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“美国制造”又一黑科技?特斯拉用火箭材料造
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摘要: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
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。
文章来源:《功能材料与器件学报》 网址: http://www.gnclyqjxb.cn/zonghexinwen/2021/0319/548.html
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