此時(shí)此刻，上海臨港特斯拉工廠，超過(guò)660攝氏度的液態(tài)鋁合金，在6000噸壓力下被注入模具。幾分鐘之前是一攤鋁水，幾分鐘之后模具打開(kāi)，已經(jīng)是一具成形的Model Y一體式后車(chē)身底板。

這是汽車(chē)歷史上第一次，大規(guī)模批量生產(chǎn)如此尺寸的壓鑄鋁合金部件。從2021年初至今，僅在中國(guó)特斯拉就已交付了超過(guò)13萬(wàn)輛Model Y，每一輛的后車(chē)身底板都是壓鑄一體成型的。

壓鑄部件的位置和規(guī)模

正在生產(chǎn)的Model Y只是個(gè)開(kāi)始，去年特斯拉在電池日高調(diào)宣布了一系列新技術(shù)，其一便是壓鑄成型的前車(chē)身+后車(chē)身（目前只有后車(chē)身為壓鑄）。配合新的CTC電池包，整體可以實(shí)現(xiàn)減重10%、續(xù)航增加14%、減少370個(gè)零部件，不妨換算一下應(yīng)用這些技術(shù)的新Model Y會(huì)有何等表現(xiàn)？

今年上半年，德克薩斯州的特斯拉工廠開(kāi)始試制壓鑄前車(chē)身；不久后德國(guó)柏林生產(chǎn)的Model Y，將是擁有4680電芯、CTC電池包、前后壓鑄車(chē)身的“完全體”。

壓鑄前車(chē)身+CTC電池包+壓鑄后車(chē)身

德州工廠生產(chǎn)的Model Y壓鑄前車(chē)身

車(chē)身，或者說(shuō)白車(chē)身結(jié)構(gòu)（body in white），是直接定義一輛汽車(chē)“身份”與“使命”的關(guān)鍵和根本。這一點(diǎn)本胡天天睡覺(jué)做夢(mèng)都在念叨，新來(lái)的朋友不妨跳轉(zhuǎn)《為什么我一定要你關(guān)心“車(chē)殼子”？》。

部分車(chē)身采用壓鑄一體成型，好處在方方面面：生產(chǎn)效率更高、成本更低，車(chē)身重量更輕、剛度更高。落到俺們消費(fèi)者身上，就是車(chē)價(jià)可以更便宜（只是“可以”，下同）、續(xù)航可以更長(zhǎng)、舒適性可以更好、操控可以更強(qiáng)……

今天國(guó)產(chǎn)Model Y能賣(mài)到28萬(wàn)元起，可能就靠后車(chē)身采用一體壓鑄，成本省掉了那么幾百幾十幾塊幾毛幾——可千萬(wàn)別嫌少。要知道在主流民用車(chē)價(jià)位，多三位數(shù)人民幣是足以讓廠商打碎了牙往下咽的。

要明白壓鑄一體成型怎么個(gè)好法？我們得談?wù)勡?chē)身是怎么造出來(lái)的了。

從沖壓焊接，到一體壓鑄

眾所周知，車(chē)身的主要材質(zhì)是金屬。要將金屬原料加工為車(chē)身部件，常規(guī)的做法是沖壓成型。沖壓，白話講就是把金屬板材放在預(yù)先設(shè)計(jì)好的模具上，擠壓成模具規(guī)定的樣子。跟月餅?zāi)Ｗ硬畈欢啵徊贿^(guò)這個(gè)“月餅”只有最上面的薄薄一層（板材）。

不過(guò)標(biāo)題中的“壓”并不是指沖壓這個(gè)“壓”。

無(wú)論多么復(fù)雜的沖壓設(shè)計(jì)，部件終究是從板材（面）或型材（管）得到的，不大可能直接得到一個(gè)非常立體的結(jié)構(gòu)——完整的車(chē)身可是一個(gè)大型立體框架。所以這些沖壓件要進(jìn)入到焊接車(chē)間，彼此“拼”成一整個(gè)車(chē)身。

或者，還有另一種辦法。

不直接利用金屬原料，而是將金屬加熱到熔融狀態(tài)，然后“趁熱”將液態(tài)金屬澆入模具中，等金屬冷卻固化，就得到了符合模具形狀的零件，這就是鑄造。壓鑄是鑄造中的一類(lèi)，靠高壓強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)原料進(jìn)入模具，可以用來(lái)制造較為復(fù)雜的精密零部件。

白話講，就是把金屬化成水，然后用“注射器”打進(jìn)模具里，“放涼了”拿出來(lái)就是固態(tài)成品——基本原理就這么簡(jiǎn)單。因?yàn)槭怯袆?dòng)力擠壓（壓鑄），所以模具可以做得復(fù)雜一些曲折一些，熔融金屬依然能比較好的填充整個(gè)模具。

壓鑄其實(shí)常有

其實(shí)壓鑄并不是什么新玩意兒，甚至很可能你的車(chē)上就有壓鑄件——只是體積沒(méi)有Model Y后車(chē)身這么巨大。

壓鑄能夠一次制造出更復(fù)雜、更立體的部件，而不必先沖壓再焊接（所以絕大多數(shù)時(shí)候“壓鑄”二字前后一定跟著“一體成型”）。因?yàn)檫@個(gè)特性，壓鑄特別適合制造大批量生產(chǎn)、同時(shí)又復(fù)雜不規(guī)則的零部件。

車(chē)身上有許多需要“不規(guī)則”的地方。傳統(tǒng)的沖壓工藝，只要是由一塊鋼板制成，無(wú)論被沖壓扭曲成什么樣，部件不同部位的厚度都是一致的。但有些地方需要高強(qiáng)度/剛度，有些地方又不需要那么高，即材料必然會(huì)有冗余。

TWB激光拼焊，門(mén)環(huán)采用不同厚度拼接，實(shí)現(xiàn)減重效果

重量是永遠(yuǎn)的敵人。為了減少這種冗余，人們發(fā)明了TWB和TRB技術(shù)，可以一定程度上按照預(yù)設(shè)，使同一塊鋼板不同部位的料厚有所變化，從而實(shí)現(xiàn)“按需下料”。但這依然不夠靈活自由，減重幅度和應(yīng)用范圍也有限。

真正的大殺器則是直接上鑄鋁，利用鑄造模具的高度靈活性，預(yù)先為部件的各個(gè)部分設(shè)計(jì)好目標(biāo)強(qiáng)度、分配好相應(yīng)厚度（當(dāng)然鋁材本身也能減重）。不僅是不同部位的厚度可以自由變化，還可以設(shè)計(jì)特定方向的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，“四兩撥千斤”。如果采用普通板材，可能要高得多的重量才能達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。

注意靠左側(cè)/后部的加強(qiáng)筋變?yōu)闄M向，加強(qiáng)縱向強(qiáng)度以抵御追尾

一直以來(lái)，車(chē)身上的鑄鋁廣泛應(yīng)用在懸架減振器塔頂。因?yàn)樗斒锹访鎽?yīng)力傳導(dǎo)到車(chē)身的最直接部位，需要極高的局部剛度，而形狀又十分復(fù)雜。傳統(tǒng)的塔頂由多個(gè)部件焊接而成，這本身就不利于減重，再要想達(dá)到高剛度，幾乎必然需要極大的厚度/重量。

鑄鋁呢？一個(gè)部件就解決了，工序少而簡(jiǎn)單，重量輕且剛度大。

奔馳C級(jí)W204的焊接塔頂，需要四個(gè)部件拼焊而成

新C級(jí)的鑄鋁前塔頂，加強(qiáng)筋清晰可見(jiàn)

塔頂幾乎是門(mén)檻最低的鑄鋁部件，目前在中型豪華車(chē)以上，鑄鋁塔頂幾乎是標(biāo)配。甚至零跑C11這樣走廉價(jià)堆料路線的新造車(chē)，除了雙叉臂前懸架，前塔頂也用上了鑄鋁。更大的鑄鋁部件則要到更高級(jí)別，此前提到奧迪A7為了減少掀背門(mén)對(duì)剛度損失，就在C柱頂端“關(guān)節(jié)”使用了鑄鋁件進(jìn)行彌補(bǔ)（《掀背三廂車(chē)為何總是不入流？》）。

注意標(biāo)紅的前塔頂也是鑄鋁

在Model Y之前，一體式鑄鋁工藝最大的部件，差不多就是車(chē)身的前后縱梁。這是凱迪拉克CT6的后車(chē)身縱梁，密密麻麻的加強(qiáng)筋體現(xiàn)出這是一個(gè)鑄鋁部件。

奔馳上代C級(jí)的鑄鋁后橋橫梁

而大型鑄件不常有

到了Model Y，特斯拉大筆一揮，將整個(gè)后車(chē)身底板、后輪拱、后橫縱梁在內(nèi)的一大部分，全部做成了一個(gè)鑄鋁件——這部分車(chē)身在Model 3上需要70個(gè)零件組成，更不要說(shuō)柏林工廠后續(xù)的新版本，將前車(chē)身也做成了一體式鑄鋁件。

其實(shí)可想而知，大型鑄鋁部件直到今天才被特斯拉搶先應(yīng)用，絕不是沒(méi)有原因的。

一張著名的圖，從Model 3的70個(gè)件到Model Y的2個(gè)，最新版本整合程度更高

壓鑄工藝啥都好，一方面讓零部件一體成型，減少了零部件數(shù)量和連接工序；另一方面鑄鋁實(shí)現(xiàn)了高度靈活的厚度和結(jié)構(gòu)，輕松兼顧了輕量化與高剛度。但以往鑄鋁都是小部件，原因自然是鑄鋁件一旦體積做大，就會(huì)有難以解決的問(wèn)題出現(xiàn)。

首先是需要更大的壓鑄機(jī)。特斯拉Model Y的后車(chē)身重大概80kg，這就需要壓鑄機(jī)能夠一次性壓入80kg的液態(tài)鋁合金。只有當(dāng)如此規(guī)模的壓鑄機(jī)被研制成熟，才可能制造這樣大小的鑄鋁部件，目前世界上最大的壓鑄機(jī)可以一次性注入200kg原料。

柏林工廠Model Y的鑄鋁前車(chē)身，重量據(jù)說(shuō)達(dá)到130kg，這意味著壓鑄機(jī)必須能夠一次性壓入130kg鋁水。特斯拉之所以先上后鑄鋁車(chē)身（80kg），并且前鑄鋁部件是在全新的柏林和德克薩斯工廠率先啟用，原因應(yīng)該就是在等待更大的壓鑄機(jī)到位，并直接運(yùn)抵新工廠。

其次是鑄造如此大的部件，本身就存在很大挑戰(zhàn)。壓鑄原理看似簡(jiǎn)單，無(wú)非就是把液態(tài)金屬壓入模具嘛，但要想獲得高質(zhì)量的大型部件卻問(wèn)題重重，出品穩(wěn)定的大型壓鑄機(jī)說(shuō)是大國(guó)重器毫不夸張（上海工廠壓鑄機(jī)就來(lái)自國(guó)內(nèi)的力勁集團(tuán)）。

液態(tài)的金屬并不“聽(tīng)話”，在被高壓壓入模具的過(guò)程中可能出現(xiàn)紊流、雜質(zhì)等異常。越是復(fù)雜的部件/模具，越是容易發(fā)生填充不足之類(lèi)的問(wèn)題。模具中原有的氣體和隨料進(jìn)入的氣體，可能讓部件內(nèi)部存在氣孔。部件缺陷時(shí)刻圍繞著鑄造過(guò)程，越是大體積部件可能出問(wèn)題的地方越多，而汽車(chē)車(chē)身顯然是容不得缺陷的。

最后是大體積與高強(qiáng)度的矛盾。大體積的車(chē)身部件，更可能需要承擔(dān)抵御碰撞的任務(wù)，也就更加需要高強(qiáng)度。但偏偏，一般鑄鋁件需經(jīng)過(guò)熱處理（固溶、時(shí)效，類(lèi)似鋼材中的淬火），才能獲得高硬度高強(qiáng)度，而熱處理必然帶來(lái)熱脹冷縮的體積變化，越是大體積部件，這個(gè)形變誤差的影響就越大。

特斯拉最后是找到了一種無(wú)需熱處理的特殊鋁合金材質(zhì)，才實(shí)現(xiàn)了Model Y的大型鑄鋁后車(chē)身。今年10月，蔚來(lái)宣布成功驗(yàn)證了可用于大型壓鑄件的免熱處理材料，并將于第二代平臺(tái)車(chē)型應(yīng)用。找到無(wú)需熱處理（潛臺(tái)詞是依然可滿足強(qiáng)度需求）的材料，是大型壓鑄件應(yīng)用的關(guān)鍵。

特斯拉專(zhuān)dà利bǐng，可怕的四方向同時(shí)壓鑄，注意中間成品是一具完整車(chē)身

前后車(chē)身皆為壓鑄一體成型的Model Y還沒(méi)真正量產(chǎn)，特斯拉早就在展望更遠(yuǎn)的未來(lái)。很早之前，特斯拉就提交過(guò)一個(gè)車(chē)身整體壓鑄的專(zhuān)利。

要知道上面所說(shuō)的“后車(chē)身”，其實(shí)只是“后車(chē)身的一部分（當(dāng)然，是比較關(guān)鍵的下半部分）”，終究還是要和其他車(chē)身部件連接。而特斯拉更加雄心勃勃的未來(lái)，是整個(gè)車(chē)身由單次壓鑄一體成型——真正實(shí)現(xiàn)字面意義上的“一步到位”。

這樣科幻的一體壓鑄車(chē)身還很遙遠(yuǎn)，光是能容納幾百千克原料的壓鑄機(jī)就得些年頭，更不要說(shuō)如何設(shè)計(jì)這樣復(fù)雜的模具、如何保證如此復(fù)雜的流場(chǎng)下不出現(xiàn)缺陷、如何確保整車(chē)壓鑄后擁有足夠的強(qiáng)度等等。

其實(shí)車(chē)身部件的集成化、關(guān)鍵部件的鑄鋁化，一直都是汽車(chē)工業(yè)努力的方向。特斯拉作為攪局者，則是把一直滾動(dòng)著的皮球向前踢遠(yuǎn)了一大截，自然也引來(lái)了很多追趕者。據(jù)說(shuō)包括蔚來(lái)在內(nèi)的幾家車(chē)企已經(jīng)在尋求大型鑄鋁件，當(dāng)特斯拉逐漸靠一體鑄鋁獲得更多優(yōu)勢(shì)，新造車(chē)企業(yè)對(duì)于產(chǎn)品力突破的饑渴，沒(méi)準(zhǔn)兒真會(huì)將這皮球踢得更快更遠(yuǎn)。

文本來(lái)自autocarweekly