您的Model Y，正在被“压”出来｜技术流 - 广州国际铸造、压铸及锻压工业展览会

此时此刻，上海临港特斯拉工厂，超过660摄氏度的液态铝合金，在6000吨压力下被注入模具。几分钟之前是一摊铝水，几分钟之后模具打开，已经是一具成形的Model Y（参数丨图片）一体式后车身底板。

这是汽车历史上第一次，大规模批量生产如此尺寸的压铸铝合金部件。从2021年初至今，仅在中国特斯拉就已交付了超过13万辆Model Y，每一辆的后车身底板都是压铸一体成型的。

压铸部件的位置和规模

正在生产的Model Y只是个开始，去年特斯拉在电池日高调宣布了一系列新技术，其一便是压铸成型的前车身+后车身（目前只有后车身为压铸）。配合新的CTC电池包，整体可以实现减重10%、续航增加14%、减少370个零部件，不妨换算一下应用这些技术的新Model Y会有何等表现？

今年上半年，德克萨斯州的特斯拉工厂开始试制压铸前车身；不久后德国柏林生产的Model Y，将是拥有4680电芯、CTC电池包、前后压铸车身的“完全体”。

压铸前车身+CTC电池包+压铸后车身

德州工厂生产的Model Y压铸前车身

车身，或者说白车身结构（body in white），是直接定义一辆汽车“身份”与“使命”的关键和根本。这一点本胡天天睡觉做梦都在念叨，新来的朋友不妨跳转《为什么我一定要你关心“车壳子”？》。

部分车身采用压铸一体成型，好处在方方面面：生产效率更高、成本更低，车身重量更轻、刚度更高。落到俺们消费者身上，就是车价可以更便宜（只是“可以”，下同）、续航可以更长、舒适性可以更好、操控可以更强……

今天国产Model Y能卖到28万元起，可能就靠后车身采用一体压铸，成本省掉了那么几百几十几块几毛几——可千万别嫌少。要知道在主流民用车价位，多三位数人民币是足以让厂商打碎了牙往下咽的。

要明白压铸一体成型怎么个好法？我们得谈谈车身是怎么造出来的了。

从冲压焊接，到一体压铸

众所周知，车身的主要材质是金属。要将金属原料加工为车身部件，常规的做法是冲压成型。冲压，白话讲就是把金属板材放在预先设计好的模具上，挤压成模具规定的样子。跟月饼模子差不多，只不过这个“月饼”只有最上面的薄薄一层（板材）。

不过标题中的“压”并不是指冲压这个“压”。

无论多么复杂的冲压设计，部件终究是从板材（面）或型材（管）得到的，不大可能直接得到一个非常立体的结构——完整的车身可是一个大型立体框架。所以这些冲压件要进入到焊接车间，彼此“拼”成一整个车身。

或者，还有另一种办法。

不直接利用金属原料，而是将金属加热到熔融状态，然后“趁热”将液态金属浇入模具中，等金属冷却固化，就得到了符合模具形状的零件，这就是铸造。压铸是铸造中的一类，靠高压强制驱动原料进入模具，可以用来制造较为复杂的精密零部件。

白话讲，就是把金属化成水，然后用“注射器”打进模具里，“放凉了”拿出来就是固态成品——基本原理就这么简单。因为是有动力挤压（压铸），所以模具可以做得复杂一些曲折一些，熔融金属依然能比较好的填充整个模具。

压铸其实常有

其实压铸并不是什么新玩意儿，甚至很可能你的车上就有压铸件——只是体积没有Model Y后车身这么巨大。

压铸能够一次制造出更复杂、更立体的部件，而不必先冲压再焊接（所以绝大多数时候“压铸”二字前后一定跟着“一体成型”）。因为这个特性，压铸特别适合制造大批量生产、同时又复杂不规则的零部件。

车身上有许多需要“不规则”的地方。传统的冲压工艺，只要是由一块钢板制成，无论被冲压扭曲成什么样，部件不同部位的厚度都是一致的。但有些地方需要高强度/刚度，有些地方又不需要那么高，即材料必然会有冗余。

TWB激光拼焊，门环采用不同厚度拼接，实现减重效果

重量是永远的敌人。为了减少这种冗余，人们发明了TWB和TRB技术，可以一定程度上按照预设，使同一块钢板不同部位的料厚有所变化，从而实现“按需下料”。但这依然不够灵活自由，减重幅度和应用范围也有限。

真正的大杀器则是直接上铸铝，利用铸造模具的高度灵活性，预先为部件的各个部分设计好目标强度、分配好相应厚度（当然铝材本身也能减重）。不仅是不同部位的厚度可以自由变化，还可以设计特定方向的加强结构，“四两拨千斤”。如果采用普通板材，可能要高得多的重量才能达到设计目标。

注意靠左侧/后部的加强筋变为横向，加强纵向强度以抵御追尾

一直以来，车身上的铸铝广泛应用在悬架减振器塔顶。因为塔顶是路面应力传导到车身的最直接部位，需要极高的局部刚度，而形状又十分复杂。传统的塔顶由多个部件焊接而成，这本身就不利于减重，再要想达到高刚度，几乎必然需要极大的厚度/重量。

铸铝呢？一个部件就解决了，工序少而简单，重量轻且刚度大。

奔驰C级W204的焊接塔顶，需要四个部件拼焊而成

新C级的铸铝前塔顶，加强筋清晰可见

塔顶几乎是门槛最低的铸铝部件，目前在中型豪华车以上，铸铝塔顶几乎是标配。甚至零跑C11这样走廉价堆料路线的新造车，除了双叉臂前悬架，前塔顶也用上了铸铝。更大的铸铝部件则要到更高级别，此前提到奥迪A7为了减少掀背门对刚度损失，就在C柱顶端“关节”使用了铸铝件进行弥补（《掀背三厢车为何总是不入流？》）。

注意标红的前塔顶也是铸铝

在Model Y之前，一体式铸铝工艺最大的部件，差不多就是车身的前后纵梁。这是凯迪拉克CT6的后车身纵梁，密密麻麻的加强筋体现出这是一个铸铝部件。

奔驰上代C级的铸铝后桥横梁

而大型铸件不常有

到了Model Y，特斯拉大笔一挥，将整个后车身底板、后轮拱、后横纵梁在内的一大部分，全部做成了一个铸铝件——这部分车身在Model 3上需要70个零件组成，更不要说柏林工厂后续的新版本，将前车身也做成了一体式铸铝件。

其实可想而知，大型铸铝部件直到今天才被特斯拉抢先应用，绝不是没有原因的。

一张著名的图，从Model 3的70个件到Model Y的2个，最新版本整合程度更高

压铸工艺啥都好，一方面让零部件一体成型，减少了零部件数量和连接工序；另一方面铸铝实现了高度灵活的厚度和结构，轻松兼顾了轻量化与高刚度。但以往铸铝都是小部件，原因自然是铸铝件一旦体积做大，就会有难以解决的问题出现。

首先是需要更大的压铸机。特斯拉Model Y的后车身重大概80kg，这就需要压铸机能够一次性压入80kg的液态铝合金。只有当如此规模的压铸机被研制成熟，才可能制造这样大小的铸铝部件，目前世界上最大的压铸机可以一次性注入200kg原料。

柏林工厂Model Y的铸铝前车身，重量据说达到130kg，这意味着压铸机必须能够一次性压入130kg铝水。特斯拉之所以先上后铸铝车身（80kg），并且前铸铝部件是在全新的柏林和德克萨斯工厂率先启用，原因应该就是在等待更大的压铸机到位，并直接运抵新工厂。

其次是铸造如此大的部件，本身就存在很大挑战。压铸原理看似简单，无非就是把液态金属压入模具嘛，但要想获得高质量的大型部件却问题重重，出品稳定的大型压铸机说是大国重器毫不夸张（上海工厂压铸机就来自国内的力劲集团）。

液态的金属并不“听话”，在被高压压入模具的过程中可能出现紊流、杂质等异常。越是复杂的部件/模具，越是容易发生填充不足之类的问题。模具中原有的气体和随料进入的气体，可能让部件内部存在气孔。部件缺陷时刻围绕着铸造过程，越是大体积部件可能出问题的地方越多，而汽车车身显然是容不得缺陷的。

最后是大体积与高强度的矛盾。大体积的车身部件，更可能需要承担抵御碰撞的任务，也就更加需要高强度。但偏偏，一般铸铝件需经过热处理（固溶、时效，类似钢材中的淬火），才能获得高硬度高强度，而热处理必然带来热胀冷缩的体积变化，越是大体积部件，这个形变误差的影响就越大。

特斯拉最后是找到了一种无需热处理的特殊铝合金材质，才实现了Model Y的大型铸铝后车身。今年10月，蔚来宣布成功验证了可用于大型压铸件的免热处理材料，并将于第二代平台车型应用。找到无需热处理（潜台词是依然可满足强度需求）的材料，是大型压铸件应用的关键。

特斯拉专dà利bǐng，可怕的四方向同时压铸，注意中间成品是一具完整车身

前后车身皆为压铸一体成型的Model Y还没真正量产，特斯拉早就在展望更远的未来。很早之前，特斯拉就提交过一个车身整体压铸的专利。

要知道上面所说的“后车身”，其实只是“后车身的一部分（当然，是比较关键的下半部分）”，终究还是要和其他车身部件连接。而特斯拉更加雄心勃勃的未来，是整个车身由单次压铸一体成型——真正实现字面意义上的“一步到位”。

这样科幻的一体压铸车身还很遥远，光是能容纳几百千克原料的压铸机就得些年头，更不要说如何设计这样复杂的模具、如何保证如此复杂的流场下不出现缺陷、如何确保整车压铸后拥有足够的强度等等。

其实车身部件的集成化、关键部件的铸铝化，一直都是汽车工业努力的方向。特斯拉作为搅局者，则是把一直滚动着的皮球向前踢远了一大截，自然也引来了很多追赶者。据说包括蔚来在内的几家车企已经在寻求大型铸铝件，当特斯拉逐渐靠一体铸铝获得更多优势，新造车企业对于产品力突破的饥渴，没准儿真会将这皮球踢得更快更远。

文章来源：网络转载

2022年广州国际铸造、压铸及锻压工业展览会即将于2022年3月3-5日在中国进出口商品交易会展馆B区举行；展会更多资讯，详情请登陆官网 https://fd-asia.gymf.com.cn

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