在靜岡縣一個(gè)寧?kù)o的早晨，一臺(tái)如同小房子般大小的巨型鋼制機(jī)器開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。在數(shù)千噸的液壓鎖模力作用下，熔融的鋁液以驚人的壓力被注入模具中。片刻之后，模具打開(kāi)，露出閃閃發(fā)光的車(chē)身部件——直到不久前，這部件還由數(shù)十個(gè)小部件焊接而成。這就是“一體化壓鑄”，它正在重塑日本汽車(chē)制造業(yè)的未來(lái)。

“一體化壓鑄”究竟是什么？

回想一下你童年時(shí)的玩具車(chē)。它們并非由數(shù)十塊小面板焊接而成。相反，它們是壓鑄而成的：一個(gè)模具，一個(gè)部件，隨時(shí)可以投入生產(chǎn)。一體化壓鑄正是基于同樣的原理，只不過(guò)規(guī)模擴(kuò)大了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。該工藝使用巨大的高壓壓鑄機(jī)（業(yè)內(nèi)稱(chēng)為“一體化壓鑄機(jī)”），一次性鑄造出汽車(chē)結(jié)構(gòu)的大部分。傳統(tǒng)上，汽車(chē)制造商會(huì)將數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)沖壓鋼或鋁部件焊接或粘合在一起，形成類(lèi)似后底盤(pán)或地板的部分。一體化壓鑄則將整個(gè)組件壓縮成一兩塊。

特斯拉于 2019 年在其 Model Y 車(chē)型上率先采用了這項(xiàng)技術(shù)，將 171 塊金屬板和小型鑄件精簡(jiǎn)為兩個(gè) 一體化壓鑄模塊。這一改變減少了 1600 個(gè)焊縫，從生產(chǎn)線(xiàn)上移除了 300 臺(tái)機(jī)器人，并將車(chē)輛裝配時(shí)間縮短至僅 10 小時(shí)，不到競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手所需時(shí)間的三分之一。

如今，這一理念正在全球范圍內(nèi)興起。在日本，這個(gè)以精益制造和傳奇生產(chǎn)體系著稱(chēng)的國(guó)家，一體化壓鑄正成為下一個(gè)前沿領(lǐng)域。

全球浪潮與日本的地位

一體化壓鑄在短短幾年內(nèi)就從小眾實(shí)驗(yàn)發(fā)展成為行業(yè)熱門(mén)詞匯。特斯拉憑借其6000至9000噸的一體化壓鑄機(jī)奠定了行業(yè)基調(diào)，緊隨其后的是歐洲的沃爾沃、北美的福特，以及包括蔚來(lái)、小鵬和小米在內(nèi)的眾多中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)制造商。

市場(chǎng)分析師預(yù)測(cè)該行業(yè)將迎來(lái)巨大的增長(zhǎng)。樂(lè)觀的預(yù)測(cè)顯示，到2030年，一體化壓鑄行業(yè)年增長(zhǎng)率將達(dá)到33%，預(yù)計(jì)到2030年，所有大型結(jié)構(gòu)鑄件中將有近70%來(lái)自一體化壓鑄。

得益于政府的大力支持以及IDRA和力勁集團(tuán)等供應(yīng)商生產(chǎn)越來(lái)越大的壓力機(jī)，中國(guó)占據(jù)主導(dǎo)地位。緊隨其后的是北美的特斯拉和福特。歐洲的行動(dòng)則更加謹(jǐn)慎。而長(zhǎng)期以來(lái)在電動(dòng)汽車(chē)普及方面以謹(jǐn)慎著稱(chēng)的日本，正謹(jǐn)慎而果斷地向千兆壓鑄方向邁進(jìn)。

豐田進(jìn)軍一體化壓鑄

在日本的妙知工廠，豐田進(jìn)行了一場(chǎng)近乎科幻的演示。工程師們展示了如何一次性制造后底板，這通常需要33個(gè)步驟，耗時(shí)86個(gè)零件，非常費(fèi)力。現(xiàn)在只需三分鐘，而不是幾個(gè)小時(shí)。

豐田計(jì)劃利用這一工藝制造其下一代電動(dòng)汽車(chē)，首批車(chē)型將于2026年上市。該公司設(shè)想整個(gè)車(chē)身僅由三個(gè)主要部件組成：前部、中部和后部。每輛車(chē)的車(chē)身組裝時(shí)間可以從20小時(shí)縮短到10小時(shí)。

不過(guò)，這也有一個(gè)問(wèn)題。在傳統(tǒng)汽車(chē)中，碰撞中損壞的擋泥板或車(chē)架部分可以更換。而采用一體化壓鑄技術(shù)，如果整個(gè)后底板是一體式的，那么追尾碰撞可能意味著整輛車(chē)報(bào)廢。批評(píng)人士擔(dān)心這可能會(huì)推高保險(xiǎn)成本，并讓消費(fèi)者感到失望。

盡管如此，豐田仍在豪賭。對(duì)于以精益、靈活和模塊化方法著稱(chēng)的豐田生產(chǎn)系統(tǒng)而言，一體化壓鑄與其說(shuō)是矛盾，不如說(shuō)是一種進(jìn)化。同樣的效率邏輯也適用于更大的機(jī)器和更堅(jiān)固的模具。

日產(chǎn)邁向一體化壓鑄

日產(chǎn)也正在進(jìn)軍鑄造領(lǐng)域。該公司宣布計(jì)劃到2027年部署6000噸壓鑄機(jī)，用于生產(chǎn)一體化壓鑄后地板。預(yù)期收益：生產(chǎn)成本降低30%，并為五款即將推出的車(chē)型節(jié)省10億美元的開(kāi)發(fā)費(fèi)用。

此舉與日產(chǎn)的長(zhǎng)期電氣化目標(biāo)完美契合。該公司的目標(biāo)是到2031年，其40%的銷(xiāo)量將實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)化，未來(lái)將在日本和英國(guó)的工廠推出基于一體化壓鑄架構(gòu)的聆風(fēng)和其他電動(dòng)汽車(chē)。

當(dāng)然，日產(chǎn)面臨著與豐田相同的難題。鋁和鋼在汽車(chē)骨架中并不總是兼容并包。對(duì)一種技術(shù)有效的連接技術(shù)可能對(duì)另一種技術(shù)失效。日產(chǎn)正在試驗(yàn)鉆螺釘技術(shù)和自沖鉚釘，以克服這些不兼容性。如果成功，一體化壓鑄技術(shù)或?qū)⒊蔀槿债a(chǎn)下一代電動(dòng)汽車(chē)的支柱。

供應(yīng)商加速發(fā)展

盡管豐田和日產(chǎn)占據(jù)新聞?lì)^條，但日本供應(yīng)商正競(jìng)相在一體化壓鑄生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)一席之地。

作為日本領(lǐng)先的壓鑄公司之一，Ryobi 已在靜岡縣菊川市投資 50 億日元（約合 3350 萬(wàn)美元）新建了一座一體化壓鑄工廠。該工廠在日本獨(dú)樹(shù)一幟，因?yàn)樗怯晒?yīng)商而非汽車(chē)制造商運(yùn)營(yíng)的。Ryobi 的設(shè)備鎖模力可達(dá) 6500 噸，工廠集從模具制造到最終檢驗(yàn)的所有環(huán)節(jié)于一身。

該公司已獲得知名客戶(hù)的訂單，并為汽車(chē)制造商提供原型設(shè)計(jì)服務(wù)。盡管運(yùn)輸如此龐大的部件可能需要將壓鑄機(jī)直接安置在客戶(hù)工廠內(nèi)，但該公司希望從原型設(shè)計(jì)邁向量產(chǎn)。 Ryobi 的戰(zhàn)略目標(biāo)是到 2027 年將其壓鑄業(yè)務(wù)的營(yíng)業(yè)利潤(rùn)提高 50%。

規(guī)模較小的公司也在尋找自己的利基市場(chǎng)。新潟縣的米谷制作所和協(xié)和工業(yè)株式會(huì)社正在合作供應(yīng)一體化壓鑄所需的巨型模具。神奈川縣的小巖井正在使用砂型鑄造和 3D 打印技術(shù)制作一體化壓鑄件的原型，這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)可以降低風(fēng)險(xiǎn)并加快開(kāi)發(fā)周期。與此同時(shí)，Ryobi 本身也在放眼海外，考慮在美國(guó)設(shè)立工廠，為全球客戶(hù)提供服務(wù)。

簡(jiǎn)而言之，日本供應(yīng)商正在迅速適應(yīng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)零部件曾經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位的地方，一體化壓鑄原型和模具是未來(lái)的增長(zhǎng)市場(chǎng)。

一體化壓鑄背后的設(shè)備

這一切都離不開(kāi)設(shè)備，它們才是故事中真正的巨人。

2024年8月，宇部興產(chǎn)株式會(huì)社推出了超大型壓鑄機(jī)UH9000，其鎖模力高達(dá)9000噸。這是日本國(guó)內(nèi)交付的迄今為止最強(qiáng)大的壓鑄機(jī)。換言之，這大約相當(dāng)于1500頭非洲象的總重量。

UH9000現(xiàn)已成為宇部興產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品線(xiàn)之一，延續(xù)了公司自1962年生產(chǎn)第一臺(tái)壓鑄機(jī)以來(lái)的歷史。這些壓鑄機(jī)不僅僅是工程奇跡，更是國(guó)家戰(zhàn)略資產(chǎn)。掌握一體化壓鑄技術(shù)的國(guó)家將掌控電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)的未來(lái)。

在全球范圍內(nèi)，特斯拉使用9000噸壓鑄機(jī)，豐田已測(cè)試了4000噸壓鑄機(jī)，日產(chǎn)則計(jì)劃部署6000噸壓鑄機(jī)。日產(chǎn)將采用一體化壓鑄技術(shù)。更大、更精密的機(jī)器的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)拉開(kāi)帷幕，中國(guó)企業(yè)已開(kāi)始探索2萬(wàn)噸級(jí)的設(shè)計(jì)。對(duì)日本而言，宇部興產(chǎn)的UH9000既是技術(shù)里程碑，也是一份意向宣言。

利弊

與任何技術(shù)突破一樣，一體化壓鑄技術(shù)也存在一些弊端。

優(yōu)勢(shì)：

● 節(jié)省成本：更少的零件意味著更少的步驟、更少的勞動(dòng)力以及更小的工廠占地面積；

● 速度：整個(gè)車(chē)身組裝時(shí)間縮短一半；

● 減重：更輕的車(chē)輛意味著電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程更長(zhǎng)；

● 可擴(kuò)展性：一旦模具完善，就可以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，并保持卓越的一致性。

劣勢(shì)：

● 可修復(fù)性：輕微的碰撞事故可能會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛報(bào)廢；

● 資本成本：像UH9000 這樣的機(jī)器成本高昂；

● 物流：巨型零件難以運(yùn)輸，因此可能需要分散生產(chǎn)；

● 材料科學(xué)挑戰(zhàn)：鋁合金在這種規(guī)模下的性能難以預(yù)測(cè)，需要不斷調(diào)整冷卻速度和熱處理。

對(duì)于汽車(chē)制造商來(lái)說(shuō)，權(quán)衡利弊顯而易見(jiàn)：接受風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榛貓?bào)巨大，不容忽視。

日本的戰(zhàn)略利益

日本大力推行一體化壓鑄不僅僅是為了節(jié)省電動(dòng)汽車(chē)成本，更關(guān)乎國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力。

與美國(guó)、歐洲，尤其是中國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，日本汽車(chē)制造商在全面采用純電動(dòng)汽車(chē)戰(zhàn)略方面進(jìn)展緩慢。隨著中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)制造商以驚人的速度擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，日本在下一場(chǎng)汽車(chē)大戰(zhàn)中可能面臨失利的風(fēng)險(xiǎn)。一體化壓鑄是一種跨越式發(fā)展的方式，將日本享有盛譽(yù)的制造工藝應(yīng)用于顛覆性的新技術(shù)。

它也迫使供應(yīng)商做出調(diào)整。曾經(jīng)生產(chǎn)小型發(fā)動(dòng)機(jī)鑄件的公司現(xiàn)在面臨著需求萎縮的問(wèn)題，因?yàn)殡姎饣蕴诉@些部件。一體化壓鑄為他們提供了一條生命線(xiàn)，讓他們有機(jī)會(huì)通過(guò)轉(zhuǎn)向模具、原型和大型壓鑄組件來(lái)保持競(jìng)爭(zhēng)力。

最后，一體化壓鑄與更廣泛的產(chǎn)業(yè)政策息息相關(guān)。日本長(zhǎng)期以來(lái)一直將國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)視為經(jīng)濟(jì)實(shí)力的支柱。通過(guò)培育一體化壓鑄技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)，日本可以保障就業(yè)、保存技術(shù)，并確保其能夠與中國(guó)的IDRA或美國(guó)的特斯拉競(jìng)爭(zhēng)。

未來(lái)之路

到2026-2030年期間，日本制造的一體化壓鑄電動(dòng)汽車(chē)很可能將大量上路。豐田2026年的發(fā)布、日產(chǎn)2027年的車(chē)型以及本田預(yù)期的一體化壓鑄戰(zhàn)略將標(biāo)志著一次代際轉(zhuǎn)變。

Ryobi的工廠表明供應(yīng)商能夠適應(yīng)。UBE的UH9000證明了日本能夠制造這些機(jī)器。尚未解答的問(wèn)題在于規(guī)模和接受度。日本消費(fèi)者會(huì)否對(duì)輕微碰撞后無(wú)法修復(fù)的汽車(chē)望而卻步？保險(xiǎn)公司會(huì)否提高保費(fèi)？日本企業(yè)能否趕上中國(guó)在一體化壓鑄容量方面的驚人領(lǐng)先地位？

可以肯定的是，將數(shù)百塊面板焊接在一起的時(shí)代正在消逝。取而代之的是：熔化的鋁，在山岳般的力量擠壓下，冷卻成閃閃發(fā)光的形狀，定義了未來(lái)的移動(dòng)出行。

一體化壓鑄不僅僅是一種新工具，更是汽車(chē)制造的一種新理念。而在日本，一個(gè)曾經(jīng)以豐田生產(chǎn)系統(tǒng)徹底革新制造業(yè)的國(guó)家，下一場(chǎng)革命已經(jīng)從模具中涌現(xiàn)。

本文轉(zhuǎn)載自：德贏輕量化技術(shù)