一体化压铸技术:轻量化、成本降低与效率提升的利器
一体化压铸技术在汽车制造领域的应用,带来了显著的减重效果、成本节约以及生产效率的提升。因此,这一技术正受到越来越多新能源汽车企业的青睐。自特斯拉在2020年首次将其应用于Model Y车型以来,国内外众多整车企业如蔚来汽车、小鹏汽车、理想汽车等纷纷效仿,积极采用一体化压铸技术。通过该技术,汽车零件数量大幅减少,焊点数量也随之显著降低,从而实现整车减重、成本节约以及生产效率的全面提升。
▲Tesla Model Y的一体化压铸件与Model 3的传统制造方案进行了对比,突显了其显著的优势。而Tesla Cybertruck更是进一步沿用了Model Y的一体化压铸方案,即前机舱与后车身地板的一体化设计,从而实现了更轻量化、更高效的生产。
Cybertruck的一体化后地板压铸件未来方案
特斯拉近期传来喜讯,在一体化压铸技术上又取得了新进展。他们成功将现有的三段式结构进一步整合,实现了地板的一体化设计,预示着未来的制造方案将更加高效、轻盈。
极氪汽车
极氪0极氪在2021年成功量产并交付了其旗舰MPV——极氪009。这款车型大胆创新,首次采用了一体化压铸后端铝车身,且这是目前量产车型中规模最大的一体化后车身。该部件通过直接压铸成一个车尾大零件的后端铝车身,不仅简化了生产流程,还减少了80个零部件和近800个焊接点,使得生产效率提升了60%。同时,这一设计还为车辆带来了显著的减重效果,减轻了16%的重量,并降低了16%的变形量。此外,其弯曲刚度提升了11%,扭转刚度也增加了5%,达到了36450N·m/deg的高水平。
▲极氪009一体化后车身压铸件的创新设计
极氪009不仅在一体化压铸技术上取得了突破,更进一步优化了后车身的设计。与特斯拉的方案有所不同,极氪将整个后车身打造为一体化结构,而非仅限于地板部分。这一创新设计不仅简化了生产流程,更在维修性方面进行了巧妙考虑,确保了车辆的安全与耐用性。
▲极氪009的精细碰撞分区策略
极氪009采用了创新的四段式碰撞分区设计,并结合额外的两个可维修替换结构,使得在发生碰撞后,该车的一体化压铸后车身能够降低维修成本。这一策略不仅体现了极氪在汽车设计上的匠心独运,更展现了其对成本控制和维修便捷性的深刻理解。
此外,极氪001的FR版本也值得一提。它创新地采用了中段的一体化压铸方案,被誉为“一体化压铸蜻蜓结构”。这一设计不仅提升了车辆的安全性,更在制造工艺上达到了新的高度。
▲极氪001FR版的一体化“蜻蜓结构”
极氪001FR版的一体化“蜻蜓结构”设计,不仅实现了减重7%的目标,还显著提升了座椅安装点的刚度,平均增幅达到18%。同时,这一设计还带来了生产效率的提升,高达20%。更为出色的是,其延展性使得这种结构能够适配不同轴距的车型,带宽达到206mm,灵活性极高。
小鹏汽车
小鹏汽车在一体化压铸技术上的应用,主要体现在其G6和X9 MPV两款车型上。小鹏G6采用前后一体式铝压铸车身,通过12000吨级压铸机进行压铸,实现了前后一体压铸集成零件数高达161个的壮举。这种零部件的整合不仅减轻了车身重量,相比传统钢车身减重约17%,更使得整车扭转刚度大幅提升至41600N·m/deg,驾驶性能更为出色。
▲小鹏X9的中后地板一体化铸造件
小鹏X9的中后地板部分,采用了全球最大量产的12000吨压铸机进行一体化铸造。这一创新设计集成了高达167个零件,相较于传统车身结构,减重效果显著,达到了19%。同时,碰撞变形量减少了20%,而弯曲刚度则提升了40%。整车后部的整体强度相比传统设计提升了30%以上,甚至达到了46000N·m/deg的整车扭转刚度。
值得一提的是,小鹏汽车在一体化压铸技术上的应用堪称国内领先。截至目前,他们已经引入了三种不同吨位的压铸机,以适应不同产品的生产需求。例如,7000吨级压铸机用于X9的前舱部,12000吨级压铸机则负责X9的后地板以及G6的前后车身件。而即将安装的16000吨级压铸单元,预计将用于生产电池包部件,进一步拓展一体化压铸技术的应用范围。
▲小鹏X9的前后一体化压铸件
此外,赛力斯的问界M9也采用了大型一体压铸后车体等创新设计。这款车型将车身原有的222个零部件进行了高度集成,仅通过10个一体化压铸零部件便实现了这一集成,使得零部件数量大幅减少了95%。同时,连接点的数量也显著减少了1440个,下降了70%。尽管目前尚未公布M9的整车扭转刚度具体数据,但可以预见的是,这一创新设计在提升整车强度和刚度方面将有着显著的效果。
▲问界M9的一体化压铸件
理想汽车MEGA
理想汽车在近期推出了其首款纯电动MPV——MEGA,同样运用了一体化压铸技术。但值得注意的是,理想汽车并未选择地板一体化的设计,而是仅对后地板骨架进行了这种技术的整合。因此,在零部件的集成以及连接点的减少方面,MEGA的表现相对较弱。尽管如此,理想汽车并未公布具体的数据对比,使得其在成本降低和轻量化方面的效果显得不够突出。
▲理想MEGA的一体化压铸后地板骨架
尽管理想汽车在MEGA上仅对后地板骨架采用了一体化压铸技术,但整车的扭转刚度却高达44000N.m/deg,显示出其出色的车身结构。
蔚来汽车ET2021年12月,蔚来在ET5的发布会上宣布,这款车型将率先采用一体化压铸工艺,标志着蔚来汽车正式进军这一技术领域。一体化压铸技术在ET5上的应用,预计将带来显著的效益,包括降低成本、提高生产效率以及优化车辆性能。
▲蔚来汽车ET5一体化压铸后车身
通过一体化压铸技术,蔚来ET5的零部件数量得以大幅减少,从原先的54个精简为1个。这一创新工艺不仅节省了60%的生产时间,更带来了结构上的显著优化,使整车体积更为紧凑,从而为后备厢额外腾出了11L的储物空间。此外,一体成型的后地板设计使得车辆重量减轻了约13公斤,进一步提升了整车的抗扭刚度,达到了34000N.m/deg。
与极氪汽车相似,蔚来ET5在后市场维修方面也进行了周全考虑。后纵梁的后半段以及轮拱等易损部分,仍保留了单独的零件设计,以便于后续的维修与更换。
哪吒汽车浩智滑板底盘
哪吒汽车在今年的科技日上,发布了其创新的浩智战略,其中滑板底盘技术的一体化压铸方案备受瞩目。该方案采用前机舱与后车地板的一体化设计,旨在进一步提升汽车的制造效率与性能表现。
▲哪吒汽车浩智滑板底盘
一体化的规划
哪吒汽车在未来的发展规划中,提出了将整个下车体与侧围内板进行一体化的铸造方案。这一创新举措旨在进一步提升汽车的制造效率,并优化车辆的性能表现。
▲哪吒汽车的一体化压铸技术路径
哪吒汽车在一体化压铸技术的规划上显得颇为激进,其压铸设备已达到20000吨位以上的水平。这一技术路径的探索,无疑将推动汽车制造行业的创新与进步。
在特斯拉率先提出并应用一体化压铸技术后,国内企业如长安、一汽以及小米汽车等纷纷加入研发与应用行列,迅速推出了符合自身特色的解决方案。同时,在技术发展路径上,这些企业也与特斯拉保持高度同步,甚至在某些方面实现了领先量产。然而,目前多数车企仍停留在单一技术领域的追赶阶段,缺乏系统性的技术布局。因此,要评估这一技术是否能达到预期效果,还需进一步观察相关产品的市场表现。
中欧SENIA
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作者:赵龙 杨凯帆 张淼 邓成刚 徐嘉乐 熊玉杰 武盼祥 赵雷雷 刘凯
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