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“美国制造”又一黑科技?特斯拉用火箭材料造

来源:功能材料与器件学报 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2021-03-19

特斯拉在今年前7个月,以21万辆的销量,独占全球近3成的纯电动汽车市场。可以说,特斯拉是靠一己之力,为纯电动汽车行业打开了全新局面。然而不为人所知的是,这家企业在制造技术上,也到处都是黑科技。

70个部件,到1个!

8月份美国特斯拉纯电动汽车工厂,安装了全球最大的汽车压铸机。它可以可让汽车的车身后部,包括防撞梁,实现一体成型。而特斯拉的SUV车型:Model Y将采用这种全新的制造工艺。

图1 特斯拉的Model Y

以往,对于不同的车架部件,都要使用不同的压铸机。先压铸成单个部件,然后重新组装形成一个完整车架。整个装配过程是费时费力,成本还很高。

而特斯拉的这款压铸机使用了最新的一体化铝铸工艺,它会将特斯拉Model Y的铸造零件从70个,降到1个。这个过程中,也将解放很多耗资巨大的机器人。

如此惊人的设备,传统汽车厂是不会做的。这也意味着,特斯拉不仅仅是在造车,而且还在制造机器。

违反流线型的皮卡

还记得去年特斯拉电动皮卡发布会,那个外形让人吐槽的 Cybertruck吗?棱角分明,折线明显。特斯拉为什么抛弃了延续多年的流线型设计语言,转而以锐利平直的线条来打造 Cybertruck?

图2 特斯拉的电动皮卡

出于对皮卡严苛粗糙的应用场景和车身强度的诉求,特斯拉选择用一种高强度的超硬冷轧不锈钢合金。即使对于9 毫米口径的手枪,CyberTruck也具有防弹效果。而这种不锈钢合金材料无法冲压,因为它会破坏冲压机。特斯拉找到一种新的制造方法,将钢板刻痕并弯曲,就像折纸一样,弯曲成Cybertruck的平面形状,然后将其焊接成形状。

马斯克就这样给自己设置材料与制造的循环难题。而一旦解决,则产生一个跃升性的高度。

值得注意的是,特斯拉旗下的SpaceX公司所开发的“星舟”重型运载火箭,也使得了同样的材料。一种材料,可以兼容应用于火箭和汽车。寻找大规模重复使用的方式,正是特斯拉的一贯方法。而这种材料的负责人,则同时在特斯拉汽车和SpaceX宇航部门任职。

马斯克有一套“工程交叉方法论”,早在2017年他就解释,特意将特斯拉和 Space X 的核心技术部门进行打通,从而使得火箭、宇宙飞船领域,与汽车工业领域的专业知识,进行交叉应用。在 Space X 科学家的帮助下,特斯拉工程师将 Model 3 的制造工时降低了 8 个小时。

从天到地,设计与制造,都能找到相同之处。

改变汽车的重量

这还不算,特斯拉还拿出了新的线束方案。一辆汽车最重的部分,除了发动机和底盘,第三重的是什么?那就是电气线束。

除了重量问题,线束还制约了汽车生产的效率。作为四大工艺之一的车辆总装,相对于其它三大工艺而言,自动化率一直是最低的。车体内复杂穿梭的线束,全部需要靠人工来完成。

马斯克对于制造的看法是,只有“机器制造机器”,才能将成本大幅度降低。特斯拉对线材的布局重新进行设计,使得机器人也能在汽车的线束装配中“穿针引线”了。

与此同时,线束的长度,也作为一个最直接的减重目标。特斯拉已经取得了巨大的进步。Model S整车线束有3公里长,而到了Model 3就缩减一半,只有1500米。如此重大的进步,得益于特斯拉对汽车电子电气E/E架构,全部重新设计。从而大大减少线束存在的必要性。

图3 特斯拉的Model 3

而在Model Y上,线束长度预计直接降到了100米,仅有Model S的3%。这背后跟航空技术也有关系。用在火星探测器好奇号的柔性印刷电路FPC技术,也被使用到Model Y的线束之上。这种从太空借用到地面的技术,产生了惊人的技术效果。

背后赌什么?

特斯拉为单一车型,都赌上一个巨量的产能。这种思维,其实与苹果如出一辙。

苹果手机,当年也是靠单一机型,碾压了其他品牌多机型的“机海战术”。而应用商店App Store生态,则满足了多样化的需求。相比而言,手机的外形反而变成了最不重要的事情。

同样,特斯拉可以靠着软件定义功能,通过远程软件升级,在不追加车辆投资的情况下,继续提升车辆性能。这就意味着单一车型,同样可以横扫市场。

最畅销的丰田佳美,北美一年销量30几万左右。100万的销量,根本不敢奢望。而特斯拉基本将这个定为一个基数。在北美市场,Model3在短时间内就以摧枯拉朽之势拿到了同级别销量冠军。在美国中小型豪华汽车细分市场,其市占率甚至高达24%,且一直处在供不应求的状态。