最新消息：WNEVC 2022 | 特斯拉崔海倫及陳佳捷：一體化壓鑄車身技術及材料創新淺談

由中國科學技術協會、北京市人民政府、海南省人民政府、科學技術部、工業和信息化部、生態環境部、住房和城鄉建設部、交通運輸部、國家市場監督管理總局、國家能源局聯合主辦的第四屆世界新能源汽車大會（WNEVC 2022）于8月26-28日在北京、海南兩地以線上、線下相結合的方式召開。其中，北京會場位于北京經濟技術開發區的亦創國際會展中心。

大會由中國汽車工程學會等單位承辦，將以“碳中和愿景下的全面電動化與全球合作”為主題，邀請全球各國政產學研界代表展開研討。本次大會將包含20多場會議、13,000平米技術展覽及多場同期活動，200多名政府高層領導、海外機構官員、全球企業領袖、院士及行業專家等出席大會發表演講。

其中，在8月28日舉辦的技術研討：“新能源汽車先進制造及綠色供應鏈”上，特斯拉上海有限公司結構&熱管理系統經理 崔海倫及他的同事陳佳捷發表精彩演講。

(資料圖片僅供參考)

特斯拉上海有限公司結構&熱管理系統經理崔海倫

特斯拉上海有限公司材料工程師陳佳捷

以下內容為現場演講實錄：

崔海倫：很高興跟大家分享這個題目。2019年1月7日，上海特斯拉超級工廠破土動工，同年1月30日Model3實現了當年投產、當年交付的中國速度。同時依托中國完整的供應鏈，以及我們一流的中國智能制造能力，特斯拉上海工廠生產的高品質智能車型Model3和ModelY滿足國內市場的同時，遠銷歐洲等海外地區，深受海內外客戶歡迎，也受到廣泛贊譽。2021年10月25日，我們在上海的特斯拉研發創新中心落地建成。這是特斯拉首個在海外的研發中心，在這里我們將圍繞整車、充電設施及能源產品進行研發相關工作。特斯拉上海的研發創新中心會發展成為和北美研發中心同等規模的綜合性研發中心。

在同年，也就是去年年底，我們在上海工廠的數據中心也建設落成。用于存儲在中國業務產生的數據，以及客戶的個人信息，來滿足信息安全的要求。上海的研發創新中心我們將從這里開始，基于中國智能制造的基礎上開始中國創造，為客戶提供更優質、更具創新的產品和服務。

說到創新，我們的超級壓鑄就是重要的產品，在ModelY車型有非常淋漓盡致的體現，從幾個方面跟各位領導和嘉賓做個介紹。我們有非常高的集成度。在ModelY一體壓鑄的后底板車型上，將原本散件安裝集成成一個零件，效率大幅度提升。一體壓鑄的后底板車型，一體壓鑄的后底板生產效率得到極大提升。第三，輕量化。相比散件承組方式，車身系統節省重量超10%。第四，成本有非常明顯的優勢，得益于優化的結構設計以及超高的材料回收利用成果。我們后底板總成系統采用一體壓鑄方式后，成本降低了40%。也正是這些方面的優勢，讓我們ModelY車型得到非常好的客戶認可，是一款非常暢銷的車型。

下面也請來自壓鑄材料團隊的同事給大家帶來進一步介紹。

陳佳捷：說到材料創新，我們不得不回顧一下整個ModelY車身材料的選擇邏輯，遵循的邏輯是正確的地方使用正確的材料。將高強度結構剛用在能夠保護成員安全的結構零件上，將低強度及鋁合金用在配速區，帶來更大的輕量化效應。是否有其他邏輯進行材料選擇呢？本著第一性原理，主要考慮兩點，強度角度、剛度角度。如果為了追求更好的輕量化效益和最低的成本，鋁合金因為相對平衡的表現，受到我們的青睞。選擇完鋁合金，我們要更多的思考采用怎樣的工藝對結構剛度會有比較好的提升呢？這個時候又要回到剛度的問題怎么產生的，對于剛度的理解，我們一般考慮的點是鈑金的剛度，也就是平面剛度。對平面剛度而言，在材料的樣式不變的情況下，更多是通過厚度變化。因此，從特斯拉角度來說，有沒有一個更好的材料工藝，能夠實現剛度提升，同時達到比較好的輕量化效益呢？我們通過三個維度思考，首先是一維，板料。選擇材料后，為了獲得比較好的輕量化效益，我們用了非常多的高強材料，但是料厚會減薄，為了改善剛度，輕量化效益有所損失。第二個維度是材料怎么選擇，擠壓鋁合金，劣勢是結構相對簡單，使用結構有限，正確的地方使用正確的材料。第三個維度是結構，結構獲得最好的剛度提升，達到最好的輕量化效益。因此，特斯拉的答案就是一體壓鑄。

說到一體壓鑄，在過去我們一直廣泛使用了一體壓鑄技術，但過去我們沒有使用過如此大的結構件壓鑄成一體，如此大的結構件使用壓鑄有幾個瓶頸，分別是性能、工藝、結構。分解到每個具體工程語言，材料的設計、零件的設計、工藝過程的原理理解。材料的話，通常考慮強度、韌性，鑒于一體壓鑄又是大型結構件，還要考慮鑄造型和耐腐蝕性。零件設計要考慮連接工藝和性能改善，工藝過程而言，鑒于是大的壓鑄，熱量的傳遞，力的傳遞，與過去的工藝流程將有很大區別。因此，設計一體壓鑄零件的過程當中，我們要把材料零件設計和工藝過程有機結合，只有相互密切配合及技術迭代，才能達到最優的產品。首先是材料，特斯拉選擇了一個自己的材料合金體系。我們的目標是能夠獲得一款免處理的壓鑄鋁合金。平衡了強度和韌性，并且可以用在大型結構件上。我們采用的方法是集成計算材料學，又材料計算學，這個學科發展相對來說比較年輕。起源于對金屬材料的項數計算，隨著時代不斷變遷，到現在已經形成一整套的理論，可以幫助工程師在很快的速度下進行新材料的開發。如果要舉個例子，材料計算學有點像整車開發過程中所使用的CAE虛擬分析的，材料計算學無法做到像CAE虛擬分析減少實際的物理實驗，但他是一個行業的發展方向之所在。無論國內、國外，科研院所和公司都已經開展類似工作。除此之外，材料計算學強調三個因素的有機結合。分別是工藝、結構、性能。三者的有機結核病不僅僅針對材料本身可以實現，還可以擴展到很多機械設計上的零件。舉個例子，怎樣將三個因素考慮在一起。針對鋁合金的金相結構，能夠很好的講述如何將工藝、結構、性能有機結合在一起，金相結構的組織有所區別，因為在壓鑄過程中冷卻速率有區別，整個零件表面性能與中心性能實際還是有一定區別。由于金相質地密，帶來性能的改善。這個改善就是工藝的影響，造成材料微觀組織的變化，從而帶來整個零件的性能變化。我們在開發一體壓鑄的時候，必須考慮到這三點。只有考慮到這三點，才能得到所需要的零件狀態。

在開發一體壓鑄結構件時，基于已經獲得的材料性能需求進行的模流分析，溫度平衡其實有所區別，就像剛才所說，不停的凝固速率，帶來了不同零件強度區別。產品工程師將這些考慮其中，不斷迭代，才能將零件設計結構達到最優。只有材料、工藝、產品不斷相互配合，才能取得一個比較滿意的成果。

當然，我們在上海特斯拉超級工廠有專有的壓鑄機，這個壓鑄機是六千噸，投產時可量產噸位最大的壓鑄機。開發團隊掌握了大型壓鑄的工藝流程，同時使用一些創新裝備，也進行了自己的模具開發。

我最后想說，特斯拉的目標肯定是星辰大海。我們并不僅僅滿足于一體壓鑄的后底板，在今年奧斯丁電池日上，CEO曾給我們展示了下一代的結構目標，即前倉壓鑄、厚底板壓鑄及結構電池包，實現整個下車體結構革命。路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索，特斯拉在創新過程中將會不斷前行。

謝謝大家!

（注：本文根據現場速記整理，未經演講嘉賓審閱）