生产成本减半？特斯拉将迈向一体化压铸2.0时代

据路透社报道，五位知情人士透露，特斯拉结合了一系列创新，取得了一项技术突破，这可能会改变其生产电动汽车的方式，并帮助特斯拉首席执行官马斯克实现将生产成本减半的目标。

特斯拉在业内率先使用了具有6,000至9,000吨级的大型压铸机，通过“一体化压铸”（gigacasting）技术来生产Model Y的前后结构，从而大大降低了生产成本，令竞争对手竞相追赶。

知情人士表示，为了扩大领先优势，特斯拉正在接近达成一项创新，这项创新将使特斯拉能够将电动汽车几乎所有复杂的车身底板零部件压铸成一个整体，而不是像传统汽车那样用大约400个零部件组装成型。

知情人士指出，这项技术是马斯克3月份公布的“开箱工艺”（Unboxed Process）制造战略的核心，也是他在未来10年生产数千万辆平价电动汽车并仍能实现盈利的关键。

图片来源：特斯拉

尽管特斯拉曾表示，其“开箱工艺”制造模式包括同时生产汽车的大型子组件，然后将它们组装在一起，但人们都在猜测各个模块的尺寸和构成。

美国工程公司Caresoft Global的总裁、曾在通用汽车工作30多年的Terry Woychowski表示，如果特斯拉能够成功将电动汽车的大部分车身底板进行一体化压铸，这将进一步颠覆汽车的设计和制造方式。

“这对整个汽车行业有着巨大的影响，但这是一项非常具有挑战性的任务，”Woychowski坦言道。“铸件非常难做，尤其是大型和复杂的铸件。”

其中两名消息人士表示，特斯拉这项此前未被报道的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一款汽车，而目前大多数竞争对手可能需要三到四年的时间。

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五名知情人士指出，特斯拉的目标是在2025年左右推出售价为2.5万美元的小型平价电动汽车，而特斯拉这款小型电动汽车就可以使用一个将前后车身以及车身底板结合在一起的单一大框架。

其中三位知情人士表示，特斯拉预计最快将于本月决定是否将车身底板进行一体化压铸，不过即使特斯拉继续推进这一工艺，但最终的产品也可能会在设计验证过程中发生变化。对此，特斯拉和马斯克都没有回应路透社的置评请求。

特斯拉技术突破的关键：3D打印和砂型模具

特斯拉取得的技术突破集中在如何为大规模生产的大尺寸零件设计和测试巨型模具，以及如何压铸带有内部加强筋（internal ribs）的中空框架，在减轻重量的同时提高耐撞性。

五名知情人士指出，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打印和工业用砂。

到目前为止，由于存在“一体化压铸困境”，汽车制造商一直对铸造更大的结构敬而远之。尽管汽车制造商使用1.5平方米或更大的零部件的模具可以提高效率，但成本高昂，且风险重重。

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据一位铸造专家所说，一旦制作出大型金属测试模具，在设计过程中调整一次机械加工可能要花费10万美元，重新制作整个模具可能会花费150万美元。另一位专家说，大型金属模具的整个设计过程通常要花费400万美元左右。

知情人士称，汽车制造商们认为这样的成本过高，尤其是从噪音和振动、装配和抛光、人体工程学和耐撞性的角度来看，一项设计可能需要进行六次或更多的调整，才能制造出完美的模具。

但知情人士称，尽管存在各种风险，但是马斯克从一开始就希望找到一种方法，将车身底板铸造成一个整体。

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打印机使用数据设计文件，将液体粘合剂沉积在一层薄薄的沙子上，并逐层打造出可以压铸熔融合金的模具。

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一位知情人士透露，砂型铸造模具原型的设计验证过程的成本极低，即使迭代多个版本，成本也仅为金属模具原型的3%。

这意味着特斯拉可以根据需要对模具原型进行多次调整，并通过使用Desktop Metal及其子公司ExOne等公司的3D打印机，在数小时内就能重新打印出一个新的模具原型。

其中两位知情人士还表示，使用砂型铸造模具原型的设计验证周期只需要两到三个月，而金属模具原型则需要6个月到一年的时间。

新技术下，提高生产率和确保质量难以兼得

汽车车身底板的副车架是由多个零部件冲压和焊接而成，通常是中空的，可以减轻重量并提高耐撞性。

作为一体化压铸的一部分，为了铸造出中空的副车架，特斯拉计划在整个模具中放置3D打印机打印的固体砂芯。一旦零部件铸造成型，砂芯会被移除，从而使中间留空。

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不过，尽管特斯拉在设计过程和大型框架的复杂性方面都实现了更大的灵活性，但仍有一个主要障碍需要克服。用于生产铸件的铝合金在砂型模具和金属模具中的表现不同，往往无法满足特斯拉的耐撞性和其他属性标准。

三位知情人士称，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难题。一旦特斯拉对原型模具感到满意，就可以投资制造最终的金属模具，从而进行大规模生产。

知情人士称，特斯拉即将推出的小型电动汽车为其打造一个完整的电动汽车平台提供了绝佳的机会，主要是因为它的车身底板更为简单。

特斯拉正在开发的小型电动汽车（一款是供私人消费者使用的电动汽车，另一款是robotaxi）的引擎盖或后备箱都不大，前后悬距离都很短。“在某种程度上，它就像一艘船，一个两端连接着小翅膀的电池托盘。如果把它做成一个整体，这是有意义的，”一位知情人士说道。

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然而，知情人士称，如果特斯拉决定对车身底板进行一体化压铸，那么还需要决定使用哪种巨型压铸机，而这也将决定汽车框架的复杂程度。

知情人士表示，为了快速冲压出巨大的车身部件，特斯拉将需要采用更大的巨型压铸机，锁模力需要达到或超过1.6万吨，这种设备的价格更高，并可能需要更大的厂房。

其中三位知情人士表示，使用锁模力更高的压铸机也存在一个问题，即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地注入熔融合金——而这种方法往往可以生产出质量更高的铸件，并且可以容纳砂芯。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合金来提高质量和通用性。在这一点上，这仍然是一个赢面各半的问题。”