服这些障碍,特斯拉求助于用3D打印机和工业用砂制作测试模具的公司。这种3D打印机使用输入的数字设计文件,将液体粘合剂沉积在一层薄薄的沙子上,逐层建立起可以压铸熔融合金的模具。
消息人士透露,砂型铸造模具原型的设计验证过程成本是最低,即使需要迭代多个版本,也只有金属原型成本的3%。
这意味着特斯拉可以根据需要对原型进行多次调整,使用Desktop Metal及其子公司ExOne等公司的机器几小时内就能重新打印出一辆新原型。
其中两位消息人士表示,使用砂型铸造模具原型的设计验证周期只需两到三个月,而金属模具原型则需要6个月到一年。
特制合金
汽车车身底板的副车架通常是中空的,为的是减轻重量并提高耐撞性。目前汽车制造商通常的做法是冲压并焊接多个零部件,中间留空。
为了铸造出中空的副车架,特斯拉计划在整个铸造模具中放置3D打印的固体砂芯。一旦零件铸造成型,就移除砂芯。
但是,面对复杂的大型框架和设计过程,尽管特斯拉实现了更大的灵活性,但仍需要解决一个主要障碍。
用于生产铸件的铝合金在砂型和金属模具中性状不同,经常无法满足特斯拉的耐撞性和其他标准。
三位消息人士称,铸造专家通过配制特殊合金、微调熔融合金冷却工艺以及生产后热处理克服了这一问题。一旦特斯拉对模具原型感到满意,就可以投资打造最终定型的金属模具进行大规模生产。
消息人士称,特斯拉即将推出的小型电动汽车是其打造一个完整的电动汽车制造平台的绝佳机会,主要是因为其车身底板更简单。
特斯拉正在开发的小型电动汽车引擎盖很小,后备箱也不大,因此前后悬距离都很短。
知情人士说,“在某种程度上,其就像一艘船,一个两端带着小翅膀的电池托盘。把它做成一个整体是有意义的。”
然而消息人士称,如果特斯拉决定将车身底板一体压铸成型,仍然需要决定使用哪种巨型压铸机。选择将决定车身框架的复杂程度。
知情人士表示,为了快速冲压出如此大的车身部件,特斯拉将需要尺寸更大的压铸机,压力需要达到1.6万吨或更高,这种设备的价格更高,需要的厂房面积也更大。
五位消息人士中有三位表示,压铸机压力增加所带来的一个问题是,它们无法容纳制造中空副车架所需的3D打印砂芯。
知情人士表示,特斯拉可以通过使用一种不同类型的压铸机来解决这些问题。这种压铸机可以缓慢注入熔融合金,这种方法能生产出更高质量的铸件,并且也适配砂芯。
但这个过程需要更长的时间。
其中一名知情人士表示:“特斯拉仍然可以选择高压压铸机来提高生产率,也可以选择慢速注入熔融合金来提高质量和通用性。”“在这一点上,仍然是赢面各一半的决定。”(辰辰)
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