近日，國(guó)內(nèi)鋁合金汽車零部件廠商廣東鴻圖發(fā)布公告稱，小鵬汽車終選擇該公司作為其正在開(kāi)發(fā)的某車型底盤一體化結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品供應(yīng)商。此前，廣東鴻圖已引進(jìn)一套6800T壓鑄島并完成試模，并在2022年初簽約采購(gòu)一套12000T壓鑄島。

除廣東鴻圖外，今年前幾個(gè)月還有其它一些企業(yè)報(bào)出與超大型一體化鋁壓鑄有關(guān)的項(xiàng)目：如文燦集團(tuán)全球首套9000T壓鑄島在其天津生產(chǎn)基地順利試產(chǎn)，并繼續(xù)從力勁集團(tuán)旗下意德拉公司采購(gòu)9臺(tái)X-PRESS系列大型兩板壓鑄機(jī)，將在國(guó)內(nèi)建立起規(guī)模化的大型、超大型壓鑄島生產(chǎn)線；小米汽車也與國(guó)內(nèi)某主流壓鑄機(jī)制造商簽約，向后者采購(gòu)一套以上超大噸位壓鑄機(jī)，用于一體化壓鑄汽車零部件生產(chǎn)制造項(xiàng)目等等。據(jù)安泰科不統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)已有二十多家汽車及零部件廠商已經(jīng)或即將投資一體化壓鑄項(xiàng)目，除了前面提到的企業(yè)外，還包括蔚來(lái)、理想、高合、比亞迪、萬(wàn)豐奧威、拓普集團(tuán)等其它企業(yè)。

一體化壓鑄的工作原理是將金屬加熱熔化成液態(tài)，用動(dòng)力擠壓澆入模具中，等金屬冷卻固化，就得到了符合模具形狀的零件。與傳統(tǒng)成熟的壓鑄工藝相比，采用這項(xiàng)技術(shù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品外形尺寸超大，可將過(guò)去幾十個(gè)零部件合為一個(gè)超大型零部件，特斯拉公司是倡導(dǎo)一體化壓鑄技術(shù)的先行者。作為科學(xué)狂人，馬斯克的開(kāi)創(chuàng)性在于，將一體化壓鑄的應(yīng)用范圍，從以往較小的汽車鋁壓鑄零部件，拓展到了體積超大的汽車結(jié)構(gòu)件，并且還實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化量產(chǎn)。

當(dāng)然，這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)壓鑄設(shè)備的噸位提出了更高要求，對(duì)所用壓鑄鋁合金也需要的綜合性能，現(xiàn)有壓鑄鋁合金顯然無(wú)法滿足大型一體化壓鑄工藝和產(chǎn)品性能的嚴(yán)格要求。其實(shí)早在兩年前，特斯拉公司就曾被報(bào)道已開(kāi)發(fā)出一種新型鋁合金產(chǎn)品，其具有高屈服強(qiáng)度、高導(dǎo)電性和鑄造性能，可通過(guò)壓鑄工藝生產(chǎn)電動(dòng)汽車用零部件，特斯拉公司還專門為該合金申請(qǐng)了專利。當(dāng)時(shí)外界以為，特斯拉是想用該合金生產(chǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子、定子、母線、逆變器和其它電動(dòng)汽車用鋁制零部件，之所以開(kāi)發(fā)新型合金是由于現(xiàn)有鑄造鋁合金生產(chǎn)出的上述零部件性能不符合要求。但實(shí)際上，特斯拉此舉是為開(kāi)發(fā)應(yīng)用一體化壓鑄技術(shù)而提前布局。兩年以后，特斯拉對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用正在加速，這種重達(dá)幾百噸，占地面積有一個(gè)籃球場(chǎng)大小的大型一體化壓鑄機(jī)在特斯拉全球的4家工廠均已投入使用，在其Model Y應(yīng)用一體化壓鑄件之后，Cybertruck車型也有望跟進(jìn)。大眾、沃爾沃和奔馳等國(guó)外主流汽車廠商和國(guó)內(nèi)一眾造車新勢(shì)力也紛紛跟進(jìn)，投資布局一體化壓鑄項(xiàng)目，這項(xiàng)技術(shù)在汽車領(lǐng)域的推廣應(yīng)用儼然已是大勢(shì)所趨。國(guó)內(nèi)方面，配合一體化壓鑄的興起，合金研發(fā)也快速跟進(jìn)，立中集團(tuán)隆達(dá)鋁業(yè)研發(fā)的免熱處理一體化成型鋁合金已經(jīng)取得國(guó)家發(fā)明專利。

據(jù)一些機(jī)構(gòu)測(cè)算，2030年全球范圍內(nèi)一體壓鑄的滲透率有望達(dá)到30%，保守估計(jì)單車配套價(jià)值有望達(dá)到10000元，市值規(guī)模在2400億以上。顯然，資本市場(chǎng)中的一部分也在看好一體化壓鑄市場(chǎng)應(yīng)用前景，堅(jiān)信新的革命性技術(shù)和投資機(jī)會(huì)已經(jīng)到來(lái)。

與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝相比，一體化壓鑄的優(yōu)勢(shì)在于：

大幅縮短生產(chǎn)時(shí)間

特斯拉在其Model Y型車上使用的被稱為mega或giga的一體化壓鑄件是一個(gè)整體部件，它取代了以往由大型機(jī)器人焊接的鋼沖壓件和小型鋁部件。與傳統(tǒng)制造工藝相比，采用的真空高壓壓鑄（HPDC）工藝使用無(wú)需熱處理即可獲得合適性能的鋁合金，運(yùn)用一體式壓鑄技術(shù)，將后車身底板、后輪拱、后橫縱梁直接做成了一個(gè)鑄鋁件，傳統(tǒng)工藝中需要70多個(gè)零部件組裝成的大部件減少到僅由幾個(gè)一體化壓鑄件即可組裝完成，將制造時(shí)間由1-2個(gè)小時(shí)縮短為幾分鐘，大幅節(jié)約了單位制作周期。

車身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和美觀度得到提升

與采用幾十個(gè)零部件，通過(guò)焊接、鉚接等多種連接技術(shù)制成的部件相比，一體化壓鑄出來(lái)的大部件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。同時(shí)，外形美觀度也得到提升，原來(lái)肉眼可見(jiàn)的焊接痕跡幾乎消失不見(jiàn)。就連馬斯克本人也用一踩一捧的方式表示，Model 3的接縫如此明顯的根本原因在于沒(méi)有像Model Y那樣使用新的一體化壓鑄技術(shù)。

節(jié)約產(chǎn)線占地面積

一體化壓鑄機(jī)盡管單體設(shè)備體積巨大，但由于取代了數(shù)量可觀的大型機(jī)器人和其它設(shè)備，且產(chǎn)品無(wú)需進(jìn)行熱處理，從整體上仍縮短了生產(chǎn)線長(zhǎng)度，節(jié)約了30%的設(shè)備占地面積。

制造材料更易回收利用

在生產(chǎn)工序由沖壓-焊接被一體化壓鑄取代后，整個(gè)流程變得相對(duì)簡(jiǎn)單，更容易對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢料進(jìn)行回收。同時(shí)，包括壓鑄、變形合金在內(nèi)的不同牌號(hào)鋁合金以及沖壓鋼全部被單一牌號(hào)的壓鑄鋁合金代替，很容易實(shí)現(xiàn)制造材料閉環(huán)回收利用。

減少用工數(shù)量

由于減少了設(shè)備數(shù)量，簡(jiǎn)化了工序，因而不再需要以往數(shù)量的產(chǎn)線工人，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。

但凡事都具有兩面性，對(duì)于大型一體化壓鑄這項(xiàng)主要針對(duì)汽車工業(yè)開(kāi)發(fā)的生產(chǎn)工藝也是如此。至少?gòu)哪壳暗钠鸩诫A段來(lái)看，這項(xiàng)技術(shù)還存在一些短板，在今后需要加以時(shí)日，認(rèn)真解決或，大致包括以下幾個(gè)方面。

降低成本優(yōu)勢(shì)不明顯

對(duì)于主機(jī)廠而言，汽車在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中需要綜合考慮幾大要素。在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，如何在滿足多方要求的前提下降低成本無(wú)疑是需要優(yōu)先考慮的因素之一。特斯拉大膽采用這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)該主要也是以降本增效為目的。從前面的分析可以看出，提高生產(chǎn)效率的目標(biāo)初步實(shí)現(xiàn)，但是否降低成本還有待考量。盡管特斯拉聲稱一體化壓鑄技術(shù)使Model Y節(jié)約了20%的制造成本，但這并不意味采用這項(xiàng)技術(shù)的其它企業(yè)也能達(dá)到同樣的效果，這其中存在幾個(gè)難點(diǎn)，對(duì)降低成本構(gòu)成阻礙。

首先，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備而言，一體化壓鑄機(jī)貌似減少了大型機(jī)器人數(shù)量和生產(chǎn)線長(zhǎng)度，使得單臺(tái)壓鑄機(jī)的設(shè)備投資具有優(yōu)勢(shì)，但如果把壓鑄模具、熔煉爐、噴涂設(shè)備、拾取設(shè)備、冷卻設(shè)備、修邊機(jī)、輸送帶、油溫機(jī)、高真空設(shè)備等周邊設(shè)備也考慮進(jìn)來(lái)，組成實(shí)際生產(chǎn)所需的壓鑄島，其整個(gè)運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本其實(shí)并不低。一些券商的測(cè)算結(jié)果也表明，大型一體化壓鑄島的整體投資高于采用傳統(tǒng)沖壓+焊接工藝的設(shè)備投資。

其次，在技術(shù)層面也存在降低成本的難點(diǎn)。一體化壓鑄過(guò)程與以往的壓鑄相比省去熱處理這一重要環(huán)節(jié)，解決問(wèn)題的關(guān)鍵在于采用了專門針對(duì)這項(xiàng)技術(shù)開(kāi)發(fā)的免熱處理壓鑄鋁合金。特斯拉通過(guò)從蘋果公司高薪挖來(lái)的材料領(lǐng)域牛人查爾斯·柯伊曼解決了免熱處理的難題，但不是所有車企都能獲取這樣的人才，更不有能力開(kāi)發(fā)出這樣的材料。同時(shí)，采用這項(xiàng)技術(shù)的模具成本也很高。國(guó)外研究結(jié)果表明，現(xiàn)階段大型一體化鑄件的模具使用壽命比沖壓件低許多。通常，壓鑄模具的使用壽命部分取決于合金。與廣泛用于變速箱和電機(jī)外殼的380鑄造鋁合金相比，未經(jīng)熱處理的結(jié)構(gòu)型鋁合金會(huì)降低模具的使用壽命。為了壓鑄出如此大型的汽車鋁制部件，其模具設(shè)計(jì)工藝也更加復(fù)雜，又進(jìn)一步提高了模具使用成本。

減重效果并不理想

在全球范圍，不論是傳統(tǒng)燃油車還是新能源汽車，都考慮輕量化的問(wèn)題，但特斯拉在推廣使用一體化壓鑄技術(shù)過(guò)程中，對(duì)其可起到的減重效果很少提及。通常情況下，鋁壓鑄件非常適合剛度驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，但短板在于其壁厚至多只能降至2-3 mm，而汽車板材的壁厚通常為0.7 mm?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示，特斯拉的整體壓鑄件比更換掉的鈑金件重20%（8千克），并未實(shí)現(xiàn)的減重效果。

與多材料混合使用的主流趨勢(shì)不符

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)期的實(shí)踐摸索，目前主機(jī)廠已基本放棄了使用單一材料的設(shè)計(jì)思路，將高強(qiáng)度鋼、鋁、鎂、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等多種材料混合使用，根據(jù)不同使用性能要求，材料各司其職，發(fā)揮各自特點(diǎn)，終體現(xiàn)為混合使用優(yōu)勢(shì)，已成為今后主流發(fā)展趨勢(shì)。但一體化壓鑄反其道而行之，將多種材料統(tǒng)一為一種材料，有可能出現(xiàn)部分位置使用性能低于原有要求的情況。

推廣使用具有局限性

從產(chǎn)業(yè)布局而言，主機(jī)廠在選擇大型整體壓鑄件還是薄板部件時(shí)需要考慮許多因素，大型一體化壓鑄件更有可能用于新建工廠的企業(yè)，而不是那些已經(jīng)投資于鈑金加工的汽車公司。此外，由于初始設(shè)備及生產(chǎn)投資成本較高，一體化鑄件不太可能被廣泛用于小批量汽車制造，而適用于年產(chǎn)量至少10萬(wàn)輛以上的車型。對(duì)于特斯拉而言，這顯然不是問(wèn)題，但對(duì)于其它公司，特別是國(guó)內(nèi)像蔚來(lái)、小鵬、理想這樣的造車新勢(shì)力而言，年銷量能超過(guò)10萬(wàn)輛的單一車型確實(shí)不多。因此，其它車企在跟進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)時(shí)，要結(jié)合本企業(yè)的產(chǎn)品預(yù)期銷售規(guī)模。

后期車輛維修成本大幅增加

高鋁化率車型在后期使用過(guò)程中，一個(gè)不利的因素就是維護(hù)成本較高。由于鋁合金部件無(wú)法進(jìn)行鈑金維修，一旦出現(xiàn)破損就需要整體更換。一體化壓鑄部件的出現(xiàn)，更是將這種情況進(jìn)一步放大。一旦出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)大型一體化部件進(jìn)行更換，將使車輛的維修成本大幅增加。

通過(guò)以上對(duì)一體化壓鑄工藝技術(shù)和產(chǎn)品的綜合分析后可以看出，其產(chǎn)品特點(diǎn)和存在的優(yōu)、缺點(diǎn)都很明顯。馬斯克將傳統(tǒng)鋁壓鑄技術(shù)在汽車應(yīng)用領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)揚(yáng)光大，其創(chuàng)新精神毋庸置疑。這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)也使鋁壓鑄產(chǎn)品在汽車應(yīng)用領(lǐng)域煥發(fā)出新的生機(jī)和活力，開(kāi)拓出新的增長(zhǎng)空間，也有可能改變此前對(duì)汽車用鋁發(fā)展趨勢(shì)的判斷。在汽車輕量化和電動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)背景下，在燃油車向電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)換過(guò)程中，人們更看好變形鋁合金在乘用車領(lǐng)域單位用量的提高，更看好鋁車身板、白車身用鋁板及鋁擠壓產(chǎn)品的未來(lái)發(fā)展。如果一體化壓鑄技術(shù)在新能源汽車應(yīng)用方面今后由起步階段進(jìn)入發(fā)展階段，對(duì)變形鋁合金的使用，特別是對(duì)鋁擠壓材占比的提高顯然是不利的。對(duì)于特斯拉而言，除了車架后底板，未來(lái)還計(jì)劃采用一體化鑄造工藝生產(chǎn)汽車前底板、電池殼等部件。按照馬斯克的計(jì)劃，如果這些能夠?qū)崿F(xiàn)，將可以替代原來(lái)的370多個(gè)零部件，在電池托盤、電池殼或者部分車身結(jié)構(gòu)件上也將直接對(duì)鋁擠壓材構(gòu)成替代。一體化壓鑄在汽車用鋁領(lǐng)域能否后來(lái)居上，涉及的因素很多，傳統(tǒng)變形鋁合金鋁加工企業(yè)需要仔細(xì)研究并加以應(yīng)對(duì)。對(duì)于新能源汽車這種不受傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念束縛，可以自由創(chuàng)新的新事物而言，適合使用何種材料也未終定型，無(wú)論是一體化壓鑄還是鋁軋制、鋁擠壓技術(shù)，掌握了其中的發(fā)展規(guī)律，才能夠走得更遠(yuǎn)，笑到后。（撰稿：王偉東）