![]() 在静冈县一个宁静的早晨,一台如同小房子般大小的巨型钢制机器开始运转。在数千吨的液压锁模力作用下,熔融的铝液以惊人的压力被注入模具中。片刻之后,模具打开,露出闪闪发光的车身部件——直到不久前,这部件还由数十个小部件焊接而成。这就是“一体化压铸”,它正在重塑日本汽车制造业的未来。 “一体化压铸”究竟是什么? 回想一下你童年时的玩具车。它们并非由数十块小面板焊接而成。相反,它们是压铸而成的:一个模具,一个部件,随时可以投入生产。一体化压铸正是基于同样的原理,只不过规模扩大了几个数量级。该工艺使用巨大的高压压铸机(业内称为“一体化压铸机”),一次性铸造出汽车结构的大部分。传统上,汽车制造商会将数十甚至数百个冲压钢或铝部件焊接或粘合在一起,形成类似后底盘或地板的部分。一体化压铸则将整个组件压缩成一两块。 特斯拉于 2019 年在其 Model Y 车型上率先采用了这项技术,将 171 块金属板和小型铸件精简为两个 一体化压铸模块。这一改变减少了 1600 个焊缝,从生产线上移除了 300 台机器人,并将车辆装配时间缩短至仅 10 小时,不到竞争对手所需时间的三分之一。 如今,这一理念正在全球范围内兴起。在日本,这个以精益制造和传奇生产体系著称的国家,一体化压铸正成为下一个前沿领域。 全球浪潮与日本的地位 一体化压铸在短短几年内就从小众实验发展成为行业热门词汇。特斯拉凭借其6000至9000吨的一体化压铸机奠定了行业基调,紧随其后的是欧洲的沃尔沃、北美的福特,以及包括蔚来、小鹏和小米在内的众多中国电动汽车制造商。 市场分析师预测该行业将迎来巨大的增长。乐观的预测显示,到2030年,一体化压铸行业年增长率将达到33%,预计到2030年,所有大型结构铸件中将有近70%来自一体化压铸。 得益于政府的大力支持以及IDRA和力劲集团等供应商生产越来越大的压力机,中国占据主导地位。紧随其后的是北美的特斯拉和福特。欧洲的行动则更加谨慎。而长期以来在电动汽车普及方面以谨慎著称的日本,正谨慎而果断地向千兆压铸方向迈进。 丰田进军一体化压铸 在日本的妙知工厂,丰田进行了一场近乎科幻的演示。工程师们展示了如何一次性制造后底板,这通常需要33个步骤,耗时86个零件,非常费力。现在只需三分钟,而不是几个小时。 丰田计划利用这一工艺制造其下一代电动汽车,首批车型将于2026年上市。该公司设想整个车身仅由三个主要部件组成:前部、中部和后部。每辆车的车身组装时间可以从20小时缩短到10小时。 不过,这也有一个问题。在传统汽车中,碰撞中损坏的挡泥板或车架部分可以更换。而采用一体化压铸技术,如果整个后底板是一体式的,那么追尾碰撞可能意味着整辆车报废。批评人士担心这可能会推高保险成本,并让消费者感到失望。 尽管如此,丰田仍在豪赌。对于以精益、灵活和模块化方法著称的丰田生产系统而言,一体化压铸与其说是矛盾,不如说是一种进化。同样的效率逻辑也适用于更大的机器和更坚固的模具。 日产迈向一体化压铸 日产也正在进军铸造领域。该公司宣布计划到2027年部署6000吨压铸机,用于生产一体化压铸后地板。预期收益:生产成本降低30%,并为五款即将推出的车型节省10亿美元的开发费用。 此举与日产的长期电气化目标完美契合。该公司的目标是到2031年,其40%的销量将实现纯电动化,未来将在日本和英国的工厂推出基于一体化压铸架构的聆风和其他电动汽车。 当然,日产面临着与丰田相同的难题。铝和钢在汽车骨架中并不总是兼容并包。对一种技术有效的连接技术可能对另一种技术失效。日产正在试验钻螺钉技术和自冲铆钉,以克服这些不兼容性。如果成功,一体化压铸技术或将成为日产下一代电动汽车的支柱。 供应商加速发展 尽管丰田和日产占据新闻头条,但日本供应商正竞相在一体化压铸生态系统中占据一席之地。 作为日本领先的压铸公司之一,Ryobi 已在静冈县菊川市投资 50 亿日元(约合 3350 万美元)新建了一座一体化压铸工厂。该工厂在日本独树一帜,因为它是由供应商而非汽车制造商运营的。Ryobi 的设备锁模力可达 6500 吨,工厂集从模具制造到最终检验的所有环节于一身。 该公司已获得知名客户的订单,并为汽车制造商提供原型设计服务。尽管运输如此庞大的部件可能需要将压铸机直接安置在客户工厂内,但该公司希望从原型设计迈向量产。 Ryobi 的战略目标是到 2027 年将其压铸业务的营业利润提高 50%。 规模较小的公司也在寻找自己的利基市场。新潟县的米谷制作所和协和工业株式会社正在合作供应一体化压铸所需的巨型模具。神奈川县的小岩井正在使用砂型铸造和 3D 打印技术制作一体化压铸件的原型,这项创新技术可以降低风险并加快开发周期。与此同时,Ryobi 本身也在放眼海外,考虑在美国设立工厂,为全球客户提供服务。 简而言之,日本供应商正在迅速适应。在发动机零部件曾经占据主导地位的地方,一体化压铸原型和模具是未来的增长市场。 一体化压铸背后的设备 这一切都离不开设备,它们才是故事中真正的巨人。 2024年8月,宇部兴产株式会社推出了超大型压铸机UH9000,其锁模力高达9000吨。这是日本国内交付的迄今为止最强大的压铸机。换言之,这大约相当于1500头非洲象的总重量。 UH9000现已成为宇部兴产的标准产品线之一,延续了公司自1962年生产第一台压铸机以来的历史。这些压铸机不仅仅是工程奇迹,更是国家战略资产。掌握一体化压铸技术的国家将掌控电动汽车生产的未来。 在全球范围内,特斯拉使用9000吨压铸机,丰田已测试了4000吨压铸机,日产则计划部署6000吨压铸机。日产将采用一体化压铸技术。更大、更精密的机器的竞争已经拉开帷幕,中国企业已开始探索2万吨级的设计。对日本而言,宇部兴产的UH9000既是技术里程碑,也是一份意向宣言。 利弊 与任何技术突破一样,一体化压铸技术也存在一些弊端。 优势: ● 节省成本:更少的零件意味着更少的步骤、更少的劳动力以及更小的工厂占地面积; ● 速度:整个车身组装时间缩短一半; ● 减重:更轻的车辆意味着电动汽车的续航里程更长; ● 可扩展性:一旦模具完善,就可以实现大批量生产,并保持卓越的一致性。 劣势: ● 可修复性:轻微的碰撞事故可能会导致车辆报废; ● 资本成本:像UH9000 这样的机器成本高昂; ● 物流:巨型零件难以运输,因此可能需要分散生产; ● 材料科学挑战:铝合金在这种规模下的性能难以预测,需要不断调整冷却速度和热处理。 对于汽车制造商来说,权衡利弊显而易见:接受风险,因为回报巨大,不容忽视。 日本的战略利益 日本大力推行一体化压铸不仅仅是为了节省电动汽车成本,更关乎国家竞争力。 与美国、欧洲,尤其是中国的竞争对手相比,日本汽车制造商在全面采用纯电动汽车战略方面进展缓慢。随着中国电动汽车制造商以惊人的速度扩大生产规模,日本在下一场汽车大战中可能面临失利的风险。一体化压铸是一种跨越式发展的方式,将日本享有盛誉的制造工艺应用于颠覆性的新技术。 它也迫使供应商做出调整。曾经生产小型发动机铸件的公司现在面临着需求萎缩的问题,因为电气化淘汰了这些部件。一体化压铸为他们提供了一条生命线,让他们有机会通过转向模具、原型和大型压铸组件来保持竞争力。 最后,一体化压铸与更广泛的产业政策息息相关。日本长期以来一直将国内汽车产业视为经济实力的支柱。通过培育一体化压铸技术专长,日本可以保障就业、保存技术,并确保其能够与中国的IDRA或美国的特斯拉竞争。 未来之路 到2026-2030年期间,日本制造的一体化压铸电动汽车很可能将大量上路。丰田2026年的发布、日产2027年的车型以及本田预期的一体化压铸战略将标志着一次代际转变。 Ryobi的工厂表明供应商能够适应。UBE的UH9000证明了日本能够制造这些机器。尚未解答的问题在于规模和接受度。日本消费者会否对轻微碰撞后无法修复的汽车望而却步?保险公司会否提高保费?日本企业能否赶上中国在一体化压铸容量方面的惊人领先地位? 可以肯定的是,将数百块面板焊接在一起的时代正在消逝。取而代之的是:熔化的铝,在山岳般的力量挤压下,冷却成闪闪发光的形状,定义了未来的移动出行。 一体化压铸不仅仅是一种新工具,更是汽车制造的一种新理念。而在日本,一个曾经以丰田生产系统彻底革新制造业的国家,下一场革命已经从模具中涌现。 本文转载自:德赢轻量化技术 |