特斯拉正在把造車這件事,變得像造玩具車一樣簡單。
最近,馬斯克與特斯拉拆解專家、美國工程諮詢公司CEO桑迪·芒羅進行了一次對話,他透露,特斯拉的最終目標,是要讓每輛車和零部件,都像樂高積木一樣精確一致。
實現這一目標的關鍵一環,就是特斯拉的造車神器——全世界最大的壓鑄機Giga Press,已有特迷在推特上爆料,稱新款Model S/X也用上了一體式壓鑄車身。
特迷埃裡克·安德森發現新版S/X用上一體式壓鑄車身
@Ray4Tesla爆料新版S/X的前車身也是一體壓鑄,首批車身已下線
去年,特斯拉弗裡蒙特工廠就部署了Giga Press,Model Y的整個後部車體,包括防撞鋼樑在內,都是用這臺壓鑄機一體壓鑄成型。
Model 3(左)中的70個零件整合成了Model Y(右)中的2個零件
每輛Model Y減少79個零部件
去年9月的電池日上,馬斯克稱特斯拉研發了一種新的底盤結構,整個底盤結構主體,由前、後兩部分的單體壓鑄車身以及一體式的底盤整合電池包組成。
透過這樣的結構,可以減少370個零部件,在減重10%的同時提升14%的續航。
而馬斯克的最終目的,是直接鑄造整個白車身,就像造火柴盒合金玩具車那樣造出電動汽車的車身。
特斯拉布置了14臺巨型壓鑄機幾天前,一位YouTube博主為了打探新款Model S的線索,操控著無人機飛到了特斯拉弗裡蒙特工廠。
無人機偶然掃過一幢白色廠方的露天窗戶時,卻意外發現了那臺傳說中的巨型壓鑄機,正在快速生產白車身。
從影片看,Giga Press一分鐘就可以生產一件鑄件,算上準備運輸時間,每小時能製造40-45個,一天就有約1000個。
影片已快進
去年8月,這臺壓鑄機正式進駐弗裡蒙特工廠。
馬斯克在介紹Giga Press時說,這項壓鑄工藝可以讓70多個零件減少到2個,最終只剩1個。
組裝Giga Press
Giga Press大小與房子相當,長19.5米、高5.3米,重達410噸,零部件運輸至少需要24輛平板卡車。
Giga Press組裝完成
目前,特斯拉至少有14臺巨型壓鑄機,分佈在世界各地的工廠裡。
弗裡蒙特工廠有兩臺,並且已投入使用,上海超級工廠有三臺,柏林超級工廠則接收了八臺。
還未建成的德州超級工廠,已有三個安置機器的區域,目前已有一臺安裝完畢。
2020年10月30日,特斯拉柏林工廠的壓鑄裝置區域
“在柏林和德州工廠執行起來後,Model 3也會採用一體壓鑄,但今天Model 3是最走量的產品,產線一直在高速運轉。你很難給以80英里/小時高速行駛的大巴換輪胎。”馬斯克說。
此外,特斯拉皮卡Cybertruck的整車式後車底也會用到壓鑄機,而且是更大的機器。
特斯拉皮卡Cybertruck示意圖
“Cybertruck卡車底盤很長,將使用8000噸級的壓鑄機鑄造,而不是Model Y用的6000噸級機器。”馬斯克說,“世界最大”壓鑄機的頭銜很快就將易主。
像造玩具汽車一樣造白車身壓鑄,是一種金屬鑄造工藝,原理類似於注塑成型,對融化的金屬施加高壓,注入模具鑄造出需要的零部件形狀。
該工藝多用於鋁合金車身製造,如凱迪拉克、寶馬、奧迪等車型都採用過鋁合金鑄件,但Model Y的鋁鑄件覆蓋了後車體的大部分,是目前最大的鋁合金車體鑄件。
Model Y的鋁鑄件
而馬斯克的最終目的,是利用壓鑄機一次成型壓鑄出整個白車身。
早在上世紀五十年代,英國倫敦的火柴盒玩具工廠,就用類似工藝製造鋅合金玩具車。
設計師先畫出車身細節圖紙,雕刻出木製模型,精確尺寸後,再由工人切割出鋼模形狀。
接著,把鋼模裝進鑄造機,舀一勺融化的金屬注入機器,幾秒鐘就可以壓鑄出一個玩具車身。
一臺鑄造機,每天可生產約7000輛合金玩具車。
傳輸帶旁,一群女工會挑揀出不合格產品,回收廢料,繼續融化使用。
在塑膠玩具大規模普及之前,這種相對簡單的方法,非常適合大規模生產各種型別的玩具。
現在,馬斯克要把造玩具汽車的概念帶到現實世界中來,大大簡化白車身的製造工序。
特斯拉的技術別人學不來傳統車企,都是按照衝壓、焊接、塗裝、總裝的步驟製造汽車。
而我們之前說過(傳送門→《馬斯克喜提造車神器,不到20萬的特斯拉要來了?》),馬斯克熱衷於壓鑄工藝,是因為Model 3的白車身工藝過於複雜,嚴重影響了車輛自動化生產效率,所以在設計Model Y車身時進行了大幅改進。
車身一體壓鑄成型,意味著特斯拉超級工廠不再需要管理大量的白車身衝壓件,也跳過了焊接塗膠等工藝環節,大幅降低了製造成本,縮短了車輛下線時間。
特斯拉官微曝光6000噸級巨型壓鑄機
而且,傳統衝壓工藝會產生大量廢品殘渣,Giga Press可以像造玩具車那樣回收廢料,原材料利用率幾乎達到100%。
此外,一體式壓鑄件減重30%左右,有助於提升續航能力,同時還增加了防撞梁作用面積,提高了車身剛性,碰撞安全性提高了20%以上。
焊接工藝精簡,化繁為簡
然而,其他車企很難效仿特斯拉的創新。
首先,壓鑄機和壓鑄模具非常昂貴。
特斯拉釋出Q4財報時,首席財務官科克霍恩專門解釋,第四季度利潤率大幅波動,是因為受到了Model S/X生產線更新、部署Giga Press等新裝置的影響。
如果沒有大批次生產帶來的規模效益,車企很難分攤壓鑄工藝的綜合成本,可是全世界只有特斯拉能賣出幾十萬輛鋼鋁混合車身汽車,沒有之一。
再者,Giga Press是特斯拉和壓鑄機廠商聯合定製,深度參與了軟硬體的設計製造,別人買得到機器,也買不到技術配置。
最重要的是,特斯拉的鋁合金材料是獨家配方,沒有這種材料,拿到Giga Press也造不出體積這麼大的鋁鑄件。
早在2016年,馬斯克就挖來了蘋果合金專家查爾斯·柯伊曼,同時領導特斯拉和Space X的材料工程團隊。
蘋果合金專家查爾斯·柯伊曼
柯伊曼在蘋果的成名作,就是Mac電腦的一體化鋁合金機身,在同等密度下,材料強度比標準鋁合金高60%。
在汽車產業供應鏈高度發達的今天,有多少車企會為了改進生產工藝,專門開發自己的鋁合金材料?
從這個角度說,特斯拉市值做到行業第一也不是全無道理,至少,它真的帶來了許多革命性的創新。
參考資料:
teslarati:Tesla begins Giga Press manufacturing at Fremont factory, first sighting in action
insideevs:Tesla Fremont Factory Flyover Reveals Massive Giga Press In Operation
insideevs:Watch Tesla's Huge Giga Press Being Put Together
teslarati:First look at Tesla Model S and X front ‘megacasting’ from Fremont Factory
teslarati:Tesla Model S and Model X refresh official webpages hint at potential ‘megacast’ use
Teslarati:Tesla Cybertruck to use 8k-ton casting press for its single-piece rear underbody