新能源汽車銷量促進(jìn)壓鑄產(chǎn)業(yè)及一體化壓鑄發(fā)展

陶永亮，婁夢妮

（1.重慶川儀工程塑料有限公司，重慶 400712；2.重慶勝云模具制造有限公司，重慶 402260）

據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會消息，2021 年，我國汽車產(chǎn)銷分別完成2 608.2 萬輛和2 627.5 萬輛，同比分別增長3.4%和3.8%，結(jié)束了連續(xù)3 年的下降趨勢。新能源汽車產(chǎn)銷分別完成354.5 萬輛和352.1 萬輛，同比增長均為1.6 倍，市場占有率提升至13.4%，說明了新能源汽車市場已經(jīng)從政策驅(qū)動轉(zhuǎn)向市場拉動。從4 月份以來，年度出口首次超過200萬輛，實(shí)現(xiàn)了多年來一直徘徊在100 萬輛左右的突破；中國品牌汽車受新能源、出口市場向好帶來的拉動作用，市場份額已超過44%[1].對于高度依賴汽車產(chǎn)業(yè)的壓鑄業(yè)來說，這無疑是一個利好消息。同時，目前新能源車企爭先恐后采用大型一體化壓鑄結(jié)構(gòu)件用于汽車底盤、電池包等，為“一體化壓鑄發(fā)展”提供強(qiáng)勁動力。

1 壓鑄件在汽車上應(yīng)用概況

壓鑄件幾乎涉及到所有的工業(yè)領(lǐng)域，如汽車、摩托車、儀表、通訊、航空等，其中汽車零部件壓鑄件應(yīng)用最多，壓鑄件的加工依賴于模具上成型。發(fā)達(dá)國家與汽車相關(guān)的模具需求占模具總需求量的40%以上，目前我國與汽車相關(guān)的模具需求約占模具總需求量的30%，其中大部分壓鑄需求直接來源于汽車壓鑄件。在新能源汽車政策頻繁出臺的背景下，汽車行業(yè)升級換代、周期縮短以及產(chǎn)量連年攀升也為壓鑄行業(yè)及壓鑄模的發(fā)展帶來了新的市場機(jī)遇和挑戰(zhàn)。我國壓鑄?？偖a(chǎn)量僅次于美國，躍具世界第二位，可見壓鑄件行業(yè)生產(chǎn)量之大[2]。

壓力鑄造簡稱壓鑄，根據(jù)壓力高低可分為低壓鑄造與高壓鑄造兩類。目前幾乎全部轎車變速器殼體、離合器殼體、水泵殼體、轉(zhuǎn)向機(jī)殼體等均為鋁合金壓鑄件[3]。還有汽車上的凸輪箱、發(fā)動機(jī)氣缸體、氣缸蓋、進(jìn)氣歧管、搖臂、連接支架、傳動器殼體、離合器殼體、車輪、制動器零件、罩蓋殼體類零件等均可以實(shí)現(xiàn)壓鑄成型。

2 特斯拉Tesla 一體成型壓鑄件

2019 年，特斯拉在Model Y 車型生產(chǎn)項(xiàng)目中，對生產(chǎn)制造進(jìn)行重大改進(jìn)，引入一臺大型壓鑄機(jī)，可將Model Y 車型的大部分框架組裝成一個大件[4]。到2021 年初，特斯拉官方公布了上海超級工廠大型壓鑄機(jī)，至此，美國加州弗里蒙特工廠、得克薩斯州奧斯汀超級工廠，以及德國柏林工廠、中國上海超級工廠四座整車工廠都已安裝超大型壓鑄機(jī)，用于生產(chǎn)Model Y 一體成型的后底板[5]。消息傳出就在造車界和壓鑄界引起了“軒然大波”。不管是業(yè)內(nèi)媒體還是行業(yè)內(nèi)專業(yè)人士、企業(yè)家都紛紛驚嘆。一體壓鑄成型工藝將會是“汽車車身工程的一場革命”，也是“壓鑄界前所未有的一場變革”。

汽車整車生產(chǎn)有四大工藝流程，沖壓，焊接，涂裝，總裝。一體式壓鑄后地板總成的Model Y 所有零件一次壓鑄成型，零件數(shù)量比Model 3 減少79 個，焊點(diǎn)大約由700～800 個減少到50 個，應(yīng)用了新合金材料，一體壓鑄的地板總成不再熱處理，制造時間由傳統(tǒng)工藝的1 h～2 h 縮減至3 min～5 min，能在廠內(nèi)直接供貨。意味著以沖壓、焊裝為主導(dǎo)的整車制造模式將被徹底顛覆[6]，將大大縮短整車組裝時間，降低生產(chǎn)成本。

資料顯示特斯拉上海超級工廠，一體化壓鑄降低成本約40%；加快生產(chǎn)流程，70 多個零件變成一個，1 000 多個工業(yè)機(jī)器人降至700 個；加固車體，減輕重量，有利于續(xù)航；提升產(chǎn)品一致性。190 s 內(nèi)完成一個鑄件。考慮20%維護(hù)時間，90%良品率，大致產(chǎn)量為330 件/臺/天[7]。下一步將用2～3 個大型壓鑄件替換由370 個零件組成的整個下車體總成，重量進(jìn)一步降低10%，續(xù)航里程可增加14%.普通電動車電池容量80 kW·h，用一體壓鑄車身減重并續(xù)航里程不變，電池容量減少約10 kW·h.以目前磷酸鐵鋰電池pack 成本600 元/kW·h 計(jì)算，單車成本可降低6 000 元。按照年產(chǎn)10 萬臺計(jì)算，一年可降本6 億元!全球汽車制造業(yè)隨之震動[8]!圖1 所示為Model Y 一體式壓鑄后地板總成。

圖1 特斯拉Model Y 一體式壓鑄后地板總成（網(wǎng)圖）

一體式壓鑄制造過程極簡，一個零件，不需要開發(fā)過多的工裝設(shè)備，制造精度可控，維護(hù)成本極低。

一體式壓鑄只有一種材料，回收時可以將廢料融化，材料的回收利用率極高。圖2 為一體成型的車廂殼體，Model 3 上需要的70 多個零件，在Model Y 只需兩個。兩種顏色代表兩個鑄件裝配。

圖2 特斯拉Model Y 一體式壓鑄車身總成（網(wǎng)圖）

3 一體式壓鑄對壓鑄界的影響

工欲善其事，必先利其器。一體式壓鑄給壓鑄界帶來一場變革，包含著壓鑄機(jī)制造和壓鑄模具制造。

特斯拉得州超級工廠第一個Model Y 巨型壓鑄件使用意德拉公司Giga Press 6 000 t 級壓鑄機(jī)。特斯拉上海超級工廠大型壓鑄機(jī)是特斯拉與力勁科技子公司IDRA 聯(lián)合研發(fā)的6 000 t 壓鑄機(jī)[9]。2021年4 月第16 屆中國國際壓鑄展意德拉X-PRESS系列6 000 t 兩板式壓鑄機(jī)在深圳全球首發(fā)。機(jī)型具有高效、穩(wěn)定、重復(fù)精度高等優(yōu)勢，為壓鑄機(jī)超大型化提供了更多可能。X-PRESS 系列壓鑄機(jī)按照高端壓鑄機(jī)設(shè)計(jì)與制造，具有意德拉壓鑄機(jī)可靠性特點(diǎn)，為國內(nèi)一體壓鑄成型企業(yè)提供了攻堅(jiān)克難的利器。2021 年4 月，力勁集團(tuán)在寧波首發(fā)9 000 t 巨型智能壓鑄機(jī)，在技術(shù)和結(jié)構(gòu)上取得了很大的突破，充分滿足汽車領(lǐng)域、大型重型壓鑄件及多部件的一體化生產(chǎn)工藝，為國內(nèi)、國際壓鑄裝備領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[10]，這充分說明了我國在巨型壓鑄機(jī)研發(fā)與生產(chǎn)方面達(dá)到了世界的先進(jìn)水平。除了力勁外，伊之密、海天金屬等壓鑄機(jī)制造企業(yè)也加入了超大型壓鑄設(shè)備研發(fā)，更大地提升了中國壓鑄裝備生產(chǎn)制造能力，讓國產(chǎn)大噸位壓鑄裝備擁有了更強(qiáng)的國際競爭力。圖3 所示為力勁集團(tuán)9 000 t巨型智能壓鑄機(jī)。

圖3 力勁集團(tuán)9000T 巨型智能壓鑄機(jī)（網(wǎng)圖）

2021 年4 月10 日，美利信科技向海天金屬購買一套HDC8 800 t 超大型壓鑄機(jī)在重慶簽約[11]。12月下旬壓鑄機(jī)運(yùn)到重慶，目前已安裝和調(diào)試。8 800 t壓鑄機(jī)引進(jìn)可實(shí)現(xiàn)包括新能源汽車在內(nèi)的車身、底盤等大型結(jié)構(gòu)件一體化、集成化壓鑄成型，降低了零件重量，實(shí)現(xiàn)了輕量化和成本降低，是未來汽車輕量化發(fā)展趨勢。目前美利信安裝了200 噸位的行車，成立大型壓鑄模具公司引進(jìn)大型、先進(jìn)的模具加工設(shè)備和組建大型壓鑄車間，將全面向大型壓鑄件加工發(fā)展，將提升重慶的壓鑄水平和大型壓鑄模制造能力。圖4 為海天HDC8 800 t 超大型壓鑄機(jī)。

圖4 海天HDC8800 噸超大型壓鑄機(jī)（網(wǎng)圖）

超大型壓鑄模制造對我國模具行業(yè)，無論是加工設(shè)備還是制造工藝方面都面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，涉及到方方面面的工作。模具行業(yè)應(yīng)抓住機(jī)會，發(fā)揮好協(xié)同作戰(zhàn)，共同做好一體式壓鑄模開發(fā)和研制工作。

4 壓鑄企業(yè)和車企激勵反響

特斯拉上海工廠大型壓鑄機(jī)的示范性應(yīng)用有望帶來其他新能源車廠乃至傳統(tǒng)車廠的效仿，進(jìn)而使傳統(tǒng)車身生產(chǎn)模式發(fā)生變革，同時也給國內(nèi)相關(guān)行業(yè)的廠家?guī)砹司薮蟮拇龠M(jìn)作用。一石激起千層浪。我國壓鑄企業(yè)、車企激勵反響。

4.1 對車企的影響

對車企的來說以沖壓、焊裝為主導(dǎo)的整車制造模式將被徹底顛覆，將大大縮短整車組裝時間，降低生產(chǎn)成本，有著重要的意義，車企有了積極地反響。2021 年10 月13 日，小鵬汽車（武漢）有限公司向武漢經(jīng)開區(qū)（漢南區(qū)）申報“小鵬汽車武漢產(chǎn)業(yè)基地項(xiàng)目”規(guī)劃建筑方案。其中，將引進(jìn)一套（條）以上超大型壓鑄島及自動化線[12]。2022 年1 月7 日，小康股份召開投資者電話交流會，公司主要領(lǐng)導(dǎo)與廣發(fā)基金等82 家機(jī)構(gòu)連線進(jìn)行線上交流。小康股份表示，預(yù)計(jì)今年年底到明年上半年，將實(shí)現(xiàn)一體化壓鑄車身。目前已經(jīng)進(jìn)入全面研發(fā)階段[13]，還有較多的車企在計(jì)劃中。

4.2 對壓鑄企業(yè)的影響

一體式壓鑄給壓鑄企業(yè)帶來一場新的競爭，也給壓鑄企業(yè)帶來了新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。壓鑄企業(yè)迎來新機(jī)遇，壓鑄企業(yè)從購置超大壓鑄機(jī)開始，規(guī)劃著新宏圖。從2021 年4 月10 日美利信科技購買了8800 t 超大型壓鑄機(jī)后，拉開壓鑄企業(yè)進(jìn)軍一體式壓鑄領(lǐng)域的序幕。2021 年9 月4 日，拓普集團(tuán)與力勁大型壓鑄單元簽約儀式在寧波舉行，就汽車輕量化、大型汽車結(jié)構(gòu)件一體化成型項(xiàng)目達(dá)成戰(zhàn)略合作。拓普集團(tuán)采購21 臺（套）力勁壓鑄單元，包括6臺合模力7 200 t、10 臺4 500 t、5 臺2 000 t 的大型壓鑄機(jī)[14]。2021 年9 月6 日，文燦集團(tuán)股份有限公司發(fā)布公司董事會議案，擬投1.9 億元建新能源車一體化壓鑄件機(jī)加項(xiàng)目，該項(xiàng)目已在江蘇南通完成了備案[15]。2021 年9 月18 日，東莞宜安科技訂購的6 100 t 超大噸位壓鑄機(jī)為布勒品牌的設(shè)備一臺，將用于生產(chǎn)大型精密壓鑄件整體集成產(chǎn)品。宜安科技在新能源汽車領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展汽車產(chǎn)品整體集成，已配置4 200 t、4 000 t、2 700 t 等不同噸位的壓鑄機(jī)[16]。

2021 年11 月20 日，浙江華朔科技股份有限公司、寧波力勁科技有限公司戰(zhàn)略合作簽約儀式在寧波舉行。華朔科技訂購了力勁6 800 t、8 000 t 超大型智能壓鑄單元各1 臺套，2 000 t 大型智能壓鑄單元6 臺套。用于在新能源汽車、多部件一體化成型、汽車零部件輕量化制造等領(lǐng)域[17]。2021 年12 月9 日，廣東鴻圖科技股份有限公司今年已開展結(jié)構(gòu)件一體化成型項(xiàng)目的大型壓鑄島整體規(guī)劃，并購置了一臺6 800 t 壓鑄設(shè)備，目前正在進(jìn)行設(shè)備安裝。已進(jìn)入小鵬汽車的配套體系[18]，并在2022 年1 月試模成功[19]。2022 年1 月4 日，天津雄邦壓鑄有限公司改造升級建設(shè)項(xiàng)目產(chǎn)能置換，方案為原天津雄邦天津經(jīng)開區(qū)工廠的6 臺套840 t 壓鑄機(jī)項(xiàng)目退出，置換成1 臺套9 000 t 壓鑄機(jī)項(xiàng)目，產(chǎn)能不變[20]。2022 年1 月13 日，精誠工科汽車系統(tǒng)有限公司壓鑄分公司聯(lián)合力勁、寧波賽維達(dá)、隆達(dá)鋁業(yè)舉辦“集成式車身結(jié)構(gòu)件壓鑄技術(shù)論壇”及“集成式車身結(jié)構(gòu)件項(xiàng)目戰(zhàn)略合作簽約儀式”。精工壓鑄簽約采購1 套8 000 t超大型壓鑄島，部署集成式車身結(jié)構(gòu)件的研發(fā)和生產(chǎn)[21]。

5 結(jié)束語

在工業(yè)4.0 時代，高度集成化和自動化的生產(chǎn)線所打造的智能工廠，是汽車制造商乃至制造行業(yè)的追求。力勁與特斯拉聯(lián)手打造的車身一體壓鑄機(jī)，為汽車生產(chǎn)的變革帶來了一個新的選擇。目前，特斯拉已經(jīng)采購了15 臺IDRA 6 000 t 巨型壓鑄機(jī)。最近工信部表示，2022 年中國汽車市場將繼續(xù)保持增長，汽車總銷量預(yù)計(jì)達(dá)到2 750 萬輛，同比增長5%左右。新能源汽車將達(dá)到500 萬輛[22]。隨著新能源汽車產(chǎn)能的提升和車身一體壓鑄的推廣，壓鑄機(jī)迎來的可能是高達(dá)百億的行業(yè)空間。面對著行業(yè)的變革，總會是“幾家歡喜幾家憂”的現(xiàn)象，壓鑄行業(yè)和壓鑄模具迎來新的機(jī)遇，隨著行業(yè)變革向朝著智能制造、解放生產(chǎn)力、提高效益方向發(fā)展，帶動經(jīng)濟(jì)向前發(fā)展，提高綜合國力，提高我國在大型壓鑄件加工設(shè)備和大型壓鑄模制造能力在國際的地位。新能源汽車銷量促進(jìn)壓鑄產(chǎn)業(yè)及一體化壓鑄發(fā)展，一體化壓鑄推動了汽車輕量化的進(jìn)程。