3月初，在萬眾期待的特斯拉投資者日上，馬斯克對一體化壓鑄技術(shù)只字未提。

這讓外界多少有些意外，因?yàn)椴痪们?，特斯拉還特意放出一張海報(bào)，背景是一面由密密麻麻的側(cè)車身構(gòu)成的背景墻。這張預(yù)熱圖一度讓特粉以為，特斯拉要把最新的一體化壓鑄技術(shù)用在新一代車型上。

投資者日結(jié)束后，預(yù)期的落空帶著A股本不樂觀的一體化壓鑄指數(shù)繼續(xù)下跌，跌幅已達(dá)8.5%。在港股上市的特斯拉壓鑄機(jī)供應(yīng)商力勁科技更是首當(dāng)其沖，當(dāng)天跌了10%，3月至今股價(jià)已下跌15%。

(資料圖片僅供參考)

從特斯拉公布一體化壓鑄時(shí)資本山呼海嘯的支持，到如今二級(jí)市場人人持幣觀望，一體化壓鑄的處境為何會(huì)變得如此微妙？

01 生產(chǎn)革命：沖壓焊接合二為一

時(shí)間回到2020年9月，馬斯克首次宣布，將一體化壓鑄技術(shù)用于生產(chǎn)Model Y后車身底板的生產(chǎn)，并將逐步用2-3個(gè)大型壓鑄件替換整個(gè)車身底板370余個(gè)結(jié)構(gòu)件，這種頗為大膽的做法為沉悶的整車制造打開了一種全新的思路。

過去，汽車工廠生產(chǎn)車身底板，通常需要經(jīng)過沖壓和焊接兩個(gè)步驟，前者將數(shù)以百計(jì)的低碳鋼板（或鋁板）壓成想要的形狀，隨后進(jìn)入焊裝車間焊成一個(gè)整體。整個(gè)工藝十分成熟，從福特的流水線時(shí)代，汽車車身大抵就按這種方式生產(chǎn)。

但隨著智能電動(dòng)車時(shí)代對汽車迭代速度和生產(chǎn)效率要求的提升，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式開始顯出短板：

1.生產(chǎn)周期長，傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝為控制精度，每一個(gè)零部件的公差都必須嚴(yán)格控制，尤其是對于車身在內(nèi)的結(jié)構(gòu)件，通常要進(jìn)行三輪匹配，才能固定標(biāo)準(zhǔn)，而這一過程耗時(shí)長達(dá)6個(gè)月[1]。

2.倉儲(chǔ)和土地成本高，汽車的白車身通常由300-500個(gè)零部件構(gòu)成，這些零部件無論是從供應(yīng)商采購，還是在沖壓車間加工完成，都需要進(jìn)行倉儲(chǔ)管理，對于整車廠而言，又是一筆不小的成本。

3.焊接工藝復(fù)雜，工人數(shù)量多，由于要將眾多沖壓件進(jìn)行連接，汽車生產(chǎn)的四大工藝中，焊裝車間的員工人數(shù)通常僅次于總裝車間，設(shè)備數(shù)量更是達(dá)到其余三大車間總和的數(shù)十倍。除此之外，復(fù)雜的焊接工藝還經(jīng)常是拖慢生產(chǎn)節(jié)拍的“罪魁禍?zhǔn)住盵2]。

4.原材料回收率不高，傳統(tǒng)車身用料復(fù)雜，每個(gè)零部件對應(yīng)的材料種類和型號(hào)都不同，導(dǎo)致材料的回收利用率只有70%左右。

對于將工廠視作核心產(chǎn)品，追求極限制造效率的馬斯克，這些問題無疑是無法容忍的。特斯拉的經(jīng)營理念是極致簡化，干掉多余的生產(chǎn)步驟和零部件。

在2020年8月，特斯拉引入了一件利器——Giga Press（超級(jí)壓鑄機(jī)）。據(jù)說，馬斯克這么做的靈感來自辦公桌上的玩具車模型。

巨型壓鑄機(jī)

這臺(tái)占地面積相當(dāng)于1.5個(gè)羽毛球場，重達(dá)410噸的大型機(jī)器看似復(fù)雜，工作原理其實(shí)很好理解，有點(diǎn)像古代的青銅器澆鑄，讓加熱成液態(tài)或半液態(tài)的高溫金屬進(jìn)入模具，冷卻定型后脫模，就得到了想要的形狀。

這種工藝的優(yōu)點(diǎn)，是能根據(jù)模具的設(shè)計(jì)生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件。 在傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)中，這種零部件通常需要沖壓和焊接兩步才能完成。

但缺點(diǎn)也十分明顯，壓鑄涉及熱加工，金屬經(jīng)過高溫熔化再冷卻必然出現(xiàn)熱脹冷縮，導(dǎo)致生產(chǎn)出的零部件尺寸可能存在誤差，應(yīng)用場景有限。

在特斯拉之前，再大膽的車企也只敢用壓鑄工藝生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速箱殼體，鑄鋁塔頂和后縱梁等相對較小、強(qiáng)度需求較高的非結(jié)構(gòu)件。

2018年上市的凱迪拉克CT6的車身曾被視為壓鑄工藝應(yīng)用的巔峰之作，其利用鋁壓鑄件將車身零件從227件減少到了31件，重量減輕了20%。

而特斯拉的創(chuàng)新之處在于擴(kuò)大了技術(shù)的應(yīng)用范圍，成功將一體化壓鑄工藝用在了前、后車身底板這種大型結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)上。

在這一過程中，特斯拉積累了許多壓鑄工藝與材料專屬的know-how：

以壓鑄機(jī)為例，壓鑄件的大小直接與壓鑄機(jī)的鎖模力相關(guān)（可以理解為能用多大的力鎖緊模具），特斯拉后車身底板的投影面積超過1平米，而此前車企生產(chǎn)的壓鑄件最大也只有0.5平米左右。

聽起來差距不大，但為實(shí)現(xiàn)這樣的壓鑄效果，特斯拉2020年從力勁子公司意德拉定制了全球最大的壓鑄機(jī)，鎖模力超過6000噸，在此之前，行業(yè)最大的壓鑄機(jī)鎖模力只有4400噸[3]。

同時(shí)，為了防止大型壓鑄件在熱處理過程中發(fā)生過度熱脹冷縮，從而引起尺寸偏差，特斯拉還專門挖來蘋果合金專家查爾斯·柯·伊曼（Macbook金屬外殼的發(fā)明者）研發(fā)免熱處理鋁合金材料，這些材料既能用在特斯拉的電動(dòng)車上，也能用在SpaceX的火箭上。

又由于免熱合金缺少二次熱處理，自然硬化的鋁合金強(qiáng)度與傳統(tǒng)鋼材和鋁材相比存在差距，于是，特斯拉重新設(shè)計(jì)了前、后車身底板的傳力設(shè)計(jì)，巧妙地規(guī)避了缺陷。

截至目前，特斯拉在上海、柏林、德州、加州四座工廠里都引入了巨型壓鑄機(jī)，其中得州工廠分別實(shí)現(xiàn)了Model Y前、后車身底板的一體化壓鑄，只需要進(jìn)一步壓出CTC（電池到底盤）底盤的結(jié)構(gòu)件（不含電池），就能實(shí)現(xiàn)馬斯克三年前電池日上許諾的目標(biāo)。

過去三年，特斯拉的產(chǎn)量從50萬輛，飆升至137萬輛，毛利率也從21%上升至25%。一體化壓鑄發(fā)揮的作用難以忽視，應(yīng)用了一體化壓鑄后車身底板的Model Y，單車毛利率一度高達(dá)30%。

但這顯然還不是特斯拉想要抵達(dá)的終局。

在今年3月初的投資者日上，馬斯克給圍觀群眾畫了一個(gè)新餅，公布了一種名為“unboxed process”的生產(chǎn)模式，整個(gè)車身將由六個(gè)大的總成組成，每個(gè)部分僅以少數(shù)壓鑄件為基礎(chǔ)進(jìn)行拼裝，最后像拼樂高一樣組合在一起。

新的生產(chǎn)模式中，傳統(tǒng)的焊接步驟將被大幅縮減，汽車的四大工藝很可能從沖壓、焊裝、涂裝、總裝的線性串聯(lián)，演變成沖壓、壓鑄并行，串聯(lián)到涂裝、總裝的全新形態(tài)。

基于新的生產(chǎn)模式，汽車行業(yè)的工廠形態(tài)、生產(chǎn)節(jié)拍和人員組織都將被重新定義和梳理，這是一場真正的生產(chǎn)革命。

02 硬幣的B面：極限工藝的得與失

理想越美好，現(xiàn)實(shí)往往越骨感。

去年7月底，推特上一組航拍照片顯示，特斯拉德國柏林工廠外隨意堆放著大量廢棄的Model Y后車身底板廢件，外媒報(bào)道稱該工廠后車身底板壓鑄的廢件率高達(dá)60%[4]，因?yàn)閴鸿T件達(dá)不到特斯拉的要求，柏林工廠被媒體嘲笑為“鑄件墳場”。

這組照片意味著即便是占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢的特斯拉也無法保證參透一體化壓鑄的全部奧秘。

特斯拉柏林工廠外的“鑄件墳場”

這是橫亙在所有跟隨者面前的一堵高墻。目前的一體化壓鑄，是一項(xiàng)實(shí)打?qū)嵉臉O限工藝，而極限往往意味著高風(fēng)險(xiǎn)。

在制造業(yè)中，有個(gè)概念叫工藝設(shè)計(jì)空間，這個(gè)空間定義了各項(xiàng)工程參數(shù)的變動(dòng)范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)任意調(diào)整參數(shù)也不會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量。但當(dāng)工藝逼近極限，工藝設(shè)計(jì)空間就會(huì)變得極其狹窄，各項(xiàng)工程參數(shù)的控制會(huì)變得非常嚴(yán)格。

一體化壓鑄就是如此，它的四大門檻分別是設(shè)備、模具、材料和工藝，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，可能就會(huì)前功盡棄。

以模具密封性舉例，一體化壓鑄需要采用真空壓鑄中密封性最強(qiáng)的超真空壓鑄（<50mBar），其壓鑄環(huán)境的氣壓需要達(dá)到30mBar以下，而傳統(tǒng)的真空壓鑄氣壓只需要小于250mBar即可[5]。

模具是一方面，鋁合金澆注系統(tǒng)更關(guān)鍵，鋁合金溶液有著敏感的結(jié)晶時(shí)間段，如何在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)保證鋁合金嚴(yán)絲合縫地澆鑄到復(fù)雜模具的每一個(gè)角落也相當(dāng)考驗(yàn)壓鑄廠和整車廠的工藝know-how。

除了掌握know-how，擺在整車廠和壓鑄廠面前的還有工藝的磨合問題。

當(dāng)壓鑄機(jī)鎖模力突破6000噸，達(dá)到9000噸以上時(shí)，壓射系統(tǒng)、澆鑄機(jī)構(gòu)、油泵油路等所有零部件都需要重新設(shè)計(jì)，而整個(gè)壓鑄島的零部件來自十多家供應(yīng)商，對軟硬件、工序流程、現(xiàn)場設(shè)計(jì)進(jìn)行磨合的過程也極其復(fù)雜[3]。

這也使得完美的壓鑄機(jī)器和壓鑄件僅存在于數(shù)學(xué)概率中。

在業(yè)內(nèi)人士看來，鑄造必然有缺陷，用不用，用在哪兒，取決于整車廠的容忍度[6]。根據(jù)公開信息，國內(nèi)廣東鴻圖、文燦股份，國外特斯拉的良品率幾乎都在90%左右，與傳統(tǒng)沖壓件99%以上的良品率相去甚遠(yuǎn)。

而且，為了在成本上具備可行性，整車廠對一體化壓鑄良品的定義，也和過去對沖壓件、小型壓鑄件的要求不同。根據(jù)行業(yè)工程師的說法，車企通常會(huì)對這類大型零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分區(qū)，一些不影響結(jié)構(gòu)安全和功能性的瑕疵會(huì)被放過，從而提升良品率[7]。

在車市物語的報(bào)道中，也有蔚來工程師提到，Model Y的后車身底板存在各種裂紋和氣孔[8]。這些就是特斯拉在工程上接受了的缺陷，而無法接受這些缺陷的車企就必須接受更低良品率帶來的成本損失。

在過去成本三五百元的小型壓鑄件上，車企通常會(huì)接受這種損失。但面對后車身底板這種成本3000元以上的大型壓鑄件[7]，如果按照良品率90%，年產(chǎn)量10萬件計(jì)算，車企在這一個(gè)零部件上額外付出的成本就達(dá)到3000萬。

即使代價(jià)如此高昂，極限工藝也未必能帶來極限提升。

一個(gè)反常識(shí)的結(jié)論是，一體壓鑄并不代表絕對的降本增效，甚至被眾多研報(bào)吹捧的輕量化概念，也值得質(zhì)疑。特斯拉Model Y的兩代一體化后車身底板分別重54公斤與65公斤，相比之下，國內(nèi)某自主品牌同部位分體全鋁部件僅重42公斤[3]。

導(dǎo)致這種尷尬情況的原因在于，免熱處理的鋁合金在強(qiáng)度上存在先天不足，而強(qiáng)度不夠就需要厚度和重量來湊。

另外，在一些情況下，壓鑄模具會(huì)刻意做寬一些結(jié)構(gòu)中較窄的部分，因?yàn)楝F(xiàn)有工藝下，較窄部分鋁合金溶液進(jìn)入時(shí)阻力較大，產(chǎn)生缺陷的概率會(huì)直線上升，但做寬這部分就能提升一體化壓鑄的良品率。

在車企眼中，這部分多出來的質(zhì)量被視作“無效減重”，會(huì)轉(zhuǎn)化成原材料和電池上的成本，限制了一體化壓鑄帶來的降本效果。

03 超高門檻：爆款和高端，缺一不可

對于絕大多數(shù)車企來說，一體化壓鑄在當(dāng)下的投入產(chǎn)出比都需要被重新估量。

三年前，特斯拉的應(yīng)用讓一體化壓鑄進(jìn)入了公眾視野，在特斯拉之后，有不少整車廠開始跟進(jìn)一體化壓鑄的研究。 但時(shí)至今日，國內(nèi)真正和特斯拉一樣實(shí)現(xiàn)后車身一體化壓鑄的僅有蔚來ET5、極氪009、高合HiPhi Z等少數(shù)車型。

許多車企仍在觀望一體化壓鑄真正的效果，除了考慮到上述投入產(chǎn)出比的問題，還有一個(gè)原因是特斯拉的一體化壓鑄采用的是In-House的生產(chǎn)模式。

傳統(tǒng)汽車研發(fā)，整車廠與供應(yīng)商共同研發(fā)出的技術(shù)往往只在限定期內(nèi)具備獨(dú)有性，隨著供應(yīng)商對外供貨，整車廠和供應(yīng)商的人才流動(dòng)，其他整車廠遲早也會(huì)掌握這項(xiàng)技術(shù)。尤其在國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)，技術(shù)上幾乎沒有秘密，而且后來者跟進(jìn)的成本極低。

但在In-House生產(chǎn)模式下，特斯拉一體化壓鑄的know-how很難外溢。由于工藝環(huán)節(jié)繁多，技術(shù)復(fù)雜，每個(gè)工程師只掌握幾項(xiàng)工藝，導(dǎo)致除非將特斯拉的壓鑄團(tuán)隊(duì)整個(gè)挖走，否則即使能采購到同樣的設(shè)備，跟進(jìn)者也需要將特斯拉踩過的坑重新踩一遍[7]。

典型如蔚來，去年就因?yàn)槲臓N股份壓鑄件的供應(yīng)問題，導(dǎo)致了ET5和ET7的減產(chǎn)。

退一萬步說，即使解決了工藝的難題，一體化壓鑄也并不適合所有車企，因?yàn)?一體化壓鑄的優(yōu)勢在于提高生產(chǎn)節(jié)拍，而并非降低成本。

極致高效的背后，是零部件在通用性和靈活性的缺失。

整車廠采購大型壓鑄機(jī)器通常只用來生產(chǎn)一種壓鑄件，不同車型必須要用不同模具，換句話說，Model Y的后車身地板不可能用在Model X/S上，甚至連尺寸差異不大的Model 3也適配不了。

此外，因 為大型壓鑄件的模具動(dòng) 輒重 達(dá)百余噸，需要?jiǎng)佑闷鹬貦C(jī)進(jìn) 行更換， 更換一次模具再啟動(dòng)生產(chǎn)需要耗費(fèi)10-12個(gè)小時(shí)，而常規(guī)沖壓工藝更換模具只需要2-3分鐘。 在這段時(shí)間里，如果一臺(tái)壓鑄機(jī)不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)，能生產(chǎn)200-240個(gè)壓鑄件。

整車廠如果不想浪費(fèi)壓鑄機(jī)的效率，就必須保證有一款足夠爆款的車型來消化壓鑄機(jī)的產(chǎn)能，需要有多爆款呢？

根據(jù)電動(dòng)汽車觀察家援引業(yè)內(nèi)人士觀點(diǎn)，一次性連續(xù)生產(chǎn)5000（10天）-20000（30-40天）件，才是一體式壓鑄大型結(jié)構(gòu)件比較經(jīng)濟(jì)的規(guī)模[3]。

按照10天5000件的規(guī)模門檻來看，一年比較經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)量大約是18萬件，假設(shè)壓鑄的是后車身底板這樣的一輛車一件的大型零部件，那么就需要保證這款車型一年的產(chǎn)量大于等于18萬臺(tái)。

我們不妨將門檻放低一點(diǎn)，去年在中國銷量超過10萬輛的爆款新能源車包括五菱宏光MINIEV、比亞迪秦/宋/漢/元/海豚、特斯拉Model 3/Y、埃安Aion Y。

那么問題來了，這么多爆款，為什么只有Model Y用上了一體化壓鑄呢？

根本原因在于，Model Y是里面賣得最貴，同時(shí)又是賣得最好的電動(dòng)車，因?yàn)橐惑w化壓鑄需要的鋁材比鋼材貴了不止一點(diǎn)點(diǎn)，只有用在高端爆款電動(dòng)車上才是性價(jià)比最高的，這本“技術(shù)賬”才算得過來。

也正是因?yàn)槌翛]成本太高，國內(nèi)像“蔚小理”這些不差錢的新勢力們雖然表面上都在跟進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，但沒有草草地選擇in-house模式，而是選擇和Tier1零部件公司共同研發(fā)來降低試錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)。

參考資料：

[1] 一體壓鑄技術(shù)：特斯拉的制造革命，建約車評

[2] 特斯拉一體化壓鑄：革誰的命？高新南七道

[3] 汽車變樂高，一體式壓鑄是汽車制造的終局嗎？電動(dòng)汽車觀察家

[4] Tesla"s Mega Castings Are Not Working Well for Giga Gruenheide: Over 60% of Rejects，autoevolution

[5] 一體化壓鑄降本增效，行業(yè)浪潮將至，民生證券

[6] 特斯拉一體壓鑄帶來成本降低，為什么傳統(tǒng)汽車主機(jī)廠此前沒有類似嘗試？JackyQ的汽車漫談

[7] 特斯拉壓鑄：偷工減料還是大膽創(chuàng)新？孤島車談

[8] 一體化壓鑄：工業(yè)神話or資本泡沫？車市物語

[9]汽車制造的世界盡頭，就是一體壓鑄了？Autocarweekly

[10] 被神話的“一體壓鑄”，和馬斯克沒說的秘密，深途

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