在靜岡縣一個寧靜的早晨，一臺如同小房子般大小的巨型鋼制機器開始運轉(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，露出閃閃發(fā)光的車身部件——直到不久前，這部件還由數(shù)十個小部件焊接而成。這就是“一體化壓鑄”，它正在重塑日本汽車制造業(yè)的未來。

“一體化壓鑄”究竟是什么？

回想一下你童年時的玩具車。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：一個模具，一個部件，隨時可以投入生產(chǎn)。一體化壓鑄正是基于同樣的原理，只不過規(guī)模擴大了幾個數(shù)量級。該工藝使用巨大的高壓壓鑄機（業(yè)內(nèi)稱為“一體化壓鑄機”），一次性鑄造出汽車結(jié)構(gòu)的大部分。傳統(tǒng)上，汽車制造商會將數(shù)十甚至數(shù)百個沖壓鋼或鋁部件焊接或粘合在一起，形成類似后底盤或地板的部分。一體化壓鑄則將整個組件壓縮成一兩塊。

特斯拉于 2019 年在其 Model Y 車型上率先采用了這項技術(shù)，將 171 塊金屬板和小型鑄件精簡為兩個 一體化壓鑄模塊。這一改變減少了 1600 個焊縫，從生產(chǎn)線上移除了 300 臺機器人，并將車輛裝配時間縮短至僅 10 小時，不到競爭對手所需時間的三分之一。

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

全球浪潮與日本的地位

一體化壓鑄在短短幾年內(nèi)就從小眾實驗發(fā)展成為行業(yè)熱門詞匯。特斯拉憑借其6000至9000噸的一體化壓鑄機奠定了行業(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、小鵬和小米在內(nèi)的眾多中國電動汽車制造商。

市場分析師預測該行業(yè)將迎來巨大的增長。樂觀的預測顯示，到2030年，一體化壓鑄行業(yè)年增長率將達到33%，預計到2030年，所有大型結(jié)構(gòu)鑄件中將有近70%來自一體化壓鑄。

得益于政府的大力支持以及IDRA和力勁集團等供應商生產(chǎn)越來越大的壓力機，中國占據(jù)主導地位。緊隨其后的是北美的特斯拉和福特。歐洲的行動則更加謹慎。而長期以來在電動汽車普及方面以謹慎著稱的日本，正謹慎而果斷地向千兆壓鑄方向邁進。

豐田進軍一體化壓鑄

在日本的妙知工廠，豐田進行了一場近乎科幻的演示。工程師們展示了如何一次性制造后底板，這通常需要33個步驟，耗時86個零件，非常費力。現(xiàn)在只需三分鐘，而不是幾個小時。

豐田計劃利用這一工藝制造其下一代電動汽車，首批車型將于2026年上市。該公司設想整個車身僅由三個主要部件組成：前部、中部和后部。每輛車的車身組裝時間可以從20小時縮短到10小時。

不過，這也有一個問題。在傳統(tǒng)汽車中，碰撞中損壞的擋泥板或車架部分可以更換。而采用一體化壓鑄技術(shù)，如果整個后底板是一體式的，那么追尾碰撞可能意味著整輛車報廢。批評人士擔心這可能會推高保險成本，并讓消費者感到失望。

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

日產(chǎn)邁向一體化壓鑄

日產(chǎn)也正在進軍鑄造領(lǐng)域。該公司宣布計劃到2027年部署6000噸壓鑄機，用于生產(chǎn)一體化壓鑄后地板。預期收益：生產(chǎn)成本降低30%，并為五款即將推出的車型節(jié)省10億美元的開發(fā)費用。

此舉與日產(chǎn)的長期電氣化目標完美契合。該公司的目標是到2031年，其40%的銷量將實現(xiàn)純電動化，未來將在日本和英國的工廠推出基于一體化壓鑄架構(gòu)的聆風和其他電動汽車。

當然，日產(chǎn)面臨著與豐田相同的難題。鋁和鋼在汽車骨架中并不總是兼容并包。對一種技術(shù)有效的連接技術(shù)可能對另一種技術(shù)失效。日產(chǎn)正在試驗鉆螺釘技術(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)下一代電動汽車的支柱。

供應商加速發(fā)展

盡管豐田和日產(chǎn)占據(jù)新聞頭條，但日本供應商正競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 萬美元）新建了一座一體化壓鑄工廠。該工廠在日本獨樹一幟，因為它是由供應商而非汽車制造商運營的。Ryobi 的設備鎖模力可達 6500 噸，工廠集從模具制造到最終檢驗的所有環(huán)節(jié)于一身。

該公司已獲得知名客戶的訂單，并為汽車制造商提供原型設計服務。盡管運輸如此龐大的部件可能需要將壓鑄機直接安置在客戶工廠內(nèi)，但該公司希望從原型設計邁向量產(chǎn)。 Ryobi 的戰(zhàn)略目標是到 2027 年將其壓鑄業(yè)務的營業(yè)利潤提高 50%。

規(guī)模較小的公司也在尋找自己的利基市場。新潟縣的米谷制作所和協(xié)和工業(yè)株式會社正在合作供應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，這項創(chuàng)新技術(shù)可以降低風險并加快開發(fā)周期。與此同時，Ryobi 本身也在放眼海外，考慮在美國設立工廠，為全球客戶提供服務。

簡而言之，日本供應商正在迅速適應。在發(fā)動機零部件曾經(jīng)占據(jù)主導地位的地方，一體化壓鑄原型和模具是未來的增長市場。

一體化壓鑄背后的設備

這一切都離不開設備，它們才是故事中真正的巨人。

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

UH9000現(xiàn)已成為宇部興產(chǎn)的標準產(chǎn)品線之一，延續(xù)了公司自1962年生產(chǎn)第一臺壓鑄機以來的歷史。這些壓鑄機不僅僅是工程奇跡，更是國家戰(zhàn)略資產(chǎn)。掌握一體化壓鑄技術(shù)的國家將掌控電動汽車生產(chǎn)的未來。

在全球范圍內(nèi)，特斯拉使用9000噸壓鑄機，豐田已測試了4000噸壓鑄機，日產(chǎn)則計劃部署6000噸壓鑄機。日產(chǎn)將采用一體化壓鑄技術(shù)。更大、更精密的機器的競爭已經(jīng)拉開帷幕，中國企業(yè)已開始探索2萬噸級的設計。對日本而言，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：

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

● 速度：整個車身組裝時間縮短一半；

● 減重：更輕的車輛意味著電動汽車的續(xù)航里程更長；

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

劣勢：

● 可修復性：輕微的碰撞事故可能會導致車輛報廢；

● 資本成本：像UH9000 這樣的機器成本高昂；

● 物流：巨型零件難以運輸，因此可能需要分散生產(chǎn)；

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

對于汽車制造商來說，權(quán)衡利弊顯而易見：接受風險，因為回報巨大，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)省電動汽車成本，更關(guān)乎國家競爭力。

與美國、歐洲，尤其是中國的競爭對手相比，日本汽車制造商在全面采用純電動汽車戰(zhàn)略方面進展緩慢。隨著中國電動汽車制造商以驚人的速度擴大生產(chǎn)規(guī)模，日本在下一場汽車大戰(zhàn)中可能面臨失利的風險。一體化壓鑄是一種跨越式發(fā)展的方式，將日本享有盛譽的制造工藝應用于顛覆性的新技術(shù)。

它也迫使供應商做出調(diào)整。曾經(jīng)生產(chǎn)小型發(fā)動機鑄件的公司現(xiàn)在面臨著需求萎縮的問題，因為電氣化淘汰了這些部件。一體化壓鑄為他們提供了一條生命線，讓他們有機會通過轉(zhuǎn)向模具、原型和大型壓鑄組件來保持競爭力。

最后，一體化壓鑄與更廣泛的產(chǎn)業(yè)政策息息相關(guān)。日本長期以來一直將國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)視為經(jīng)濟實力的支柱。通過培育一體化壓鑄技術(shù)專長，日本可以保障就業(yè)、保存技術(shù)，并確保其能夠與中國的IDRA或美國的特斯拉競爭。

未來之路

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

Ryobi的工廠表明供應商能夠適應。UBE的UH9000證明了日本能夠制造這些機器。尚未解答的問題在于規(guī)模和接受度。日本消費者會否對輕微碰撞后無法修復的汽車望而卻步？保險公司會否提高保費？日本企業(yè)能否趕上中國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，定義了未來的移動出行。

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

本文轉(zhuǎn)載自：德贏輕量化技術(shù)