特斯拉3D打印砂型模具助力一体化压铸降本增效

时间: 2023-11-27 13:53:49 |   作者: 行业新闻

  2023年9月，路透社日前报道称，特斯拉在一体化压铸上取得技术突破。通过这项技术，特斯拉可将电动汽车几乎所有复杂车身底部零件压铸成一个整体，而非仅压铸约400个零部件。该技术将令特斯拉生产所带来的成本减半，或改变传统的电动汽车制造方式。

  消息的人说，全新的制造技术意味着可以在18至24个月内从头开始开发一款汽车，而目前大多数竞争对手需要3至4年的时间。

  这种看似简单的材料选择转变可能会改变整个行业的游戏规则。传统的金属模具改造起来既昂贵又耗时。例如，仅仪表板模具的成本就在 100,000 美元到 150,000 美元之间，而保险杠模具的成本可能在 50,000 美元到 100,000 美元之间。发动机部件模具的起价约为 20,000 美元，最高可达 80,000 美元或更高，具体取决于复杂程度和材料。

  这些模具设计中的一次调整可能花费高达 100,000 美元。但当从头开始创建一个全新的模具时，成本可能飙升至 150 万美元，特别是对于汽车底部等大型复杂结构。像这样的天价数字需要详细的设计工作、专门的机械和劳动力、满足质量和安全标准的严格测试以及铸造所需的耐用材料的成本。如此高的成本使得特斯拉对3D打印砂模的探索成为汽车制造业潜在的革命性发展。

  根据路透社最新发布的一篇文章，特斯拉的铸造创新确实集中在砂型 3D 打印技术上。

  这家领先的新闻门户网站引用了来自英国、德国、日本和美国的五位设计和铸造专家的观点。所有人都以匿名的方式接受路透社采访，因为他们无权与媒体交谈。特斯拉取得的突破集中在如何设计和测试如此大部件的巨型模具以进行大规模生产，以及铸件如何将带有内部肋的空心副车架结合起来，以减轻车身重量并提高耐撞性。

  根据路透社的详细文章，到目前为止，汽车制造商一直避免铸造更大的结构，因为“千兆铸造困境”：制造模具来制造 1.5 平方米或更大的零件能大大的提升效率，但成本昂贵，并带来了无数风险。

  一位铸造专家这样认为，一旦制作出大型金属测试模具，设计过程中的机加工调整一次可能会花费10 万美元，或者完全重做模具可能会花费 150 万美元。另一位的人说，大型金属模具的整个设计过程常常要花费约 400 万美元。

  消息人士称，这在汽车制造商看来是令人望而却步的——特别是因为从噪音和振动、装配和表面处理、人体工程学和耐撞性的角度来看，设计可能需要六次甚至更多的调整才能实现完美的模具。

  但消息人士称，尽管存在风险，马斯克从一开始的愿景就是找到一种将车身底部铸造成一体的方法。

  为了克服这些障碍，特斯拉求助于使用 3D 打印机用工业砂制作测试模具的公司。这一些企业的完整列表可在 VoxelMatters 发布的《2023 年传统陶瓷和砂型增材制造市场》市场报告中找到：。

  使用数字设计文件，粘合剂喷射机的打印机将液体粘合剂有规律地沉积到薄薄的沙层上，并逐渐逐层构建可以压铸出熔融合金的模具。

  据路透社的一位消息人士称，砂型铸造的设计验证过程的成本（即使有多个版本）也是最低的——仅为金属原型的 3%。VoxelMatter 的报告中还详细描述了3D 打印砂型铸造的价值主张。

  这意味着特斯拉能够准确的通过需要多次调整原型，使用 Desktop Metal (DM.N)及其子公司 ExOne、德国公司 voxeljet 以及其他几家国产公司的机器在几小时内重新打印出一个新原型。

  路透社的两位消息人士称，使用砂型铸造的设计验证周期仅需两到三个月，而金属模具原型则需要六个月到一年。

  在中国，砂型3D打印其实已经很成熟，并且已经有一定的应用规模。例如三帝科技、峰华卓立、共享集团、爱司凯等，其砂型3D打印机已经应用于铸造行业多年。