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，因為不久前，特斯拉還特意放出一張海報，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8.5%。在港股上市的特斯拉壓鑄機供應(yīng)商力勁科技更是首當其沖，當天跌了10%，3月至今股價已下跌15%。

(資料圖片僅供參考)

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

01 生產(chǎn)革命：沖壓焊接合二為一

時間回到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個大型壓鑄件替換整個車身底板370余個結(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)過沖壓和焊接兩個步驟，前者將數(shù)以百計的低碳鋼板（或鋁板）壓成想要的形狀，隨后進入焊裝車間焊成一個整體。整個工藝十分成熟，從福特的流水線時代，汽車車身大抵就按這種方式生產(chǎn)。

但隨著智能電動車時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，每一個零部件的公差都必須嚴格控制，尤其是對于車身在內(nèi)的結(jié)構(gòu)件，通常要進行三輪匹配，才能固定標準，而這一過程耗時長達6個月[1]。

2.倉儲和土地成本高，汽車的白車身通常由300-500個零部件構(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，都需要進行倉儲管理，對于整車廠而言，又是一筆不小的成本。

3.焊接工藝復雜，工人數(shù)量多，由于要將眾多沖壓件進行連接，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)量更是達到其余三大車間總和的數(shù)十倍。除此之外，復雜的焊接工藝還經(jīng)常是拖慢生產(chǎn)節(jié)拍的“罪魁禍首”[2]。

4.原材料回收率不高，傳統(tǒng)車身用料復雜，每個零部件對應(yīng)的材料種類和型號都不同，導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（超級壓鑄機）。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

這臺占地面積相當于1.5個羽毛球場，重達410噸的大型機器看似復雜，工作原理其實很好理解，有點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，是能根據(jù)模具的設(shè)計生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)復雜的零部件。 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)動機缸體、變速箱殼體，鑄鋁塔頂和后縱梁等相對較小、強度需求較高的非結(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：

以壓鑄機為例，壓鑄件的大小直接與壓鑄機的鎖模力相關(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，鎖模力超過6000噸，在此之前，行業(yè)最大的壓鑄機鎖模力只有4400噸[3]。

同時，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)計了前、后車身底板的傳力設(shè)計，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，其中得州工廠分別實現(xiàn)了Model Y前、后車身底板的一體化壓鑄，只需要進一步壓出CTC（電池到底盤）底盤的結(jié)構(gòu)件（不含電池），就能實現(xiàn)馬斯克三年前電池日上許諾的目標。

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30%。

但這顯然還不是特斯拉想要抵達的終局。

在今年3月初的投資者日上，馬斯克給圍觀群眾畫了一個新餅，公布了一種名為“unboxed process”的生產(chǎn)模式，整個車身將由六個大的總成組成，每個部分僅以少數(shù)壓鑄件為基礎(chǔ)進行拼裝，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，外媒報道稱該工廠后車身底板壓鑄的廢件率高達60%[4]，因為壓鑄件達不到特斯拉的要求，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，是一項實打?qū)嵉臉O限工藝，而極限往往意味著高風險。

在制造業(yè)中，有個概念叫工藝設(shè)計空間，這個空間定義了各項工程參數(shù)的變動范圍，在這個范圍內(nèi)任意調(diào)整參數(shù)也不會影響產(chǎn)品的質(zhì)量。但當工藝逼近極限，工藝設(shè)計空間就會變得極其狹窄，各項工程參數(shù)的控制會變得非常嚴格。

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，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，可能就會前功盡棄。

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的超真空壓鑄（<50mBar），其壓鑄環(huán)境的氣壓需要達到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)晶時間段，如何在這個時間段內(nèi)保證鋁合金嚴絲合縫地澆鑄到復雜模具的每一個角落也相當考驗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。

當壓鑄機鎖模力突破6000噸，達到9000噸以上時，壓射系統(tǒng)、澆鑄機構(gòu)、油泵油路等所有零部件都需要重新設(shè)計，而整個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)計進行磨合的過程也極其復雜[3]。

這也使得完美的壓鑄機器和壓鑄件僅存在于數(shù)學概率中。

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。

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，車企通常會對這類大型零部件進行結(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被放過，從而提升良品率[7]。

在車市物語的報道中，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10萬件計算，車企在這一個零部件上額外付出的成本就達到3000萬。

即使代價如此高昂，極限工藝也未必能帶來極限提升。

一個反常識的結(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]。

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

另外，在一些情況下，壓鑄模具會刻意做寬一些結(jié)構(gòu)中較窄的部分，因為現(xiàn)有工藝下，較窄部分鋁合金溶液進入時阻力較大，產(chǎn)生缺陷的概率會直線上升，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)用讓一體化壓鑄進入了公眾視野，在特斯拉之后，有不少整車廠開始跟進一體化壓鑄的研究。 但時至今日，國內(nèi)真正和特斯拉一樣實現(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，其他整車廠遲早也會掌握這項技術(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)復雜，每個工程師只掌握幾項工藝，導致除非將特斯拉的壓鑄團隊整個挖走，否則即使能采購到同樣的設(shè)備，跟進者也需要將特斯拉踩過的坑重新踩一遍[7]。

典型如蔚來，去年就因為文燦股份壓鑄件的供應(yīng)問題，導致了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，因為 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 輒重 達百余噸，需要動用起重機進 行更換， 更換一次模具再啟動生產(chǎn)需要耗費10-12個小時，而常規(guī)沖壓工藝更換模具只需要2-3分鐘。 在這段時間里，如果一臺壓鑄機不間斷運轉(zhuǎn)，能生產(chǎn)200-240個壓鑄件。

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

根據(jù)電動汽車觀察家援引業(yè)內(nèi)人士觀點，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。

我們不妨將門檻放低一點，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，同時又是賣得最好的電動車，因為一體化壓鑄需要的鋁材比鋼材貴了不止一點點，只有用在高端爆款電動車上才是性價比最高的，這本“技術(shù)賬”才算得過來。

也正是因為沉沒成本太高，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這項技術(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)來降低試錯風險。

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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