Industria de automobile trece printr-o revoluție de producție aproximativ la fiecare patruzeci de ani, iar Tesla conduce noua revoluție actuală. De la producția pe linia de asamblare a Ford la producția slabă a Toyota și la producția modulară bazată pe platforme a Volkswagen, liderul fiecărei revoluții în producția de automobile va avea un avantaj clar în competiția ulterioară de pe piață. Cu două inovații tehnologice importante, 4680CTC și turnarea sub presiune integrată, Tesla conduce o nouă rundă de revoluție a producției în industria auto.
- 4680CTC: acumulatorul este integrat în caroseria vehiculului și conectat direct la scaun. Nivelul ridicat de integrare reduce greutatea vehiculului cu 10%, mărește intervalul de croazieră cu 14%, reduce numărul de piese cu 370, reduce costul unitar cu 7% și reduce investiția unitară cu 8%. În prezent, 4680CTC a fost produs în serie în fabrica din Austin, Texas.
- Turnare sub presiune integrată: După ce podeaua din spate turnată sub presiune integrată Model Y a redus numărul de piese de la 70 la 1 la 2, aplicarea tehnologiei a continuat să se extindă. Soluția actuală de la uzina din Austin, Texas, poate reduce numărul de părți ale podelei din față și din spate de la 171 la 2 și poate reduce numărul de puncte de sudură cu mai mult de 1.600.
Noi forțe și OEM tradiționali urmăresc turnarea sub presiune integrată:
Forțe noi:
- NIO se unește cu Wencan Co., Ltd. pentru a adopta un cadru secundar din spate turnat sub presiune integrat pentru ET5;
- Xpeng Motors se unește cu Guangdong Hongtu pentru a lansa părțile structurale integrate ale șasiului 6800T;
- Gaohe Automobile se alătură grupului Tuopu pentru a lansa cabina din spate a caroseriei turnate sub presiune, super-mare integrată, reducând greutatea cu 15~20%.
OEM tradițional:
- Mercedes-Benz lansează cele mai recente rezultate ale cercetării științifice din lume - VISION EQXX. Rigiditatea părții din spate a caroseriei este mult îmbunătățită și este de așteptat să reducă greutatea cu 15-20%;
- Volvo va investi 10 miliarde de coroane suedeze în fabrica sa suedeză pentru a introduce noi tehnologii și procese de producție, inclusiv turnarea sub presiune integrată.
Șasiul pentru skateboard a devenit o forță motrice importantă pentru dezvoltarea pe termen mediu și lung a CTC și a turnării sub presiune integrate. Șasiul skateboard-ului este una dintre cele mai importante tehnologii revoluționare din industria auto actuală. Tehnologiile implicate includ un corp neportant, un șasiu controlat prin cablu, un sistem de acționare electric integrat și module inteligente foarte integrate. În plus, îmbunătățirea densității de energie în masă/volum a bateriilor de putere într-un spațiu limitat este foarte în concordanță cu soluția de integrare a sistemului de baterii CTC; după o integrare ridicată, structura șasiului devine mai complexă, iar turnarea sub presiune integrată poate satisface mai bine nevoile de îmbunătățire a tehnologiei șasiului.
Greutatea mare a vehiculelor cu energie noi și creșterea gamei de croazieră au forțat dezvoltarea vehiculelor ușoare. În comparație cu vehiculele cu combustibil din aceeași clasă, greutatea modelelor pur electrice este de aproximativ +19~32%, iar cea a modelelor hibride plug-in este de aproximativ +12~18%. Pentru a îmbunătăți eficiența energetică și a extinde raza de croazieră, dezvoltarea ușoară a vehiculelor noi cu energie a devenit inevitabilă.
Aliajul de aluminiu este cel mai rentabil, iar turnarea sub presiune de înaltă presiune este mai eficientă. Înlocuirea oțelului cu aluminiu poate reduce greutatea corpului în alb cu aproximativ 1/3, dar metalul aluminiu are o conductivitate termică ridicată, ceea ce poate cauza cu ușurință probleme, cum ar fi performanța redusă la sudare și contaminarea electrozilor cu stratul de oxid de pe suprafață. suprafata aliajului; coeficientul ridicat de dilatare termică poate duce cu ușurință la o deformare mare a pieselor. Turnarea sub presiune la înaltă presiune are o eficiență ridicată și o grosime mică a peretelui pieselor prelucrate. Este o tehnologie de procesare eficientă, potrivită pentru aliajele de aluminiu. Turnarea sub presiune integrată se bazează pe turnarea sub presiune la înaltă presiune. Piesele produse nu necesită conexiuni interne suplimentare și procesul este mult redus. În plus, rata de utilizare a materialului deșeurilor de turnare sub presiune este de până la 90%, ceea ce este mult mai mare decât 60%-70% a corpurilor de oțel de ștanțare și sudare.
Aplicația turnării sub presiune integrate în automobile poate fi extinsă în continuare. Credem că prin ajustarea rezistenței și ratei de întindere, procesul de turnare sub presiune va fi aplicat mai multor părți structurale și părți de acoperire. Mai multe piese, altele decât caroseria, cum ar fi motoarele și carcasele bateriei, pot fi fabricate folosind procesul de turnare sub presiune în viitor.
Barierele tehnice din calea turnării sub presiune integrate se reflectă în principal în patru aspecte:
- Mașină mare de turnare sub presiune: Sistemul este complex și are cerințe ridicate pentru teorie, experiență și tehnologie de fabricație; ciclul „proiectare-test-proiectare” este lung și costul de timp este mare; costul este mare, iar costul riscului este mare.
- Formula materialului: Topitura de aliaj trebuie să aibă proprietăți reologice bune, contracție liniară mică și un interval mic de temperatură de solidificare. Cheia este evitarea tratamentului termic.
- Formă de turnare sub presiune: turnarea sub presiune are cerințe mai mari în ceea ce privește temperatura, vid, schema de turnare, parametrii procesului, post-procesare etc., iar matrița este mai complexă.
- Metoda de proces: Caracteristicile de umplere de mare viteză a matriței pot duce cu ușurință la eșec de turnare, ceea ce necesită cerințe ridicate pentru toate elementele procesului.
Integrated die-casting can significantly improve production efficiency and reduce manufacturing costs. Take the following car body assembly as an example. Compared with traditional stamping & welding processes, integrated die-casting can significantly reduce the amount of stamping and welding used. The processing steps are reduced from 9 to 2; supporting labor is also reduced accordingly. With an annual production capacity of 450,000 vehicles Calculated in a factory, the number of workers will be reduced from 120 to 30; the number of parts will be reduced from >370 la 2~3, numărul de puncte de legătură va fi redus, iar costul va fi redus; orele de lucru vor fi reduse de la 2 ore la 180 de secunde, iar 5 mașini de turnare sub presiune vor fi. Poate îndeplini capacitatea de producție anuală de 600,000 bucăți.
Dimensiunea pieței corpurilor de turnare sub presiune integrate este de așteptat să depășească 20 de miliarde de yuani în 2025. Calculat pe baza unei linii de producție a caroseriei din spate, cu o capacitate de producție anuală de 500,000 bucăți, costurile ștanțarii tradiționale și procesul de sudare și procesul integrat de turnare sub presiune sunt de 630 de milioane de yuani, respectiv 480 de milioane de yuani. Bicicleta integrată din podea din spate turnată sub presiune poate economisi costurile cu 300 de yuani. Estimăm că dimensiunea pieței de caroserie integrată de turnare sub presiune este de așteptat să atingă 21,5 miliarde de yuani în 2025, cu un CAGR de 132% între 2021 și 2025.
Tesla conduce o nouă rundă de revoluție în producție: 4680 CTC + turnare sub presiune integrată
În istoria veche de un secol a industriei auto, o revoluție în producție are loc la fiecare patruzeci de ani și ceva. De la producția pe linia de asamblare a Ford din anii 1910, la producția slabă „multi-varietă, loturi mici” a Toyota din anii 1950, până la producția modulară și bazată pe platforme a Volkswagen din anii 1980, liderii fiecărei revoluții în producția de automobile vor fi în viitor. Ocupați un avantaj clar în competiția de pe piață.
Revoluția producției Tesla: 4680CTC+ turnare sub presiune integrată. Soluția 4680CTC (CTV) de la Tesla integrează acumulatorul în caroseria mașinii și îl conectează direct la scaune, reducând semnificativ numărul de piese și îmbunătățind eficiența producției de ansamblu. Podelele din față și din spate turnate sub presiune integrate ale caroseriei Model Y subminează procesul tradițional de ștanțare și sudare. În comparație cu procesul tradițional de ștanțare și sudare, există cu 169 de piese mai puține, iar costul este redus semnificativ. Potrivit informațiilor publicate de Tesla de Ziua Bateriei, bazându-se pe două tehnologii revoluționare, vehiculul poate reduce greutatea cu 10%, poate crește autonomia de croazieră cu 14% și poate reduce numărul de piese cu 370.
4680 CTC: Tehnologia bateriei Tesla a fost întotdeauna punctul de referință pentru inovația din industrie
Tesla conduce tendința de inovare a bateriilor de putere. Atunci când Model S / În prezent, Model Y echipat cu soluția CTC de 4680 de celule a fost livrat. În ultimii zece ani, Tesla a continuat să conducă dezvoltarea industriei atât în celule de baterii, cât și în pachete.
4680 CTC: Fii primul care anunță planuri specifice și conduce direcția tehnică a industriei
Tesla a dezvăluit un brevet numit SISTEM DE DEPOZITARE A ENERGIEI INTEGRATĂ în iunie 2021, care detaliază tehnologia de integrare a sistemului de baterii 4680 Structural Battery (CTC). Conform conținutului dezvăluit public în brevet, putem avea o înțelegere direcțională generală a Tesla CTC: capacul superior al acumulatorului este conectat direct la structura vehiculului, cum ar fi scaunul, devenind structura podelei cabinei pasagerilor; celulele sunt umplute cu materiale de rășină, Tesla consideră că aceasta poate oferi protecție termică, pe de o parte, și suport structural pentru miezul bateriei, pe de altă parte; în comparație cu soluția „modul mare”, soluția CTC are avantajele de a reduce piesele suport, de a reduce greutatea vehiculului, de a crește capacitatea totală a bateriei.
4680 CTC: Modelul Y a fost lansat oficial, fabrica din Texas începe livrarea în Q1
Soluția CTC de la Tesla poate crește autonomia vehiculului cu 14%, poate reduce costurile unitare cu 7% și poate reduce investiția unitară cu 8%.
În raportul financiar al Tesla din trimestrul IV 2021, se poate observa că lucrătorii din Texas Gigafactory au conectat direct scaunele Model Y la acumulatorul 4680 CTC. Implementarea CTC va îmbunătăți semnificativ eficiența producției de asamblare finală.
Turnare sub presiune integrată: începând cu Y, continuând să promovăm avansarea caroserii auto ușoare
Turnare sub presiune integrată: aspect dedicat și progrese continue în cercetare și dezvoltare
Tesla a instalat o mașină de turnare sub presiune de 6000-tone, GigaPress, în toate cele patru fabrici de automobile principale ale sale. În prezent, fabrica din Shanghai a echipat cinci mașini mari de turnare sub presiune pentru producția de podele din spate Model Y. Fabrica din Texas tocmai a început producția de masă în martie. Pe baza podelei din spate a modelului Y, a adăugat turnarea sub presiune integrată a podelei din față (grindă longitudinală față).
Brevetul dintr-un aliaj de aluminiu turnat sub presiune, intitulat „Aliaj de aluminiu turnat sub presiune pentru componente structurale”, descrie un aliaj de aluminiu care este atât puternic, cât și o ductilitate excelentă, care nu necesită prelucrare ulterioară și poate reduce semnificativ costurile de producție. .
Sistemul de absorbție a energiei Tesla va fi integrat cu sistemul de suport. Pe 5 iulie 2021, Tesla a solicitat un brevet pentru „piese turnate integrate care absorb energie”. Acest sistem de absorbție a energiei este utilizat pe scară largă în structurile de coliziune auto. Sistemul de absorbție a energiei poate fi integrat cu o parte sau cu toată structura de susținere printr-un singur proces de turnare, reducând astfel nevoia de procese, inclusiv sudarea în puncte, sudura cu cusături, nituirea, șuruburi, lipire etc.
Turnare sub presiune integrată: componentele sunt extinse la podea din față, iar numărul total de îmbinări de lipit este redus cu 1,600+
Turnarea sub presiune integrată a Tesla se extinde până la podeaua din față. Conform anunțului Tesla, în 2020, Tesla a anunțat planul de etaj din spate turnat sub presiune Model Y, care poate reduce numărul de piese de la 70 la 1~2; raportul financiar Q1 2022 a anunțat turnarea sub presiune integrată produsă la fabrica din Austin, Texas. Planul caroseriei poate reduce numărul de părți ale podelei din față și din spate de la 171 la 2 și poate reduce numărul de puncte de sudură cu mai mult de 1.600.
Turnare sub presiune integrată: producție în masă la fabrica din Texas pentru a accelera aplicarea tehnologiei
Mașina de turnare sub presiune Giga Press folosită de Tesla este produsă de Lijin Technology, iar spațiul său poate fi economisit cu 35% în comparație cu echipamentele de producție care utilizează procesele tradiționale de ștanțare și sudare. Conform informațiilor din raportul financiar al Tesla, Shanghai Gigafactory are cinci echipamente de turnare sub presiune la scară largă pentru producție, iar turnarea sub presiune integrată a podelei frontale a caroseriei Model Y (grindă longitudinală față) la Austin Gigafactory din Texas va fi, de asemenea, în masă. -produs.
Noi forțe de fabricare a mașinilor preiau conducerea în urmărirea turnării sub presiune integrate
NIO și Wencan au colaborat la podeaua din spate a caroseriei turnată sub presiune integrată ET5. NIO ET5 folosește o podea din spate turnată sub presiune integrată. Procesul de turnare integrat reduce greutatea podelei din spate a caroseriei cu 30%, în timp ce mărește spațiul portbagajului cu 11L. În noiembrie 2021, insula ultra-mare de turnare sub presiune Wencan 6000T a testat cu succes matrița, iar produsul turnat sub presiune integrat pentru podeaua din spate a automobilului a fost scos cu succes de pe linia de producție.
Xpeng Motors se unește cu Guangdong Hongtu pentru a dezvolta turnarea sub presiune integrată. 1. În prezent, Guangdong Hongtu a intrat în sistemul de suport al Xpeng Motors și ambele părți dezvoltă simultan piese de turnare sub presiune integrate. În ianuarie 2022, părțile structurale integrate ale șasiului Guangdong Hongtu 6800T au ieșit oficial de pe linia de producție. 2. Baza Wuhan va construi un atelier integrat de turnare sub presiune. Proiectul va fi lansat oficial în iulie 2021, acoperind o suprafață de aproximativ 1.500 de acri, cu o capacitate de producție planificată de 100,000 vehicule. Vor fi introduse mai mult de un set de insule de turnare sub presiune ultra-mari și linii de producție automate.
În februarie 2022, compartimentul din spate al caroseriei turnate sub presiune super mare al Gaohe Automobile și Tuopu a fost lansat. Piesele structurale ultra-mari produse de mașina de turnare sub presiune 7200T au aproape 1700 mm în lungime și, respectiv, 1500 mm în lățime, realizând o reducere a greutății cu 15~20% și scurtând întregul ciclu de dezvoltare cu 1/3. În ceea ce privește materialele, materialul din aliaj de aluminiu de înaltă rezistență, dur și fără căldură al partenerului TechCast poate evita probleme precum deformarea dimensională și defectele de suprafață ale pieselor cauzate de tratamentul termic. Fluiditatea sa este cu peste 15% mai mare decât cea a materialelor de același nivel, iar plasticitatea sa este cu peste 30% mai mare, asigurând că Coliziunea vehiculului și alte performanțe au atins o dimensiune mai mare.
OEM-urile internaționale tradiționale urmăresc turnarea sub presiune integrată
Mercedes-Benz lansează rezultate integrate de turnare sub presiune, îmbunătățind semnificativ performanța. Mercedes-Benz a lansat cea mai recentă realizare a cercetării științifice - VISION EQXX - în lume. Cea mai mare inovație este aplicarea componentelor structurale bionice în partea din spate a caroseriei și în partea superioară a turnului frontal. Întregul spate al caroseriei este format dintr-o turnare independentă și completă din aliaj de aluminiu. În comparație cu procesele tradiționale, rigiditatea părții din spate a caroseriei este mult îmbunătățită și este de așteptat să reducă greutatea cu 15-20%.
Volvo va introduce turnarea sub presiune integrată. Volvo va investi 10 miliarde de coroane suedeze în fabrica sa suedeză, unde va introduce câteva tehnologii și procese de producție noi și mai durabile, inclusiv un proces integrat de turnare sub presiune.
Șasiul pentru skateboard a devenit o forță motrice importantă pentru dezvoltarea pe termen mediu și lung a CTC și a turnării sub presiune integrate.
Șasiul skateboard-ului este una dintre cele mai importante tehnologii revoluționare din industria auto actuală. Cea mai mare caracteristică a acestuia este decuplarea corpului superior și inferior, scurtând astfel în mod semnificativ ciclul de dezvoltare a vehiculului. Prin urmare, skateboard-ul trebuie să fie echipat cu o structură de caroserie neportabilă și un șasiu controlat prin cablu; pentru a facilita încărcarea, șasiul nu poate ocupa prea mult spațiu vertical, iar sistemele integrate de acționare electrică precum „trei în unu” au devenit necesare; modulele inteligente foarte integrate trebuie centralizate. Se bazează pe SEE și realizează decuplarea software-ului și hardware-ului; îmbunătățește densitatea de energie în masă/volum a bateriilor de putere într-un spațiu limitat, ceea ce este foarte în concordanță cu soluția de integrare a sistemului de baterii CTC; După o integrare ridicată, structura șasiului este mai complexă, iar turnarea sub presiune integrată poate fi mai mult. Îndeplinește mai bine nevoile de îmbunătățire a tehnologiei șasiului.
În ultimii ani, mulți producători interni și străini au lansat succesiv șasiu de skateboard auto-dezvoltat, iar tehnologia devine treptat matură.
Durata de viață îmbunătățită a bateriei vehiculelor cu energie nouă obligă la dezvoltarea caroseriei de vehicule ușoare
Vânzările de vehicule de pasageri cu energie noi continuă să crească într-un ritm ridicat și se așteaptă să depășească 5,4 milioane de unități în 2022. Din 2018 până în 2021, volumul vânzărilor de vehicule de pasageri cu energie nouă a fost: 1,05, 1,06, 1,20 și 3,32 milioane de unități respectiv; rata de penetrare a vehiculelor de pasageri cu energie nouă în 2021 este de 15,5%. În martie 2022, rata de penetrare a vehiculelor de pasageri cu energie nouă a atins 24,7%, atingând un nou maxim. Credem că vânzările de vehicule de pasageri cu energie nouă vor depăși 5,4 milioane de unități în 2022.
Greutatea celor trei sisteme electrice ale vehiculelor cu energie nouă crește semnificativ. În comparație cu vehiculele cu combustibil, vehiculele cu energie noi au mai puține motoare și sisteme de transmisie, dar deoarece densitatea de energie a bateriei (aproximativ 0.1-0,3KWH/KG) este mai mică decât cea a combustibilului (peste 12KWH/KG). ), greutatea sistemului cu trei electrice crește semnificativ. Am selectat diferite versiuni de putere ale mai multor modele sub mai multe mărci pentru a compara și a calcula greutatea proprie. În comparație cu versiunea cu combustibil, greutatea versiunii pur electrice a crescut cu aproximativ 19% până la 32%, iar greutatea versiunii hibrid plug-in a crescut cu aproximativ 12% până la 18%.
Cererea pentru o autonomie de croazieră îmbunătățită a forțat dezvoltarea vehiculelor ușoare. În comparație cu vehiculele tradiționale cu combustibil, vehiculele cu energie nouă sunt mai grele, ceea ce le afectează grav autonomia de croazieră.
Ușurarea autovehiculelor poate îmbunătăți semnificativ performanța vehiculelor cu energie nouă, în principal în ceea ce privește protecția mediului, utilitate, putere, siguranță și frânare.
Aliajul de aluminiu este în prezent cel mai rentabil material ușor pentru caroserii auto
Ușurarea automobilelor se realizează în principal prin utilizarea materialelor ușoare. Principalele modalități de reducere a greutății vehiculului includ proiectarea de optimizare structurală, aplicarea materialelor ușoare și tehnologia ușoară de procesare și fabricare. Printre acestea, principalele măsuri actuale de ușurare a automobilelor sunt în principal utilizarea materialelor ușoare.
Dintre diversele materiale ușoare, aliajul de aluminiu are cea mai mare performanță de cost. În comparație cu diferite aliaje metalice și materiale compozite, aliajul de aluminiu are avantaje evidente cuprinzătoare în performanță, densitate și preț și este cel mai rentabil material ușor.
Tehnologia de conectare, performanța componentelor structurale și dimensiunea limitează aplicarea materialelor din aliaj de aluminiu în automobile
Procesul de fabricație al corpului din aliaj de aluminiu este mult mai complex decât cel al corpului din oțel. Dacă se folosește aliaj de aluminiu în loc de oțel, greutatea caroseriei în alb poate fi de obicei redusă cu aproximativ 1/3. Luați ca exemplu Audi A8. Datorită corpului complet din aluminiu, greutatea corpului în alb este de numai 215 kg. Cu toate acestea, conductivitatea termică ridicată a aluminiului metalului poate cauza cu ușurință probleme cum ar fi performanța redusă la sudare și contaminarea electrozilor cu stratul de oxid de pe suprafața aliajului. În plus, coeficientul ridicat de dilatare termică al aluminiului poate duce cu ușurință la deformarea mare a pieselor. Luând în continuare Audi A8 ca exemplu, fabricarea caroseriei sale necesită 14 tipuri de procese de conectare, inclusiv sudare MIG, sudare cu laser la distanță, etc. Complexitatea procesului este mult mai mare decât cea a caroseriei din oțel în alb, care este în principal sudare prin rezistență. .
Piesele structurale ale caroseriei au cerințe de performanță ridicate, iar permeabilitatea materialelor din aliaj de aluminiu este limitată. De obicei, părțile structurale ale caroseriei au dimensiuni mari, structură complexă, iar grosimea peretelui este de obicei de numai 2-3mm. Acestea trebuie să aibă o alungire ridicată și o rezistență ridicată pentru a îndeplini cerințele de performanță de siguranță (test de impact) și cerințele de conectare a părților. Odată cu progrese în tehnologii cheie, cum ar fi procese/materiale/echipamente, este de așteptat ca rata de penetrare a pieselor structurale ale caroseriei din aliaj de aluminiu să continue să crească.
Tehnologia de turnare sub presiune continuă să progreseze și să inoveze
Procesul de turnare sub presiune a apărut în 1885 și a fost folosit pentru prima dată în industria automobilelor în 1904 sub formă de rulmenți de biela turnați sub presiune. Mașinile de turnare sub presiune au experimentat progrese tehnologice, cum ar fi turnarea sub presiune pneumatică, turnarea sub presiune cu cameră rece și turnarea sub presiune cu două perforații. În prezent, echipamentele de turnare sub presiune s-au dezvoltat într-o insulă de turnare sub presiune, cu mașina/ matrița de turnare sub presiune ca miez și asistată de alte echipamente periferice.
Turnarea sub presiune la înaltă presiune este o tehnologie de procesare eficientă, potrivită pentru materialele din aliaje de aluminiu
Turnarea sub presiune la înaltă presiune este o tehnologie de procesare eficientă, potrivită pentru materialele din aliaje de aluminiu. Turnarea sub presiune este împărțită în principal în turnare la presiune înaltă, turnare la presiune joasă, turnare la presiune diferențială, etc. Printre acestea, turnarea la presiune joasă și turnarea sub presiune diferențială sunt utilizate mai ales în zonele motorului și șasiului, în timp ce turnarea la presiune înaltă este din ce în ce mai mult. utilizat în caroserii de automobile datorită eficienței sale ridicate și grosimii mici a peretelui pieselor prelucrate și este o direcție importantă în viitor.
Turnarea sub presiune este împărțită în turnare sub presiune cu cameră rece și turnare sub presiune cu cameră fierbinte: turnarea sub presiune cu cameră rece este utilizată în principal la fabricarea de piese mari, cum ar fi piese auto, componente de răcire a stației de bază de comunicații etc.; Turnarea sub presiune cu cameră fierbinte este utilizată pe scară largă în producția de electronice mici sau produse 3C, cum ar fi conectorul USB, carcasa laptopului etc.