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一体化压铸:工业神话还是资本泡沫?

本文来自微信公众号:车市物语(ID:autostinger),作者:彭斐,头图来自:视觉中国

" 公司是否有汽车相关的一体化压铸项目?"" 公司是否计划布局汽车一体化压铸工艺?" 据车市物语不完全统计,短短三天内,有超过 20 家上市企业被投资者问到这些问题。

一年半前,特斯拉将一体化压铸概念引入国内。彼时,一台重达 410 吨巨型机器 " 轰隆 " 的一声,原来由 70 多个零件冲压、焊接而成的 Model Y 后车架,在不到 2 分钟内被一体压铸成型,一步到位。

一时之间,一体化压铸概念成为了新能源车赛道的 " 宠儿 "。据悉,多家供应商的超大型压铸机即将进入国内多家造车工厂,产能甚至已经排到了明年 6、7 月份。

可正当一体化压铸受到多方追捧时,大洋彼岸的特斯拉格伦海德超级工厂发生了十分尴尬的一幕:一排排大型铸件被丢弃在一片空地上,该工厂生产的 60% 的大型铸件被视为废品,马斯克不久前将其归到了熔炉。

特斯拉格伦海德超级工厂 图片来自:autoevolution

这也是为何特斯拉近期在德国停止巨型铸件生产的原因,据称即使调整后,该工厂仍会损失生产 50% 的铸件。外媒透露,正是由于特斯拉没有达到必要的标准,格伦海德超级工厂才有了 " 铸件墓地 " 之称。

一体化压铸的市场狂欢是特斯拉引爆的,可连 " 鼻祖 " 尚且难以拿捏,一体化压铸会不会是现实版的 " 皇帝的新衣 "?

一、马斯克掀起中国资本热潮

如果回顾汽车行业的两次制造大变革,都是围绕优化汽车装配环节做文章,即福特发明流水线和丰田发明的精益生产方式。

马斯克直接用第一性原理去思考:与其想方设法缩短装配环节,能不能干脆取消装配环节?特斯拉便用这个思路探索出了一体化压铸技术。

2019 和 2021 年,特斯拉先后申请了一体式压铸大型构件的模具和集成吸能铸件专利;2020 年 9 月,马斯克宣布,特斯拉 Model Y 将采用一体式压铸后地板总成,可将下车体总成重量降低 30%。

图源:Tesla

对于特斯拉而言,这还只是开始。除了车架后底板,未来特斯拉还计划采用一体化铸造工艺生产前底板、电池壳等部件。在马斯克的宣传下,如果这些能够实现,将可以替代原来的 370 多个零部件,实现整车减重 10%,续航提升 14%,同时降低生产成本、大幅加快生产节拍。在美国得州工厂,特斯拉已经开始生产一体成型的前底板。

在马斯克的引领下,一体式压铸技术,有可能成为继福特流水线和丰田生产方式之后,汽车行业的第三次制造革命。

而这一回,中国企业不再是局外人,一个关于电动汽车压铸制造的中国军团掀起了一场行业风暴,让这个长久陷于停滞的传统行业迸发出新的活力,甚至创造了一年股价增长近 20 倍的财富神话。

这家企业就是中国公司力劲科技,特斯拉从中采购了锁模力高达 6000T 的大型压铸机 Giga Press。此前,行业里没有如此高吨位的压铸机。现在,这个大家伙已经进入到特斯拉的加州、上海、得州、柏林四大工厂。

当特斯拉大张旗鼓地为一体化压铸摇旗呐喊时,中国的压铸产业,也在同期发起了一场无声的变革,而这背后是一群中国电动车企业跃跃欲试,给予了热切的反应。

蔚来在 ET5 中使用了一体化压铸用于生产车身后地板,减重 30%,后备箱空间增加 7L;

小鹏汽车也开始引入一体化压铸工艺生产线,并开始建设一系列一体压铸工艺车间,预计将用于 2023 年发布的新车型生产中;

此外,高合汽车、小米汽车、理想汽车,以及大众等海外车企也在竞相布局一体化压铸。

在车企的助推下,一体化压铸产业链上游成为了汽车板块涨幅最快的细分赛道之一,一场资本的狂欢正式开启。

近日蔚来汽车董事长李斌称," 蔚来 ET7 在 6 月份交付了 4000 多辆,原计划在此基础上,7 月份将交付量提高一个台阶,但因为压铸件供应不足,少生产了几千辆。" 受压铸件供不应求消息影响,当天 A 股一体化压铸概念股反弹,合力科技涨停,铭科精技、文灿股份再创新高,爱科迪、嵘泰股份等股拉升上涨。

8 月 17 日盘后股价(图源:雪球)

" 特斯拉有的东西,我们都要学习,也不管一体化压铸成不成熟,老板就是想要。" 一位不愿具名的国内新能源车企从业人士无奈地对车市物语称," 一方面是带点政治任务色彩,另一方面是为了更好地讲好资本故事。"

二、从狂欢到烫手山芋

在马斯克的描绘下,一体化压铸能将造新车像造玩具车一样。业内人士称,这既不是完全正确的,也不是特斯拉应该吹嘘的。事实上,特斯拉大多数压铸模型的质量控制都很差。

"一体化压铸是个烫手山芋,产品良品率太低,产能很难上去。" 蔚来内部工程师陈琛(化名)告诉车市物语," 特别是大铸件,生产难度太高了。"

一体化压铸拥有较高的技术壁垒,不是说往模具里塞一块馅,一压就成了。在模具设计阶段,就得做好惰性气体保护、真空去孔技术等。之后还有冷却、热处理等一系列的步骤,稍有差池,温度、密度、液流速度没控制好,都会对压铸件的精度造成影响。

" 正是由于没有达到必要的标准,格伦海德超级工厂才有了铸件墓地之称。" 外媒称。一体化压铸十分考验 " 良品率 ",马斯克描绘的一体化压铸蓝图过于理想化。

" 相比冲压件,大铸件的生产节拍要慢许多,冲压件一小时可以出 70 个件左右,而铸件一小时能出 20 个就已经不错了。" 陈琛说," 我们看过 Model Y 的工艺,部件有各种裂纹和气孔,这种换成我们是直接报废回炉重造的,不会拿来量产交付。"

如果要产能上去,实际上是要放弃良品率。陈琛介绍,铸件零件上所有的孔和平面,如果要达到冲压件的精度,基本上都要 CNC 机加工,机加工一个孔,成本就要一元,单单一个零件上就有 20 多个孔,实际上并不省钱,而且占用时间也更多了。

而特斯拉的做法是放弃了很多零部件的机加工,节省成本和时间。业内人形容,特斯拉相当于把一个圆鼓鼓的肚子直接压出了八块腹肌,省掉了健身跑步这个环节,但后果就是徒有虚表,压铸零件与周边零件匹配差。

在材料领域,一体化压铸也存在很高的研发壁垒。马斯克于 2015 年挖来了查尔斯 · 柯伊曼——苹果 Mac 笔记本一体化铝合金机身的研发负责人,对美国铝业的铝合金材料进行二次开发,使其能够在无需二次热处理的情况下,获得相应更好的强度、韧性等关键性能。

尽管如此,铝压铸件和钢冲压的强度也没有可比性。" 虽然铝比钢轻 1/3,但是强度不止弱了 1/3,一体化压铸所使用的免热处理铝合金材料屈服强度很低,即使是特斯拉,也只能做到 90-150Mpa,而高强度钢可达 1000 多 Mpa,热成型钢快到 2000Mpa。"

中保研在今年 4 月发布的 Model Y 碰撞测试成绩,也许能从侧面印证上述结论。特斯拉参加测试的是 2021 款标准续航后轮驱动版,这款车在 " 车内成员安全指数 "、" 车外行人安全指数 "、" 车辆辅助安全指数 " 三个方面,均取得了 G(优秀),但在 " 耐久性与维修经济性 " 上,却拿到了一个 P(较差)。

图源:中保研

因此,一体化压铸实际上对用户也不友好。今年 2 月,一辆江苏牌的特斯拉 Model Y,在倒车时意外撞向了后方的墙体,导致车尾右侧受损。保险公司来现场后,估了 20 万元的维修费。" 买来才 28 万,这车还不如报废了。" 车主很无奈。

虽然维修费有保险公司垫底,但未来电动车的保费或会持续上涨。一位业内人士称," 对于车架后底板一体成型的工艺,在理赔端会造成理赔成本的上升,这也会影响到未来的市场车险定价。"

特斯拉虽然跑通了一体式压铸 0 到 90% 的进度条,但剩下的 10% 才是最艰难的,也是整个行业难以攻克的难题。

三、省成本是个伪命题

特斯拉宣称,如果用 2 至 3 个大型压铸件替换 370 个零件,组成下车体总成将使制造成本降低 40%。这可能也是个伪命题,或者说在别家车企上不可能实现。

首先,车企要布局一体化压铸,需要重新规划产线,如果是像特斯拉那样完全自建产线,还需要支付昂贵的设备费用。

目前,一台国产品牌 7000T 的压铸机价格大约在 6000 万 -7000 万元,使用寿命约 15 年;一体化压铸模具的价格在每套 1000 万元左右,需要定期进行更换,6000T 以上的超大型模具寿命在 5 万次左右。

此外,还有熔炼炉、喷涂设备、拾取设备、冷却设备、修边机、输送带、油温机、高真空设备等,这些周边设备和压铸机一块组成一个压铸岛。

中金证券的报告指出,同样年产 10 万辆车,采用传统冲压 - 焊接工艺时,设备总投资约 5.2 亿,全部采用一体压铸工艺,相对应环节设备总投资为 7.1 亿。总投入成本不仅没有降低,反而还高出来不少。

" 外界夸大了单个一体化压铸机对成本的削减作用,而忽略了这个庞然大物运转所需的周边设备的成本。更何况,业内所说的轻量化效果,其实并不具备优势,现阶段投产意义不大。" 陈琛表示。

曾有车企拆解特斯拉 Model Y 的两代一体式铸件后发现:第一代(左右分体式,中间螺栓链接)为 54kg;第二代(完全一体式,并加入后纵梁)为 65kg,并未实现轻量化。

因此,也有一些主流车企持观望态度,比如上汽、比亚迪、广汽等多家企业只将一体式压铸作为前沿技术关注,但尚未有明确的应用计划。

" 一体压铸技术目前处于立项阶段,一些难题如碎裂吸能、维修性仍需要去攻克。" 上汽创新研究开发总院副院长康华平认为,车企做一体化压铸,需要具备三个条件,一是这款车要达到一定的销量;二是车企有议价能力;三是车企有新工厂投入的需求。

" 降低成本其实是针对铝冲压的车身,相对钢冲压的车身是不会降低成本的,所以肯定要在高端品牌上先去实施,并且是有一定销量的高端车型。" 康华平称。

从现实情况看,车企可以采购一大批一体化压铸设备,但当前在国内市场,除特斯拉外,还没有一家车企的单一车型,在单一年度的销量超过 10 万辆,更别提需要用到铝材的高端车型。

我们承认,马斯克是个天才的发明家,坚韧的创新者,他用一体化压铸推动了汽车制造工艺的革新,但眼下,一体化压铸并没有那么神奇,相反,它在各方面都不完美,需要材料、工艺、模具、设备各方面的配合。而汽车传统四大工艺是经过百年时间形成的,造就了整个生产流程的稳定和高度适配量产需求的良品率。

一体化压铸的不完美,未来能不能靠技术迭代和工艺熟练度去慢慢磨合和解决,现在看来还是未知数。

" 急功近利是我们的弊病,希望有更多的车企可以静下心来把硬技术搞上去,掌握一体化压铸技术的 know how,而不是一味地跟风,哗众取宠。" 一位汽车行业分析师对车市物语说,车企应该更多地结合自身发展需求出发,而不是沦为资本的工具。

本文来自微信公众号:车市物语(ID:autostinger),作者:彭斐

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