一体化压铸带来的优势在于:减重(轻量化)、降本和提高生产效率。因此,成为当前新能源汽车企业争相采用的技术。
自特斯拉2020年首次在Model Y上应用,国内外的整车企业,如:小米、蔚来汽车、小鹏汽车、理想汽车、极氪汽车、问界M7、哪吒汽车等。
1.特斯拉
特斯拉是一体化压铸在汽车领域的开创与引领者,它自2020年与意大利压铸设备商意德拉合作,率先在Model Y上采用了后地板一体化铸造方案,采用的是6000吨压铸设备;随后又更进一步,前机舱+后地板均采用了一体化压铸技术,使得零件数量由171减少至2个,焊点数量减少超1 600个;配合4680的CTB集成方案,使得整车总体减重10%,零件减少370,成本下降7%。
2.小米
在2023年12月28日举行的小米汽车技术发布会上,雷军公布了小米超级大压铸技术:9100吨一体化压铸工艺。
小米SU7的后地板采用大压铸工艺,其尺寸比特斯拉大17%,而且72个零件变成1个,焊点减少840个,减重17%,车内降噪2分贝,同时生产工时减少45%,一体化后地板的设计寿命是传统后地板的10倍以上,能够轻松实现200万公里以上的使用寿命。
但是这也需要更大吨位锁模力的压铸机,因此定制开发了9100吨锁模力巨型一体压铸机。而且小米大压铸件需要满足大尺寸、长流程、轻量化三大核心指标,因此对合金综合指标要求极为苛刻,为此,小米还研发制造出了“小米泰坦合金”,让小米SU7整车扭转刚度高达51000N·m/deg,相当于传统燃油车的两倍。
为了提升维修经济性,小米在结构方面还创造性设计了三段式防撞设计,在一般的中低速碰撞中,能够实现只更换防撞梁和溃缩区,不更换后地板。
小米超级压铸技术核心是一台拥有9100吨锁模力、重达718吨的大压铸机,相当于4台波音747的重量,围绕它的是超过60个设备,占地840平方米的超级大压铸集群。
3.极氪汽车
在2023年9月的极氪安全营活动上,极氪发布了车身中段一体式压铸结构,将其中段一体式压铸结构称为“蜻蜓结构”,使用7200T的压铸机,使得整体减少了16个部件、66个连接点,整车减重7%,座椅安装点刚度平均提升18%,具有可变延伸设计,其柔性适配不同车型,适配架构轴距带宽206mm,可以提升整车刚度,消除各种零件在焊接时潜在的失效率。这一结构将首搭于极氪 001 FR,还会在在更多车型上应用,可以帮助各车型提高接近20%的生产效率与降低生产成本。
极氪在2021年量产交付了其旗舰MPV极氪009,该车型大胆采用了一体化压铸后端铝车身,这也是迄今为止量产最大的一体化后车身,该部件是直接压铸成一个车尾大零件的后端铝车身,在工艺上减少了80个零部件、近800焊接点,生产效率提升60%,同时减重16%,变形量减少16%、弯曲刚度提升11%、扭转刚度提升9.5%,其扭转刚度可达36450N·m/deg。
除了将整个后车身做成一体(有别于特斯拉那种后车身架,它的后车身地板是没有做成一体的),极氪还增加了这种一体化后车身的维修性。
这四个碰撞分区加额外还有的两个可维修替换结构,让极氪009的这个压铸后车身,在发生碰撞后也可以降低维修成本。
4.小鹏汽车
小鹏汽车在一体化压铸领域的量产应用,集中体现在了小鹏G6和X9 MPV两款车上。
小鹏G6采用前后一体式铝压铸车身,使用12000吨级压铸机压铸,前后一体压铸集成零件数161个,零部件整合减轻了车身重量,比传统钢车身减重约17%;整车扭转刚度大幅提升至41600N·m/deg。
小鹏X9中后地板使用了全球最大量产12000吨的压铸机,集成了167个零件,相比传统车身结构减19%。碰撞变形量减少20%,弯曲刚度提升40%,整车后部整体强度相比传统设计强度提升30%以上,并能达到46000N·m/deg 整车扭转刚度。
小鹏在一体化压铸上的推进是国内最为激进的,截止目前,它已经采用了3个不同吨位的压铸机来生产不同的产品,具体为:7000吨级压铸机用来压铸X9的前舱部,12000吨级压铸用来压铸X9后地板部分以及G6的前后车身件,16000吨级压铸单元正在安装 ,后续将用来生产电池包部件。
5.问界M9
问界M9采用了“玄武车身”设计,后地板、前机舱总成等零件均使用一体化压铸,采用9000吨一体化压铸机,这使得原本222个的车身零件锐减至仅仅10个,零部件数量下降95%,部件连接点数量减少1440个,下降幅度达到惊人的70%,扭转变形刚度提高23%。从而显著提升了车身的整体刚性和安全性。
6.理想汽车
理想MEGA也采用了一体化压铸技术,但不是大家常用的后地板,而是后地板骨架,因此它对于零部件减少和连接点减少的作用上是相对偏弱的。
7.蔚来汽车
蔚来ES8采用前后端一体铸铝车身,采用8800吨压铸机,后部则是一体式压铸件将31个零件集成一个。
而蔚来ET5则是蔚来首个采用一体化压铸的车型,将车身零部件数量由原来的54个集成为1个,生产时间缩短多达60%,车身后地板重量将降低30%,约13公斤,后备箱空间增加11L,整车抗扭刚度提升了10%,达到了34000 N.m/deg。
8.哪吒汽车
哪吒在2023年8月21号发布了浩智战略,其中的滑板底盘很重要的一个技术就是一体化压铸,采用的也是前机舱一体化+后车地板一体化的方案。
与力劲集团共同研发超20000吨的一体式压铸机,其主要指标是:压铸单个零件尺寸最大可达5㎡,超100个零件合为1个零件,减重15%,减少3000多个连接点,减少近百个工序,减少几十甚至上百工人,减少约150台机器人。
9.其他
除此之外,长安在去年8月选用了7000吨的压铸设备用于前机舱+后地板的一体化压铸工作,一汽选用了9000吨的压铸设备,一体压铸件自今年6月启动;小米汽车在北京工厂压铸车间也安装了海天8800T超级压铸机。
除了国内企业在快速跟进一体化压铸技术,国外的企业也在积极布局,例如大众计划在SSP(Scalable Systems Platform)平台开始应用一体压铸,根据报道,2022年5月,大众汽车一体式铝压铸后车身样件在卡塞尔工厂下线,该样件采用4 400 t压铸机生产,集成了约30多个零件,减重约10 kg。沃尔沃宣布投资200亿瑞典克朗对旗下托斯兰达工厂进行现代化改造,其中包括一体化压铸技术;丰田汽车也对外公开了其一体化压铸技术,并计划于2026年投放市场,它也是将未来的车身制造分为前、中、后三部分,前部和后部会采用一体化压铸。
10.总结与对比
但是可维修性是一个无法避免的问题,也是需要花大量时间精力去研发提升的点,不然一旦碰到一体化大压铸件,就等于车辆报废了,虽然说这是极小概率的事件,但是也不容忽视,相信未来会有更好的解决方案。
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