全铝压铸车身较传统全铝车身具成本优势 , 未来随着技术成熟有望实现进一步下探 。传统燃油车一般采用 钢制焊接车身,随着轻量化需求不断提升,钢铝混合车身甚至全铝车身成为新能源汽车的选择 。最初,大众、 宝马等车企在豪华车型上选择尝试全铝焊接车身 , 虽然车重显著降低但是生产和维护成本高昂,后来车企逐渐 从全铝焊接车身转为普遍采用钢铝混合车身 。从提高生产效率角度出发,特斯拉研发出一体化压铸技术节省了 大量的生产和焊接环节,实现部分车身零部件的制造成本大幅下探 。从目前技术发展阶段来看,由于大型化压 铸技术尚未成熟 , 目前全铝非压铸车身成本>全铝部分一体化压铸车身成本>钢铝混合非压铸车身成本>钢铝混 合部分一体化压铸车身成本>钢制车身成本 , 一体化压铸全面成熟尚需时间,未来随着技术成熟度逐步升级逐步 减少所需零部件个数和焊接环节,全铝一体化压铸车身的成本会随着压铸件数量增加带来焊点减少而实现进一 步下探 。
一体化压铸将全面降低产线投资、焊接成本、人工成本和电池成本,并提升材料利用率 。(1)减少产线投资 。一体化压铸由于集成度提升显著减少了所需生产零部件数量,过去生产单一零部件需要投入不同的产线, 一体化压铸可以显著降低产线数量、设备数量和模具数量 。(2)减少焊接成本 。一体化压铸件由于整体一次成型 , 不再需要大量焊接/涂胶工艺 , 节省了工艺流程 。同时 , 冲压后的焊接、铆接工序多 , 造成设备多占地面积 大,一个成品的整体成型节拍长,一体化压铸可以节约场地面积 。
(3)节省人工成本 。一体化压铸提升了生产 效率,大幅提升产线自动化程度并减少工人数量 , 使得整体人工费用降低 。(4)降低电池成本 。以常见的 100kwh 电池为例,假设使用全铝车身后整车减重 10%,那么电池容量可以减少约 10kwh 。以磷酸铁锂电池 pack 成本 800 元/kwh 计算,采用一体化压铸工艺可实现同等续航条件下节省电池成本 8000 元或同等电池成本提升续航里 程 。(5)提高材料利用率 。传统冲压件由多种合金焊接而成,原材料回收难度大 , 只能作为废品变卖 。压铸件 使用铝合金的铝合金含量很高 , 材料回用度一般能达到 95%以上 , 显著高于冲压件 。
四、龙头车企躬身入局,一体化压铸方兴未艾4.1 大众:全球率先尝试全铝车身 , 下一代 SSP 平台引入一体化压铸
基于空间架构技术的研究,大众率先实现全铝车身量产 。大众是全球率先尝试轻量化的车企 , 通过奥迪空 间架构技术(ASF)优化车架结构,并在关键部位应用超高强度材质,非承重部位使用轻量化材料来达到整车 轻量化的目的 。大众集团不同品牌的市场定位不同,应用的轻量化材料各异:奢华跑车保时捷大量应用碳纤维 和铝合金材料;奥迪等豪华型车采用铝、镁合金等轻量化金属;桑塔纳等经济型车则采用高强度钢板代替传统 钢板 。大众旗下奥迪是全球第一个实现全铝车身量产的车企,早在 1982 年奥迪就开始研究“高度铝制轿车”项 目,1987 年首款应用全铝车身技术的奥迪 V8 量产,1993 年法兰克福车展上奥迪 A8 横空出世,此后二十余年 逐步将全铝车身技术推广至其他车型 。
大众的全铝车身并非只有铝合金,不同材料之间的拼接提升了工艺难度 。奥迪 A8 的车身使用了铝合金、 高强度钢、碳纤维和镁合金 4 种材料,其中车身框架和关键部位使用铝合金和高强度钢,车厢后部使用碳纤维 , 镁合金使用较少 。铝合金、高强度钢、碳纤维和镁合金占比分别为 58%、40.5%、1%和 0.5% 。多种材质的应用 意味着连接方式的改变,新一代奥迪 A8 车身的连接方式达到 14 种,激光焊、电阻点焊、搅拌摩擦焊、MAG 焊等 8 种焊接技术和热熔自攻丝连接、卷边连接、铆接等 6 种连接技术 。早期的全铝车身由于制造成本高昂 , 加上 14 种连接工艺提高了工艺难度,导致未能成为快速推广 。
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