特斯拉新技術將顛覆電動車製造,再次大幅削減生產成本!新電車價格戰?

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商業 Business


要點:
特斯拉即將實施一種新的壓鑄工藝,該工藝可以顯著降低成本並簡化汽車製造,超出了行業其他公司的能力。特斯拉的創新技術將改變電動車的製造方式,並有可能實現生產成本的大幅削減。這將使特斯拉在電動車市場中的競爭優勢進一步擴大。特斯拉的新技術將使其能夠在18到24個月內從頭開始開發一款汽車,這比大多數競爭對手需要的時間縮短了一半以上。

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2023年9月14日 ,特斯拉 (TSLA) 結合了一系列創新技術,取得了技術突破,可能會改變其電動汽車製造方式,並幫助伊隆·馬斯克/Elon Musk 實現將生產成本減半的目標。該公司率先使用鎖模壓力為6000至9000噸的大型壓力機,通過“超級鑄造”工藝來模製Model Y的前後結構,從而大幅削減了生產成本,讓競爭對手競相追趕。

據相關資料顯示,這些技術是馬斯克在今年三月份公佈的“無盒”製造戰略的核心,這是他計劃在未來十年生產數千萬輛更便宜的電動汽車並仍然盈利的關鍵。特斯拉即將採用一種新的製造工藝,該工藝可以顯著降低成本並提高電動汽車的產量。據相關人士稱,新工藝將使汽車製造商能夠將幾乎整個汽車底部壓鑄為一個整體,而不是使用傳統的汽車製造技術製造約400個零件。

特斯拉目前製造其廣受歡迎的Model Y SUV的流程已經涉及到一種獨特的大型超高壓壓力機的使用,該壓力機可以模製車輛的前部和後部。特斯拉率先以“巨型鑄造”的方式製造Model Y的前後結構,這種過程大幅削減了生產成本。一些專家表示,與其他汽車製造商的工廠相比,這一過程已經非常高效且具有成本效益。

特斯拉的秘密新技術始於更新的模具製造工藝。據相關資料顯示,該工藝使用3D 打印和工業砂。在製造熔融金屬模具時,當放大到車輛尺寸時,進行簡單的調整可能會花費數百萬美元,因此汽車製造商通常會迴避這種選擇。但特斯拉正在推進這一技術,使用一種新技術,用沙子可以逐層構建模具,並使其更容易隨後進行更改。用於生產鑄件的鋁合金的性能並未達到預期,但鑄造專家改變了合金配方,並對冷卻和熱處理工藝進行了微調,使其發揮作用。

一旦實現,特斯拉可以將整個車身底部鑄造成一個整體,而不是用當前工藝鑄造兩個或多個。一般來說,車輛底部是通過將各個部件焊接在一起並留下一個空心副車架來製造的,該副車架在發生碰撞時在結構上可以幫助汽車。但特斯拉計劃使用一種內部包含3D打印實心砂芯的新模具,通過一次千兆鑄造來實現這一目標。鑄造後,去除砂子,留下相同的空心副框架,無需將部件焊接在一起。

3D打印+特殊合金創新技術
特斯拉取得的突破集中在如何設計和測試如此大部件的巨型模具以進行大規模生產,以及鑄件如何將帶有內部肋的空心副車架結合起來,以減輕重量並提高耐撞性。知情人士表示,這兩種情況的創新均由英國、德國、日本和美國的設計和鑄造專家開發,涉及3D打印和工業砂。

到目前為止,汽車製造商一直迴避鑄造更大的結構,因為存在“千兆鑄造困境”:製造模具來製造1.5平方米或更大的零件可以提高效率,但成本昂貴,並帶來無數風險。一位鑄造專家表示,一旦製作出大型金屬測試模具,設計過程中的機加工調整一次可能會花費10萬美元,或者完全重做模具可能會花費150萬美元。另一位人士表示,大型金屬模具的整個設計過程通常需要花費約400萬美元。

消息人士稱,這被汽車製造商認為是令人望而卻步的,特別是因為從噪音和振動、裝配和表面處理、人體工程學和耐撞性的角度來看,設計可能需要六次甚至更多的調整才能實現完美的模具。但消息人士稱,儘管存在風險,馬斯克從一開始的願景就是找到一種將車身底部鑄造成一體的方法。

為了克服這些障礙,特斯拉求助於使用3D打印機用工業砂製作測試模具的公司。使用數字設計文件,稱為粘合劑噴射機的打印機將液體粘合劑沉積到薄薄的沙層上,並逐漸逐層構建可以壓鑄熔融合金的模具。據一位消息人士稱,砂型鑄造的設計驗證過程的成本也是最低的,僅為金屬原型的3%。這意味著特斯拉可以根據需要多次調整原型,使用Desktop Metal及其子公司ExOne等公司的機器在幾個小時內重新打印出一個新原型。使用砂型鑄造的設計驗證週期僅需兩到三個月,而金屬模具原型則需要六個月到一年。

此外,汽車底部的副車架通常是空心的,以減輕重量並提高耐撞性。目前,它們是通過將多個部件沖壓和焊接在一起而製成的,中間留有空隙。為了鑄造具有空心的副車架作為一次超級鑄造的一部分,特斯拉計劃將由粘合劑噴射機打印的實心砂芯放置在整個模具內。零件鑄造完成後,將沙子去除以留下空隙。但是,儘管設計過程和大型框架的複雜性都實現了更大的靈活性,但仍有一個主要障礙需要清除。用於生產鑄件的鋁合金在砂模和金屬模中表現不同,通常無法滿足特斯拉的耐撞性和其他屬性標準。

鑄造專家通過配製特殊合金、微調熔融合金冷卻過程以及生產後熱處理克服了這一問題。一旦特斯拉對原型模具感到滿意,它就可以投資最終的金屬模具進行大規模生產。據相關消息人士稱,特斯拉即將推出的小型車給了它一個將電動汽車平台連為一體的絕佳機會,主要是因為它的車身底部更簡單。然而,如果特斯拉決定將車身底部鑄造成一體,那麼它仍然必須決定使用哪種千兆壓力機,而這一選擇也將決定汽車框架的複雜程度。為了快速沖壓如此大型的車身部件,特斯拉需要新的更大的千兆壓力機,其鎖模力達到或超過16,000 噸,這將帶來高昂的價格,並且可能需要更大的廠房。

新的鑄造技術已達到開發的尾聲,但也存在一些新的障礙。特斯拉將需要更強大的“千兆壓力機”,並且與正在使用的房屋大小的設備相比,其尺寸要大得多。這也意味著,特斯拉需要更多的空間來容納這些新的印刷機。其次,在更高的壓力下,3D打印砂芯技術可能不起作用。另一種選擇可能涉及緩慢的熔融合金注射以適應砂芯,但這會減慢製造速度。

如果特斯拉能夠弄清楚最後的步驟,這可能是加快其裝配線流程的關鍵。馬斯克提到了一種新的“拆箱”生產工藝,作為他公司第三個總體規劃的一部分。這一過程可以從單件鑄件開始,僅對需要噴漆的部件進行噴漆,然後一次性組裝其餘部件,從而加快汽車製造速度。

從更大的範圍來看,特斯拉的製造突破類似於蘋果公司為其筆記本電腦轉向一體式設計。據相關資料表示,特斯拉計劃在其期待已久的25,000美元電動汽車上使用最新工藝,該汽車現在看起來可能有點像Cyber​​truck。與此相反,特斯拉卻因Cyber​​truck過於復雜的設計和製造流程而分散了自己的注意力。特斯拉的新設計和製造技術意味著該公司可以在18到24個月內從頭開始開發一款汽車,而大多數競爭對手目前可能需要三到四年的時間。

在特斯拉2023年3月的投資者日活動中,馬斯克描述瞭如果工程成功的話,將其電動汽車的製造成本減半的計劃。該公司已經大幅下調了包括Model S和Model X在內的汽車價格,這可能意味著需求正在放緩,也可能意味著特斯拉預計其新流程即將到來。基於特斯拉一直在造車方面的技術創新,大大地實現生產成本的再次大幅削減。這樣一來,可能會導致電車市場又進入一輪劇烈的價格競爭戰!

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