要点:
特斯拉即将实施一种新的压铸工艺，该工艺可以显著降低成本并简化汽车制造，超出了行业其他公司的能力。特斯拉的创新技术将改变电动车的制造方式，并有可能实现生产成本的大幅削减。这将使特斯拉在电动车市场中的竞争优势进一步扩大。特斯拉的新技术将使其能够在18到24个月内从头开始开发一款汽车，这比大多数竞争对手需要的时间缩短了一半以上。
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2023年9月14日，特斯拉(TSLA)结合了一系列创新技术，取得了技术突破，可能会改变其电动汽车制造方式，并帮助伊隆·马斯克/Elon Musk 实现将生产成本减半的目标。该公司率先使用锁模压力为6000至9000吨的大型压力机，通过“超级铸造”工艺来模制Model Y的前后结构，从而大幅削减了生产成本，让竞争对手竞相追赶。
据相关资料显示，这些技术是马斯克在今年三月份公布的“无盒”制造战略的核心，这是他计划在未来十年生产数千万辆更便宜的电动汽车并仍然盈利的关键。特斯拉即将采用一种新的制造工艺，该工艺可以显著降低成本并提高电动汽车的产量。据相关人士称，新工艺将使汽车制造商能够将几乎整个汽车底部压铸为一个整体，而不是使用传统的汽车制造技术制造约400个零件。
特斯拉目前制造其广受欢迎的Model Y SUV的流程已经涉及到一种独特的大型超高压压力机的使用，该压力机可以模制车辆的前部和后部。特斯拉率先以“巨型铸造”的方式制造Model Y的前后结构，这种过程大幅削减了生产成本。一些专家表示，与其他汽车制造商的工厂相比，这一过程已经非常高效且具有成本效益。
特斯拉的秘密新技术始于更新的模具制造工艺。据相关资料显示，该工艺使用3D 打印和工业砂。在制造熔融金属模具时，当放大到车辆尺寸时，进行简单的调整可能会花费数百万美元，因此汽车制造商通常会回避这种选择。但特斯拉正在推进这一技术，使用一种新技术，用沙子可以逐层构建模具，并使其更容易随后进行更改。用于生产铸件的铝合金的性能并未达到预期，但铸造专家改变了合金配方，并对冷却和热处理工艺进行了微调，使其发挥作用。
一旦实现，特斯拉可以将整个车身底部铸造成一个整体，而不是用当前工艺铸造两个或多个。一般来说，车辆底部是通过将各个部件焊接在一起并留下一个空心副车架来制造的，该副车架在发生碰撞时在结构上可以帮助汽车。但特斯拉计划使用一种内部包含3D打印实心砂芯的新模具，通过一次千兆铸造来实现这一目标。铸造后，去除砂子，留下相同的空心副框架，无需将部件焊接在一起。
3D打印+特殊合金创新技术
特斯拉取得的突破集中在如何设计和测试如此大部件的巨型模具以进行大规模生产，以及铸件如何将带有内部肋的空心副车架结合起来，以减轻重量并提高耐撞性。知情人士表示，这两种情况的创新均由英国、德国、日本和美国的设计和铸造专家开发，涉及3D打印和工业砂。
到目前为止，汽车制造商一直回避铸造更大的结构，因为存在“千兆铸造困境”：制造模具来制造1.5平方米或更大的零件可以提高效率，但成本昂贵，并带来无数风险。一位铸造专家表示，一旦制作出大型金属测试模具，设计过程中的机加工调整一次可能会花费10万美元，或者完全重做模具可能会花费150万美元。另一位人士表示，大型金属模具的整个设计过程通常需要花费约400万美元。
消息人士称，这被汽车制造商认为是令人望而却步的，特别是因为从噪音和振动、装配和表面处理、人体工程学和耐撞性的角度来看，设计可能需要六次甚至更多的调整才能实现完美的模具。但消息人士称，尽管存在风险，马斯克从一开始的愿景就是找到一种将车身底部铸造成一体的方法。
为了克服这些障碍，特斯拉求助于使用3D打印机用工业砂制作测试模具的公司。使用数字设计文件，称为粘合剂喷射机的打印机将液体粘合剂沉积到薄薄的沙层上，并逐渐逐层构建可以压铸熔融合金的模具。据一位消息人士称，砂型铸造的设计验证过程的成本也是最低的，仅为金属原型的3%。这意味着特斯拉可以根据需要多次调整原型，使用Desktop Metal及其子公司ExOne等公司的机器在几个小时内重新打印出一个新原型。使用砂型铸造的设计验证周期仅需两到三个月，而金属模具原型则需要六个月到一年。
此外，汽车底部的副车架通常是空心的，以减轻重量并提高耐撞性。目前，它们是通过将多个部件冲压和焊接在一起而制成的，中间留有空隙。为了铸造具有空心的副车架作为一次超级铸造的一部分，特斯拉计划将由粘合剂喷射机打印的实心砂芯放置在整个模具内。零件铸造完成后，将沙子去除以留下空隙。但是，尽管设计过程和大型框架的复杂性都实现了更大的灵活性，但仍有一个主要障碍需要清除。用于生产铸件的铝合金在砂模和金属模中表现不同，通常无法满足特斯拉的耐撞性和其他属性标准。
铸造专家通过配制特殊合金、微调熔融合金冷却过程以及生产后热处理克服了这一问题。一旦特斯拉对原型模具感到满意，它就可以投资最终的金属模具进行大规模生产。据相关消息人士称，特斯拉即将推出的小型车给了它一个将电动汽车平台连为一体的绝佳机会，主要是因为它的车身底部更简单。然而，如果特斯拉决定将车身底部铸造成一体，那么它仍然必须决定使用哪种千兆压力机，而这一选择也将决定汽车框架的复杂程度。为了快速冲压如此大型的车身部件，特斯拉需要新的更大的千兆压力机，其锁模力达到或超过16,000 吨，这将带来高昂的价格，并且可能需要更大的厂房。
新的铸造技术已达到开发的尾声，但也存在一些新的障碍。特斯拉将需要更强大的“千兆压力机”，并且与正在使用的房屋大小的设备相比，其尺寸要大得多。这也意味着，特斯拉需要更多的空间来容纳这些新的印刷机。其次，在更高的压力下，3D打印砂芯技术可能不起作用。另一种选择可能涉及缓慢的熔融合金注射以适应砂芯，但这会减慢制造速度。
如果特斯拉能够弄清楚最后的步骤，这可能是加快其装配线流程的关键。马斯克提到了一种新的“拆箱”生产工艺，作为他公司第三个总体规划的一部分。这一过程可以从单件铸件开始，仅对需要喷漆的部件进行喷漆，然后一次性组装其余部件，从而加快汽车制造速度。
从更大的范围来看，特斯拉的制造突破类似于苹果公司为其笔记本电脑转向一体式设计。据相关资料表示，特斯拉计划在其期待已久的25,000美元电动汽车上使用最新工艺，该汽车现在看起来可能有点像Cybertruck。与此相反，特斯拉却因Cybertruck过于复杂的设计和制造流程而分散了自己的注意力。特斯拉的新设计和制造技术意味着该公司可以在18到24个月内从头开始开发一款汽车，而大多数竞争对手目前可能需要三到四年的时间。
在特斯拉2023年3月的投资者日活动中，马斯克描述了如果工程成功的话，将其电动汽车的制造成本减半的计划。该公司已经大幅下调了包括Model S和Model X在内的汽车价格，这可能意味着需求正在放缓，也可能意味着特斯拉预计其新流程即将到来。基于特斯拉一直在造车方面的技术创新，大大地实现生产成本的再次大幅削减。这样一来，可能会导致电车市场又进入一轮剧烈的价格竞争战！
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