一体化压铸，是否会统治车身制造领域？

使用铝压铸工艺生产的车身部件，旨在降低复杂性、重量和最终成本。

汽车生产商：特斯拉和沃尔沃，将此视为未来，特别针对电动车型，一体化压铸（gigacasting）能提供什么？

沃尔沃，希望将其未来电动汽车的大部分地板结构铸成一个连续铝制部件，并为此在其位于托尔斯兰达的主要工厂投资了相当多的资金。

随着电动车的兴起，轻量化大行其道。

由于电动汽车上的电池组很重，减重和相应的制造工艺发展势头迅猛。

使用铝压铸工艺，生产大型车身部件正在为汽车制造提供新的动力。

在汽车制造中，到目前为止，该工艺更多的是用于生产底盘部件，如：悬挂支柱圆顶或纵向构件。

将某些铝合金制成的整个车身部件，在高压下铸入模具，并在凝固后进一步加工，这听起来很有诱惑力。

汽车生产商的愿景是将众多的独立部件，如：钢制方法中常见的那样，减少到几个部件，甚至是一个大部件，从而将复杂性从整个车身建造过程中剔除。

关于车身部件铝压铸的第一份报告，来自美国电动汽车制造商特斯拉，该公司称这种工艺为Gigacasting。

特斯拉将这种工艺用于Model Y(图片|配置|询价)型车的后地板，这需要巨大的设备，模具重量在80至100吨之间。这些系统尺寸巨大，压铸机长达20米，高和宽达数米。

这一领域的早期专家是意大利机器制造商意德拉，该公司将其加工系统称为Giga Press（国内称之为一体化压铸）。

沃尔沃承诺通过 Megacasting 实现更高的灵活性

沃尔沃汽车公司则宣布，将在其位于瑞典托斯兰达的主要工厂引入铝压铸技术。

从2025年起，未来几代E型车的车身下体结构，将在这里采用压铸工艺生产。

沃尔沃称这一过程为Megacasting（巨型铸造）。

沃尔沃正在哥德堡附近投资约10亿欧元用于生产，这将用于新的电池组装配线，升级涂装、物流和车辆装配，以及铝压铸。

正如沃尔沃汽车公司车辆平台解决方案设计师，菲默尔所说，Megacast部件将用于新型车辆平台的车身下体区域。

他说：“将 Megacast 零件的开发和使用重点放在车身的这一部分是有意义的。”

看看所需的座椅、悬架和动力总成配置就知道。生产这些部件的相应系统应提供55,000吨的年产能，每层的循环时间为140秒。

最重要的是，与传统平台相比，Megacasting具有更大的灵活性。菲默尔说：“Megacasting将能够为任何产品生产各种底座”。

特别是，沃尔沃希望通过将不同的车身部件和功能集成到一个部件中来降低复杂性。

特斯拉希望做到 70 比 1 的减比，但，沃尔沃希望达到 100 比 1 的缩减比例。

菲默尔解释说，多亏采用了Megacasting工艺，需要运输和存储的零件更少，加工操作也减少了。

对于沃尔沃来说，这是一个加分项，在质量方面也是如此。

在OEM中可以看到另一个支持Megacasting的论据是再生铝的使用率很高。

铝铸件中使用的所有材料都应在熔炉现场回收。而在钢铁加工中，必须先将剩余的废钢送回加工成新的卷材，然后再装运。

据德国慕尼黑工业大学成型技术和铸造工程系主任沃尔克教授说，这种压铸工艺特别适合于地板中心和后部，因为它们在发生碰撞时不需要这么高的延展性。

他认为这种工艺在车身前面的用途有限。

根据沃尔克教授的说法，减少零件数量本身并不带来任何经济优势。此外，也并不能使车身变轻。

在接受德国《汽车生产》杂志采访时，他解释说："一个大型部件需要相应的壁厚，同时你也失去了将相应的材料特性带到准确位置的可能性，而在很多情况下，经典的金属板外壳结构是可以做到的。

钣金外壳允许更小的壁厚

特斯拉使用自硬化合金生产后排地板，并通过这种工艺绕过了热处理。

根据沃尔克教授的说法，对于如何使这种尺寸的部件的热处理产生的变形得到控制，还没有深刻的认识。

沃尔克教授解释说，虽然压铸时，假定板材厚度的下限为2至3毫米，但板材外壳的壁厚可能低至0.7毫米。

据他说，如今软质深冲钢的强度在140至1,500MPa之间。

相比之下，无须热处理的自硬化铝合金的强度最多只有250至350MPa左右，而锻造铝合金的强度则可以达到500至600MPa。

沃尔沃公司的专家，菲默尔也意识到了大型部件铸造后的变形问题。

因此，有必要使用一种能够提供部件所需性能的合金，而无须进行热处理。

沃尔沃公司目前正在测试不同的合金，以满足对成本、延展性和强度的要求。沃尔沃将相应的混合物称为F-Temper合金。

菲默尔指出，其成本与一个平台或模型周期更新一套工具或设备不可同日而语。他说，Megacasting 是一项具有“长寿命”的投资，将支持许多新的电动汽车生命周期。

据媒体报道，通过采用Gigacasting，特斯拉有可能节省 20% 至 30% 的费用。成本降低据说主要是由于减少使用成型冲压机和焊接机器人而实现的。

慕尼黑工业大学的沃尔克教授则警告说，应该谨慎地看待这些数字。特别是在采用焊接机器人的情况下，投资在一代型号中折旧；而在采用成型冲压机的情况下，折旧则在三或四代型号中完成。这种技术折旧的期限为30年。

“对于已经在现有的几代汽车中使用这些机器的OEM来说，使用新技术没有意义，”这位代工专家说。

另一方面，由于采用了绿地方式，特斯拉可以节省典型的壳构造投资。

Gigacasting缩小了件数范围

当被问及合理的生产数量时，沃尔克教授提到了压铸模具的使用寿命："由于热冲击，经验法则是压铸模具的使用寿命为10万至15万次。"

沃尔克强调说："另一方面，一个成型工具可以处理五到六百万个零件。因此，我们谈论的是20到30的系数。"

据这位专家说，基于此，这种铸造密集型解决方案的件数显然是有限的：因此，他认为，在铝压铸中，非常小的件数和非常大的件数都没有吸引力。特别是，对于数百万范围的大规模生产，需要大约六到七个昂贵的压铸模具。

该专家还指出，铸造工艺比冷成型工艺更复杂，而且废品率高，很可能达到20%或更高。

对于汽车厂来说，Gigacasting也意味着对空间的巨大需求。

目前，压铸模具只能在起重机的帮助下进行垂直更换。

根据沃尔克教授的说法，更换重达100吨的模具需要10至12个小时。

相比之下，目前大型冲压厂的高效伺服压机的换模时间在三分钟左右。

沃尔克教授最后总结说：

无论是Gigacasting还是Megacasting既不能被归类为高效的解决方案本身，也不能被归类为轻量化解决方案，更不能被归类为更高性能的工艺。

然而，这个话题为生产带来了动力和激情。

Gigacasting适用于重新思考汽车车身结构，特别是着眼于电动汽车。

因此，看到哪些概念将在未来占上风，这仍然令人激动。

在Gigacasting中，熔化铝被注入一个模具中，一个冲头以几吨的压力将熔液压成形状，然后冷却。（来源: 沃尔沃汽车）

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