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豐田落后在哪兒?特斯拉用「一體式鑄造」給它上了一課

2023-03-02 15:07

雖然在全球賣出了1000多萬輛電動化汽車,但在逐漸成為主流的純電動細分領域,豐田無疑還是個追趕者。

豐田落后在哪?簡單來説就四個字——技術創新。

稍微展開些講,從現在國內消費者喜歡的車內娛樂功能,到駕駛輔助功能,再到生產製造技術,豐田應用新技術的宗旨始終是「可靠性第一」,至於創新的重要性排在第幾,不好説。

因此,外界總有一種感覺,豐田車的內飾塑料感強,不夠高級;車內除了基本功能外沒啥娛樂場景;智能駕駛系統仍然以主動安全功能為主,「輔助駕駛」的成分幾乎沒有。

而如果説對上面這些領域,豐田糾結的點僅在於對可靠性和成本的考量,那麼在生產技術方面的「落后」,則讓豐田感到無能為力,或者説超綱了。

日前,豐田拆解了一輛特斯拉Model Y之后,被后者採用的「一體式鑄造」技術大為震撼,直呼其為「藝術品」。

特斯拉CEO馬斯克在社交媒體上回應豐田對特斯拉的評價 特斯拉CEO馬斯克在社交媒體上回應豐田對特斯拉的評價

前不久,佐藤恆治剛被確認爲豐田汽車下一任社長,他的最核心任務就是幫助豐田在純電動領域建立競爭力。

根據外媒《autonews》援引的幾位豐田內部人士的觀點,這家公司對豐田bZ4X、bZ3和雷克薩斯RZ這三款基於e-TNGA架構打造的電動車並不滿意。

在美國電動車發展最快的加州,豐田最受歡迎的RAV4和凱美瑞銷量已分別被特斯拉Model Y和Model 3超越。更不用提豐田的幾款電動車產品。

豐田學不來的一體式壓鑄

而此次拆解特斯拉的動作,可以被視為豐田正在研究電動領域標杆的舉措之一。

「在拆解了一臺Model Y后,我們發現它是一件藝術品」。一位不願透露姓名的豐田工程師表示。Model Y採用的「giga-press(一體式鑄造)」工藝可以將整個車身的主體減少至兩大部分,同時,電池組也成為車輛結構的一部分。

那何為一體式鑄造?

並不是説特斯拉在整個車身都採用一體式鑄造,目前僅僅是在懸架后半部分採用了這一技術。也就是B柱之后,后備廂之前的這部分。這部分是傳統汽車放油箱,電動車放電池以及燃料電池車放氫氣瓶的位置,它包裹在車身里面,很難被撞到。所以,不要再説一體式鑄造會導致特斯拉發生碰撞后需要更換一整塊鋼板,費用比新車還貴什麼之類的。

黃色部分為一體式壓鑄件 黃色部分為一體式壓鑄件

而在原理上,是將金屬在熔爐中熔化,然后轉移到保温爐中,再倒入壓射套筒中。熔化的鋁合金注入套筒,封閉端口,再由活塞快速推動,用高壓將鋁合金金屬流液注射到模具中。

一體式壓鑄原理圖 一體式壓鑄原理圖

聽上去很簡單是吧?但其實這種工藝一不當心就會讓零件失效報廢。比如高壓注射速度太快,會導致金屬液體中氣泡無法排出,冷卻后形成應力薄弱點,這樣的零件根本不能用。但注射得太慢又會導致金屬液體流動過程中逐漸冷卻,流動性變差,無法充分填充到模具的犄角旮旯。

就算不快不慢注射速度剛剛好,還要考慮熱脹冷縮,金屬液體冷卻下來后體積會變小,看上去填滿了模具,其實沒填滿。還要有一個單獨的液態金屬池為模具「打補丁」。這就完了嗎?當然沒有。模具被填滿了,冷卻了。鋁合金鑄造結構件還必須經過熱處理,又會發生形變。

可以説,一體式壓鑄在「先天上」良品率就不太高,因為整個過程涉及材料學、結構、模具、冷卻模型的深入研究,以及生產過程中的大量監測才能相對穩定地保質保量。而要完成一體壓鑄工序,如果沒有相關專業人才和操作人員,搗鼓下來的成本還不如像普通造車那樣採用衝壓件焊接在一起來得划算。這就是為什麼別的汽車製造商都沒有一體式壓鑄的原因。

特斯拉加州弗里蒙特工廠型號為OL 9000CS的壓鑄機 特斯拉加州弗里蒙特工廠型號為OL 9000CS的壓鑄機

並且,一般車企也沒有錢買那麼多臺巨型壓鑄機。普通的工業壓鑄機關閉力在3000-4000噸,而特斯拉在上海、美國加州弗里蒙特、德國柏林等工廠採用的壓鑄機都擁有6000噸以上的關閉力,最高的達到9000噸。

而在特斯拉這邊,一體式鑄造工藝還在進步。一開始,特斯拉Model Y僅有后懸架採用一體式鑄造,而根據規劃,在柏林超級工廠生產的Model Y的前懸架也要採用一體式鑄造,這意味着零部件數量進一步減少,成本進一步下降。特斯拉CEO馬斯克在3月2日的投資日上也說了,「特斯拉下一代車型的成本將降低50%」。

3月2日,特斯拉在投資日上公佈降本計劃 3月2日,特斯拉在投資日上公佈降本計劃

正因為上面這些技術和成本原因,豐田工程師纔會給出「藝術品」的評價,因為他們深知,豐田體系短時間內不可能採用如此變革性的製造技術。在豐田內部,一款車從設計到製造再到銷售,需要賣出多少台,需要多少年才能收回成本,都有一套嚴格的投入產出計劃。

在燃油時代,無論是卡羅拉還是凱美瑞這類熱銷車型,都能相對輕松地預測出盈利模型。而在電動時代,走得磕磕絆絆的豐田顯然無法精準估算出盈虧平衡點。

一心求變,但又很糾結

再來看豐田的e-TNGA平臺。豐田工程師在拆解了特斯拉Model Y之后發現,特斯拉一體式鑄造使得一輛車減重220磅(對比其同級別車型),可以少用幾百個衝壓件。此外,相比豐田的電池組在車身完成后單獨安裝,特斯拉將電池組融入車輛結構后可以安裝更多電芯,空間利用率更合理。

這些因素疊加,意味着同級別的純電動車,特斯拉在性能和續航方面都遙遙領先於豐田。需要強調的是,雖然叫「e-TNGA」,但它並非純電平臺,而是在2015年開始研發的油車平臺TNGA上演變而來。也就是説,豐田和雷克薩斯當前的純電動產品仍屬於「油改電」範疇。

對此,剛接手豐田的佐藤恆治已經開始有所動作。比如從去年12月宣佈的「30款電動車計劃」中砍掉了一些要基於e-TNGA平臺打造的車型,並着手打造真正的純電平臺。

打造純電平臺的經驗從哪來?根據豐田的説法,其與比亞迪合作打造bZ3的過程中「學習了大量開發電動汽車的經驗」。爲了打造真正的電動車,豐田在美國建立了一個專門的零排放汽車研發中心,並宣佈計劃翻新其肯塔基州工廠,以便在2025年之前在那里製造電動汽車。

在中國,除了此前負責將「三電」系統零部件本地化的常熟技術研發中心(TMEC)之外,其在上海安亭還有一家研發中心,專門負責基於本土需求打造娛樂信息系統。該研發中心相關人士告訴澎湃新聞記者,此前,他們的工作只是把日本人設計的娛樂信息系統進行類似「漢化」的工作,但從現在起,他們「終於有自主權可以根據本地需求開發相應功能」了。

最后

事實上,無論是內飾材質、娛樂系統還是生產工藝,豐田都有很多需要學習的地方。但在相當長的一段時間里,每次豐田的中國團隊收集了媒體和用户聲音向日本本部反饋時,那些滿頭白發的汽車匠人總用一句「那麼質量怎麼保證?」懟回來。

這次在拆解了特斯拉之后,即便有被震撼到,但豐田仍然抱着類似的顧慮——他們「不確定特斯拉制造的電動汽車能否達到公司嚴格的質量標準」。「舉個例子,如果別家的電池設計壽命為10萬公里,我們在測試中就要求20萬公里耐久。這有助於鞏固豐田在耐用性和質量方面的傳奇聲譽。」一位豐田內部人士表示。

創新、可靠、成本三個因素該如何平衡,是豐田在電動時代能否成為主流車企的關鍵。在這方面,特斯拉給豐田上了一課,但悟性如何,就看豐田自己了。

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