特斯拉汽车“一体铸造”技术解读

“一体铸造”有望大幅提高生产效率。铸造工艺适合复杂形状、型腔薄壁零件的制造，优势在于有利零部件的集成化设计和制造。

特斯拉新专利提出“一体铸造”技术。2019年7月，特斯拉发布新专利“汽车车架的多向车身一体成型铸造机和相关铸造方法”，提出了一种车架一体铸造技术和相关的铸造机器设计。该技术将通过多向压铸机，包括一个具有车辆覆盖件的模具，以及几个可以相对于覆盖件模具平移的凸压模具实现。此类凸压模具会分别移动至铸造机中央的铸造区，负责不同部件的铸造，在一台机器上完成绝大部分车架的铸造工作。”

“一体铸造”有望大幅提高生产效率。铸造工艺适合复杂形状、型腔薄壁零件的制造，优势在于有利零部件的集成化设计和制造。“一体铸造”技术将进一步强化这一优势，将车架上的多个零件集成为一个整体，通过一次铸造完成成型，大幅简化供应链配套，有望为生产效率带来较大提升。

ModelY有望应用“一体铸造”工艺。据报道，特斯拉正准备对ModelY车型生产制造进行几项重大改进，其中包括引入一台大型压铸机进行“一体铸造”，可将ModelY车型的大部分框架组集成为一个大件。2019年特斯拉首席执行官埃隆马斯克曾表示，特斯拉的ModelY车型白车身将转向铝铸件设计。我们从外媒处获取到了一组疑似特斯拉ModelY的生产制造过程，并还有其铸造车身的图片。

通过图片可以看到，在车门的结构处，如果是板材冲压，其边缘将会是尖锐的，而图中该位置似乎还未成型。另一个就是在B柱位置有变色，而在传统的汽车冲压制造与焊接工艺上，是不会出现这样的变色效果。再一个，在车轮的轮拱内部，复杂的褶皱是钣金技术所还不能达到的。

“一体铸造”技术有望助力Model Y生产效率进一步提升。白车身在焊装过程中的特点是具有明显的先后顺序，若能以整件方式生产车架，不仅将提升汽车主机厂的自动化率，还将有效减少建造时间、运营成本、制造成本、工厂占地面积、加工成本和设备数量。ModelY若应用“一体铸造”技术，有望在Model 3现有基础上进一步提升生产效率，保证更快的爬坡速度和更高的装配产能。

传统车企采用的普通一体式车架，它由几十个小的钣金冲压件组成。它们就像我们折纸盒子一样，钣金在冲压机中被巨型模具折叠切割，被人或机器人用焊接或胶接的技术连接在一起，在汽车发展的这么多年中，钣金冲压从未退出过历史舞台。

而特斯拉为Model Y提供的高压铝铸造一体式车架则结束了“折叠”和“粘合”的大部分工作。不同于冲压件在制造和焊接过程中会产生大量内部应力，高压铝铸造仅需准确且简单的热处理就可以将产品的内部应力降到很低，从而有效提升车辆的刚性，也就提高整车的安全性能。由于电动车的电池需要更安全的安置在底盘上，那么这么一个真正意义上的一体化车身可以有效保护电池。

铝铸造尤其是高压铸造在生产复杂形状、型腔零件上具有明显优势，因此在未来“一体铸造”应用之后，有望替代部分钢制或其他材质的结构件，加上动力电池重量大导致汽车车身轻量化成为普遍诉求，使得用铝量进一步提升；此外，由于“一体铸造”将多个铸造件设计集成了为一个车架，因此车身上的铝铸造件数量将大幅减少。

并不是车架越安全制造成本越贵，高压铝铸造除了先期压铸机投入较大以外，后期的制造成本远低于钣金冲压。我们经常可以看到很多照片或视频中，主机厂里面密密麻麻的机器人，其实这些机器人大部分都是在做焊接和涂胶的工作，这部分不仅投入巨大，而且浪费生产时间。

特斯拉Model Y的一体铸造车架不仅省去了几十台机器人，而且节省了模具投入，质量投入和运营成本。这可以有效降低生产成本，从而提高竞争力。

由于采用了大型单体铝铸造，因此在车辆发生碰撞后无法采用钣金或者替换方式修补受损件。特斯拉采用创新的插销工艺来修复车身，即将受损的部位切割开，将全新铸造单体用插销部件与车体连接，这有点类似大型铆接工艺。根据测试，连接处的抗拉和抗压强度并没有很大改变。这种工艺虽然会相对提高修车成本和时间，但是仅从底盘上来说的安全系数仍可以与新车相似。

虽然整体铝铸件设计好处多，但劣势也不少。比如工艺难度大，零件不良率可能会因此提升，一次性压铸成形，只有有一边或者一角出现问题，那么这一整块就没用了。当然，高良品率都是通过不断试错出来的。

特斯拉将铸造这门看似落后且老旧的产业又一次推向了前沿，不仅提高整车安全，也能降低生产成本；而创新的修复工艺让汽车在受到碰撞以后还能保持原来的安全。然而针对普通消费者而言，维修成本高了，对维修人员来说，维修难度也大了。万一出现碰撞，那么换的可不是平常的“一个零件”，而是“N个零件组合在一起的一个零件”。