近日，國內(nèi)鋁合金汽車零部件廠商廣東鴻圖發(fā)布公告稱，小鵬汽車最終選擇該公司作為其正在開發(fā)的某車型底盤一體化結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品供應(yīng)商。此前，廣東鴻圖已引進(jìn)一套6800T壓鑄島并完成試模，并在2022年初簽約采購一套12000T壓鑄島。

除廣東鴻圖外，今年前幾個月還有其它一些企業(yè)報出與超大型一體化鋁壓鑄有關(guān)的項(xiàng)目：如文燦集團(tuán)全球首套9000T壓鑄島在其天津生產(chǎn)基地順利試產(chǎn)，并繼續(xù)從力勁集團(tuán)旗下意德拉公司采購9臺X-PRESS系列大型兩板壓鑄機(jī)，將在國內(nèi)率先建立起規(guī)?；拇笮汀⒊笮蛪鸿T島生產(chǎn)線；小米汽車也與國內(nèi)某主流壓鑄機(jī)制造商簽約，向后者采購一套以上超大噸位壓鑄機(jī)，用于一體化壓鑄汽車零部件生產(chǎn)制造項(xiàng)目等等。據(jù)安泰科不完全統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)已有二十多家汽車及零部件廠商已經(jīng)或即將投資一體化壓鑄項(xiàng)目，除了前面提到的企業(yè)外，還包括蔚來、理想、高合、比亞迪、萬豐奧威、拓普集團(tuán)等其它知名企業(yè)。

一體化壓鑄的工作原理是將金屬加熱熔化成液態(tài)，用動力擠壓澆入模具中，等金屬冷卻固化，就得到了符合模具形狀的零件。與傳統(tǒng)成熟的壓鑄工藝相比，采用這項(xiàng)技術(shù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品外形尺寸超大，可將過去幾十個零部件合為一個超大型零部件，特斯拉公司是倡導(dǎo)一體化壓鑄技術(shù)的先行者。作為科學(xué)狂人，馬斯克的開創(chuàng)性在于，將一體化壓鑄的應(yīng)用范圍，從以往較小的汽車鋁壓鑄零部件，拓展到了體積超大的汽車結(jié)構(gòu)件，并且還實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；慨a(chǎn)。

當(dāng)然，這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)，對壓鑄設(shè)備的噸位提出了更高要求，對所用壓鑄鋁合金也需要更好的綜合性能，現(xiàn)有壓鑄鋁合金顯然無法滿足大型一體化壓鑄工藝和產(chǎn)品性能的嚴(yán)格要求。其實(shí)早在兩年前，特斯拉公司就曾被報道已開發(fā)出一種新型鋁合金產(chǎn)品，其具有高屈服強(qiáng)度、高導(dǎo)電性和優(yōu)良鑄造性能，可通過壓鑄工藝生產(chǎn)電動汽車用零部件，特斯拉公司還專門為該合金申請了專利。當(dāng)時外界以為，特斯拉是想用該合金生產(chǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子、定子、母線、逆變器和其它電動汽車用鋁制零部件，之所以開發(fā)新型合金是由于現(xiàn)有鑄造鋁合金生產(chǎn)出的上述零部件性能不符合要求。但實(shí)際上，特斯拉此舉是為開發(fā)應(yīng)用一體化壓鑄技術(shù)而提前布局。兩年以后，特斯拉對該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用正在加速，這種重達(dá)幾百噸，占地面積有一個籃球場大小的大型一體化壓鑄機(jī)在特斯拉全球的4家工廠均已投入使用，在其Model Y應(yīng)用一體化壓鑄件之后，Cybertruck車型也有望跟進(jìn)。大眾、沃爾沃和奔馳等國外主流汽車廠商和國內(nèi)一眾造車新勢力也紛紛跟進(jìn)，投資布局一體化壓鑄項(xiàng)目，這項(xiàng)技術(shù)在汽車領(lǐng)域的推廣應(yīng)用儼然已是大勢所趨。國內(nèi)方面，配合一體化壓鑄的興起，合金研發(fā)也快速跟進(jìn)，立中集團(tuán)隆達(dá)鋁業(yè)研發(fā)的免熱處理一體化成型鋁合金已經(jīng)取得國家發(fā)明專利。

據(jù)一些機(jī)構(gòu)測算，2030年全球范圍內(nèi)一體壓鑄的滲透率有望達(dá)到30%，保守估計(jì)單車配套價值有望達(dá)到10000元，市值規(guī)模在2400億以上。顯然，資本市場中的一部分也在看好一體化壓鑄市場應(yīng)用前景，堅(jiān)信新的革命性技術(shù)和投資機(jī)會已經(jīng)到來。

與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝相比，一體化壓鑄的優(yōu)勢在于：

? 大幅縮短生產(chǎn)時間

特斯拉在其Model Y型車上使用的被稱為mega或giga的一體化壓鑄件是一個整體部件，它取代了以往必須由大型機(jī)器人焊接的鋼沖壓件和小型鋁部件。與傳統(tǒng)制造工藝相比，采用的真空高壓壓鑄（HPDC）工藝使用無需熱處理即可獲得合適性能的鋁合金，運(yùn)用一體式壓鑄技術(shù)，將后車身底板、后輪拱、后橫縱梁直接做成了一個鑄鋁件，傳統(tǒng)工藝中需要70多個零部件組裝成的大部件減少到僅由幾個一體化壓鑄件即可組裝完成，將制造時間由1-2個小時縮短為幾分鐘，大幅節(jié)約了單位制作周期。

? 車身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和美觀度得到提升

與采用幾十個零部件，通過焊接、鉚接等多種連接技術(shù)制成的部件相比，一體化壓鑄出來的大部件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更好。同時，外形美觀度也得到提升，原來肉眼可見的焊接痕跡幾乎消失不見。就連馬斯克本人也用一踩一捧的方式表示，Model 3的接縫如此明顯的根本原因在于沒有像Model Y那樣使用最新的一體化壓鑄技術(shù)。

? 節(jié)約產(chǎn)線占地面積

一體化壓鑄機(jī)盡管單體設(shè)備體積巨大，但由于取代了數(shù)量可觀的大型機(jī)器人和其它設(shè)備，且產(chǎn)品無需進(jìn)行熱處理，從整體上仍縮短了生產(chǎn)線長度，節(jié)約了30%的設(shè)備占地面積。

? 制造材料更易回收利用

在生產(chǎn)工序由沖壓-焊接被一體化壓鑄取代后，整個流程變得相對簡單，更容易對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料進(jìn)行回收。同時，包括壓鑄、變形合金在內(nèi)的不同牌號鋁合金以及沖壓鋼全部被單一牌號的壓鑄鋁合金代替，很容易實(shí)現(xiàn)制造材料閉環(huán)回收利用。

? 減少用工數(shù)量

由于減少了設(shè)備數(shù)量，簡化了工序，因而不再需要以往數(shù)量的產(chǎn)線工人，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。

但凡事都具有兩面性，對于大型一體化壓鑄這項(xiàng)主要針對汽車工業(yè)開發(fā)的生產(chǎn)工藝也是如此。至少從目前的起步階段來看，這項(xiàng)技術(shù)還存在一些短板，在今后需要加以時日，認(rèn)真解決或完善，大致包括以下幾個方面。

? 降低成本優(yōu)勢不明顯

對于主機(jī)廠而言，汽車在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中需要綜合考慮幾大要素。在激烈的市場競爭中，如何在滿足多方要求的前提下降低成本無疑是需要優(yōu)先考慮的因素之一。特斯拉大膽采用這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)該主要也是以降本增效為目的。從前面的分析可以看出，提高生產(chǎn)效率的目標(biāo)初步實(shí)現(xiàn)，但是否降低成本還有待考量。盡管特斯拉聲稱一體化壓鑄技術(shù)使Model Y節(jié)約了20%的制造成本，但這并不意味采用這項(xiàng)技術(shù)的其它企業(yè)也能達(dá)到同樣的效果，這其中存在幾個難點(diǎn)，對降低成本構(gòu)成阻礙。

首先，對生產(chǎn)設(shè)備而言，一體化壓鑄機(jī)貌似減少了大型機(jī)器人數(shù)量和生產(chǎn)線長度，使得單臺壓鑄機(jī)的設(shè)備投資具有一定優(yōu)勢，但如果把壓鑄模具、熔煉爐、噴涂設(shè)備、拾取設(shè)備、冷卻設(shè)備、修邊機(jī)、輸送帶、油溫機(jī)、高真空設(shè)備等周邊設(shè)備也考慮進(jìn)來，組成實(shí)際生產(chǎn)所需的壓鑄島，其整個運(yùn)營維護(hù)成本其實(shí)并不低。一些券商的測算結(jié)果也表明，大型一體化壓鑄島的整體投資高于采用傳統(tǒng)沖壓+焊接工藝的設(shè)備投資。

其次，在技術(shù)層面也存在降低成本的難點(diǎn)。一體化壓鑄過程與以往的壓鑄相比省去熱處理這一重要環(huán)節(jié)，解決問題的關(guān)鍵在于采用了專門針對這項(xiàng)技術(shù)開發(fā)的免熱處理壓鑄鋁合金。特斯拉通過從蘋果公司高薪挖來的材料領(lǐng)域牛人查爾斯·柯伊曼解決了免熱處理的難題，但不是所有車企都能獲取這樣的人才，更不一定有能力開發(fā)出這樣的材料。同時，采用這項(xiàng)技術(shù)的模具成本也很高。國外研究結(jié)果表明，現(xiàn)階段大型一體化鑄件的模具使用壽命比沖壓件低許多。通常，壓鑄模具的使用壽命部分取決于合金。與廣泛用于變速箱和電機(jī)外殼的380鑄造鋁合金相比，未經(jīng)熱處理的結(jié)構(gòu)型鋁合金會降低模具的使用壽命。為了壓鑄出如此大型的汽車鋁制部件，其模具設(shè)計(jì)工藝也更加復(fù)雜，又進(jìn)一步提高了模具使用成本。

? 減重效果并不理想

在全球范圍，不論是傳統(tǒng)燃油車還是新能源汽車，都必須考慮輕量化的問題，但特斯拉在推廣使用一體化壓鑄技術(shù)過程中，對其可起到的減重效果很少提及。通常情況下，鋁壓鑄件非常適合剛度驅(qū)動設(shè)計(jì)，但短板在于其壁厚至多只能降至2-3 mm，而汽車板材的壁厚通常為0.7 mm?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示，特斯拉的整體壓鑄件比更換掉的鈑金件重20%（8千克），并未實(shí)現(xiàn)更好的減重效果。

? 與多材料混合使用的主流趨勢不符

經(jīng)過長時期的實(shí)踐摸索，目前主機(jī)廠已基本放棄了使用單一材料的設(shè)計(jì)思路，將高強(qiáng)度鋼、鋁、鎂、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等多種材料混合使用，根據(jù)不同使用性能要求，各種材料各司其職，發(fā)揮各自特點(diǎn)，最終體現(xiàn)為混合使用優(yōu)勢，已成為今后主流發(fā)展趨勢。但一體化壓鑄反其道而行之，將多種材料統(tǒng)一為一種材料，有可能出現(xiàn)部分位置使用性能低于原有要求的情況。

? 推廣使用具有局限性

從產(chǎn)業(yè)布局而言，主機(jī)廠在選擇大型整體壓鑄件還是薄板部件時需要考慮許多因素，大型一體化壓鑄件更有可能用于新建工廠的企業(yè)，而不是那些已經(jīng)投資于鈑金加工的汽車公司。此外，由于初始設(shè)備及生產(chǎn)投資成本較高，一體化鑄件不太可能被廣泛用于小批量汽車制造，而適用于年產(chǎn)量至少10萬輛以上的車型。對于特斯拉而言，這顯然不是問題，但對于其它公司，特別是國內(nèi)像蔚來、小鵬、理想這樣的造車新勢力而言，年銷量能超過10萬輛的單一車型確實(shí)不多。因此，其它車企在跟進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)時，必須要結(jié)合本企業(yè)的產(chǎn)品預(yù)期銷售規(guī)模。

? 后期車輛維修成本大幅增加

高鋁化率車型在后期使用過程中，一個不利的因素就是維護(hù)成本較高。由于鋁合金部件無法進(jìn)行鈑金維修，一旦出現(xiàn)破損就需要整體更換。一體化壓鑄部件的出現(xiàn)，更是將這種情況進(jìn)一步放大。一旦出現(xiàn)問題，對大型一體化部件進(jìn)行更換，將使車輛的維修成本大幅增加。

通過以上對一體化壓鑄工藝技術(shù)和產(chǎn)品的綜合分析后可以看出，其產(chǎn)品特點(diǎn)和存在的優(yōu)、缺點(diǎn)都很明顯。馬斯克將傳統(tǒng)鋁壓鑄技術(shù)在汽車應(yīng)用領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)揚(yáng)光大，其創(chuàng)新精神毋庸置疑。這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)也使鋁壓鑄產(chǎn)品在汽車應(yīng)用領(lǐng)域煥發(fā)出新的生機(jī)和活力，開拓出新的增長空間，也有可能改變此前對汽車用鋁發(fā)展趨勢的判斷。在汽車輕量化和電動化的發(fā)展趨勢背景下，在燃油車向電動汽車轉(zhuǎn)換過程中，人們更看好變形鋁合金在乘用車領(lǐng)域單位用量的提高，更看好鋁車身板、白車身用鋁板及鋁擠壓產(chǎn)品的未來發(fā)展。如果一體化壓鑄技術(shù)在新能源汽車應(yīng)用方面今后由起步階段進(jìn)入發(fā)展階段，對變形鋁合金的使用，特別是對鋁擠壓材占比的提高顯然是不利的。對于特斯拉而言，除了車架后底板，未來還計(jì)劃采用一體化鑄造工藝生產(chǎn)汽車前底板、電池殼等部件。按照馬斯克的計(jì)劃，如果這些能夠?qū)崿F(xiàn)，將可以替代原來的370多個零部件，在電池托盤、電池殼或者部分車身結(jié)構(gòu)件上也將直接對鋁擠壓材構(gòu)成替代。一體化壓鑄在汽車用鋁領(lǐng)域能否后來居上，涉及的因素很多，傳統(tǒng)變形鋁合金鋁加工企業(yè)需要仔細(xì)研究并加以應(yīng)對。對于新能源汽車這種不受傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念束縛，可以自由創(chuàng)新的新事物而言，適合使用何種材料也未最終定型，無論是一體化壓鑄還是鋁軋制、鋁擠壓技術(shù)，掌握了其中的發(fā)展規(guī)律，才能夠走得更遠(yuǎn)，笑到最后。（撰稿：王偉東）