Model 3白車身材料的應用分布圖(銀白色為鋁合金材料)

Model 3白車身材料的應用分布圖
Model 3白車身材料的應用分布圖(銀白色為鋁合金材料)

通過對Model3白車身材料的應用分布觀察我們發現,除了前部的碰撞吸能盒門檻內的鋁合金結構,車身的鋁合金材料應用集成分布在車身最後端的結構上。前端吸能盒結構和門檻內的鋁合金結構主要考慮碰撞吸能比較容易理解,為什麼特斯拉的工程師選擇在車身後端結構上應用鋁合金材料呢?

和傳統車相比,缺少了置於前艙內的動力總成和增加用於驅動的大電池布置在地板下面,帶來的結果是後軸的軸荷比前軸重(傳統內燃機車一般前軸軸荷偏重),所以為了平衡前後軸荷比,特斯拉的車身工程師選擇在改善軸荷比效率最高的最後端部分採用鋁合金材料。

Model 3車型軸荷比(來源於網路)

捷豹也在其XF車型的開發中,為了平衡前後軸荷比採用這個套路。不過因為是傳統車的前置後驅,前軸軸荷大於後軸,他們基於全鋁車身結構+鋼製後部車身結構。

捷豹XF車身材料應用分布

2、為什麼在Model Y車型上後部鋁合金車身改為鑄件設計了呢?

我們先來看看鋁合金材料在車身結構上的應用情況。一般常用的鋁合金車身結構應用按照工藝分大概分三種,擠壓鋁、鑄鋁和衝壓鋁(5系和6系),根據工藝特點的不同,鋁合金材料應用的零件是不同的,而且每種工藝可實現的減重效率和成本都不同。

鋁合金車身的應用研究

而Model 3的後端鋁合金車身結構均採用衝壓鋁的工藝,從減重效率來看是比較高的,但是存在幾個問題:

1)考慮衝壓成型工藝,零件被拆的比較零碎;

2)零碎的零件拼接過程比較複雜,而且鋁合金材料相關的冷連接工藝SPR和FDS成本高;

3)較薄的衝壓鋁板同周邊的高強度鋼板連接實現困難;

4)後縱梁以及後輪罩等剛度要求較高的零件採用衝壓工藝,車身局部點剛度差,從而帶來NVH性能不好;

類似於寶馬、賓士等成熟的OEM長,一般把後縱梁及後減震器安裝結構處採用鑄鋁結構件,在實現輕量化設計的同時還能大幅提升車身剛性,從提升整車的操控性能和NVH性能。如下圖,寶馬8系後縱梁及後減震器安裝結構設計為一體鑄造鋁合金結構。

寶馬8系車身鋁合金材料應用分布
寶馬後減震安裝結構鋁合金結構設計發展

寶馬在其鑄鋁件的集成開發上,也在一步一步的拓展其集成效率,從而讓整體的剛性更好,同時加快拼裝的節拍,提升生產效率。

特斯拉在Model Y車身的後端衝壓鋁結構轉為鑄鋁設計是回顧主流設計道路上,不顧他們又在傳統車企的零件集成效率上又做了進一步的拓展,或是思路的轉變。另外從公布的圖片上看,Model Y上的鑄鋁件集成設計貌似是把左右縱梁+橫樑的集成,後輪罩的結構在另外一個零件(待更新的信息再看)。

Model Y後端鑄鋁車身結構

只於特斯拉公布的其鑄鋁車身的專利,當前我個人感覺這是特斯拉的一個宣傳手段,因為特斯拉總是在塑造一種突破現有技術的一種形象展現在消費者面前。不過這樣的氛圍確實會激發一些有想像力的工程師,打破常規實現創新和突破。

至於這個鑄件的設計是否會影響維修成本的變化,我想每個產品開發的時候都會有考慮維修成本的問題,不會因為工藝的變化就會導致維修成本產生較大的不同。只是會根據工藝和結構的不同,制定出不同的維修策略。

寫在最後

因為Model Y是基於Model3這款車型開發,而且有超過70%的零件是沿用而來,所以Model Y應該不會有突破性的宣傳亮點,馬斯克這次把車身結構的設計優化拿出來解讀,並同時公布與之對應的專利,我想營銷的成分遠大於實際應用。不過馬斯克總是會給人意想不到的結果,誰知道呢?

聽說某公司項目總工就要求抄一個Model3這樣的後端採用衝壓鋁合金結構的車身,不知道總工現在是否要求再抄回來了。


首先說明觀點:維修會更困難,費用會更高。某個答主已經說了,可能根本無法維修。

Elon Musk本身就是一個有想法有行動力的成功企業家,他的很多成功案例對我們來講就是不可想像不可複製的,就像去年出來的Cyber Truck一樣,作為傳統汽車從業者,我本身對Cyber Truck是不支持不看好的。

對於「當我們有了大型鑄造機時,車身將從70個零件減少到1個零件,所有機器人組裝這些零件的資本支出將顯著減少」,我的疑問在於怎麼解決鑄造的車身總成精度、強度、脆性、應力集中、替換性差等問題。

一是鑄造件本身精度不高,需要那就需要解決車身精度問題。

二是車身骨架件如A柱、B柱等是使用熱成型件強度非常高,鑄鋁強度並不好。

三是鑄造件相比傳統的衝壓件脆。

四是鑄造件是高溫下冷卻成型,易出現應力集中,產品的安全隱患大。

五是替換性差,像傳統的衝壓件如果有一個價有問題可以換件,換小分總成,換總成,可操作空間大,如果是鑄造件,那就只有一個解決方案,換一個新的整車車身。

不過,希望Elon Musk能顛覆我們傳統的思維。


下圖是特斯拉分享的加利福尼亞州Fremont市Model Y生產線的一系列圖片,這些圖片展示了用於製造Model Y的大型車身零件,基本可以確定特斯拉的「車身將從70個零件減少到4個,最後減少到1個」,不僅僅是嘴炮而已,而是真金白銀的上了。

特斯拉正在制定鉻刪除標準

「製造機器的機器」

目前,特斯拉在加利福尼亞州Fremont市的工廠中,Model 3和Model Y的合併生產率為每年約40萬輛。特斯拉希望能緩慢增加Model Y的產能,用大型鑄造機將車身將從70個零件減少到1個零件,Model Y的產能會明顯提升,支出將顯著減少。

事實上這種大型鑄造機的專利在去年就已經釋放了出來。特斯拉大型鑄造機專利鏈接.

特斯拉相信該鑄造機設計將減少製造時間,運營成本,製造成本,工廠佔地面積,工廠運營成本,工具成本和/或設備數量,如果將它們組合在一起,可能會對特斯拉的製造成本產生重大影響,而且Elon的「製造機器的機器」的願景一旦實現,在中國工廠很容易複製成功。

後期維修會有影響

一體化鑄造的好處是剛性強,小碰撞不容易變形,但是如果撞得狠了,基本上需要切割開拼焊進行維修,在遇到事故維修時只能大修不能換件,這種情況下維修費用會明顯提高。

但是這種情況下的安全隱患更大,在這麼大的衝擊力下,因為剛性太強導致碰撞能量很難吸收,能量很有可能直接作用到人身上,車內用戶可能會受到較嚴重的傷害,不過相信特斯拉會在其他方面做相關處理,減低一體化鑄造的較大剛性對車內乘客安全的影響。

最後,放一下傳送地址,這兩個裡面有更詳細的車身解讀及專利內容,特斯拉model Y的車身工藝專家解讀,大型鑄造機專利解讀,更新的幾張圖很多來源於這兩個網站。


先分享幾張圖片,後續再討論,歡迎留言和加好友。

結論:70 in 1的集成化(1個鋁鑄件替代幾十個鋁+鋼鈑金)帶來綜合成本的降低,其中主要是工藝成本的降低;性能的提升,包括車身的剛度和模態;碰撞安全性提高;維修性變差,維修成本非常高。

補充:Model Y與Model 3是共平台開發,目前只是「披露」了白車身的一些「蛛絲馬跡」,展示了特斯拉在超大型壓鑄件的技術領先性。預計3月份陸陸續續開始交付和拆解,期待更多三電技術的信息。

再附上一張Model 3的白車身圖片,方便參考和對照:


答案揭曉了。 跟之前預測的差不多。 圖片中間那塊大大的紅色的就是這個鑄造鋁合金件。

後面還有跟前車身一樣的類似縱梁的結構連接後面的車身結構,採用螺栓連接,便於維修更換。位置在第三排座椅下面。後輪輪拱左右的位置。 有些人擔心的追尾就無法維修也不需要擔心。 反而是後車身相比model 3修改了很多設計便於維修。

第四張圖裡那個橙色的管線就是model Y的剛性線束。

B站已經有model Y的拆車視頻搬運了。基本每天在更新。

我了解的情況大概是這樣的。

model 3設計的時候,後車身的零部件連結設計過於複雜,需要仔細的拼接。而且零件眾多。費時費力,生產效率低。

這次是4向壓鑄鋁合金後車身一體成型。 就製造成本來說肯定是大幅降低了。車身後結構損傷的話,衝壓鋁合金維修也是很困難的。 這個一體成型的壓鑄鋁合金似乎是可以整體更換的。(維修這個大零件估計是不行,但是更換這個零件是可以的。)

如果後車身結構嚴重損傷,相比於幾十件衝壓鋁合金細緻的矯正維修的時間和費用,一次更換一個大型鋁合金件的總成本不一定更高。

鋁合金比鋼的材料貴,但是再貴主要也是材料本身。 大批量壓鑄生產以後,由於工藝成本和規模效應,一塊大鋁合金也不會貴到哪裡去。 而且一塊大壓鑄鋁合金的費用肯定比幾十個衝壓鋁合金外加連接件的費用低。 維修工時的節省就更大了。

最終的總維修費用在規模起來以後,我覺得大概率反而會降低。

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補充一下model Y和model 3對比的的車身結構圖吧,這個在以前的答案里也有。不過圖中看不出來這個壓鑄後車身結構件是哪一塊。僅限於了解一下model Y。

model Y主要是對model 3的設計和工藝進行了優化。 model 3的白車身設計強度過剩,並且一些工藝過於複雜,導致馬斯克開掉了model 3的白車身設計師。 在model Y上減掉了一些不必要的設計,並優化了工藝。比如後車身鑄造。 另外引入了新的線束設計專利,使得線束長度大幅度減少。(目標是從model 3的1.5公里減少到100米。 實際沒達到這麼少,預計實際在幾百米。)

以上改進主要都是為了使用機器人大規模快速生產,提高生產效率。 當然也使得model Y雖然很多部件和model 3公用卻不能共線生產。 Model Y目前最大的創新在線束和工藝上。

後面我再去找找這個工藝的說明補充一下。


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