特斯拉超級工廠內(nèi)部到底是怎樣的,對很多人來說一直是個謎。就在本周,特斯拉把一個微縮版工廠帶進了北京蟹島特斯拉交付中心,用一件件工廠內(nèi)的實景、實物展示了上海超級工廠的內(nèi)部模樣。
傳統(tǒng)汽車工廠的生產(chǎn)流程分為沖壓、焊裝、涂裝、總裝,特斯拉上海超級工廠多出了兩個,分別是沖壓之前的一體成型壓鑄以及電池 / 電機車間。在特斯拉工廠中,多出的這兩個車間也是最神秘的。
壓鑄力量有 6000 噸的車底板一體壓鑄成型技術(shù)、精確度達到 0.01 毫米的高速沖壓、焊接車底最高能承受 1700 兆帕壓力的馬氏體鋼、五個涂層的車漆,以及寧德時代動力電池模組和交流感應(yīng)電機系統(tǒng)全數(shù)展示在了特斯拉交付中心內(nèi),確實讓人大開眼界。
▲ 特斯拉車尾底板鑄件
2021 年,特斯拉上海工廠的年產(chǎn)量超過 45 萬輛,并且產(chǎn)能還在不斷爬升。對于一座占地只有 120 畝左右的工廠來說,如何利用有限的土地打造出更多的車輛,就顯得尤為重要。因此,特斯拉現(xiàn)階段所做的不僅僅是提升單位面積產(chǎn)能,甚至在提升單位體積的產(chǎn)能。
那么,特斯拉上海超級工廠還有哪些秘密沒有被發(fā)現(xiàn),其工藝究竟有多強?在微縮版工廠上線的第一天,車東西就來到現(xiàn)場尋找工廠背后的秘密。
一、一只手能抬起車底鑄件 要在中國本土研發(fā)新車
2019 年初,特斯拉上海工廠開工建設(shè),不到一年時間工廠建成開始投產(chǎn),這片占地 120 畝的土地已經(jīng)誕生了數(shù)十萬輛汽車。
進入北京蟹島特斯拉交付中心的“GIGA 博物館”,映入眼簾的就是上海超級工廠的結(jié)構(gòu)圖,除了有壓鑄、沖壓、焊裝、涂裝、總裝、電池、電機車間之外,上海超級工廠內(nèi)還有車輛發(fā)運中心和研發(fā)中心。
▲ 特斯拉上海超級工廠布局
根據(jù)介紹,上海超級工廠的占地面積其實并不大,這就需要更高的土地利用率。此前車東西參觀的多家整車工廠中,各大車間基本都有寬敞的運輸公路,以及綠化帶,土地利用率相對較低。但特斯拉上海工廠不同,不同車間之間僅有一條運輸?shù)缆?,甚至有些車間就在一個廠房內(nèi),工藝的區(qū)分只有一堵墻。
為了增加產(chǎn)能,特斯拉還在工廠內(nèi)部分隔了樓層,上層、下層同時有大型機械運轉(zhuǎn)。
在工廠內(nèi)還設(shè)有特斯拉研發(fā)中心,這一研發(fā)中心和美國總部的研發(fā)中心具有同等地位。根據(jù)介紹,這一中心目前正在研發(fā)新款車型,希望通過一款更加符合中國人日常使用的車型吸引更多消費者。
2021 年初,經(jīng)過不到一年時間擴建的超級工廠二期工程完工,開始投產(chǎn)特斯拉 Model Y 車型。相比 Model 3 車型,特斯拉 Model Y 最大的創(chuàng)新之一就是引入了一體壓鑄工藝。
Model Y 車型后底板就采用一體壓鑄成型,從之前的 70 個零件減少到了 1 個。并且這個鑄件非常輕巧,單體重 60kg,一個人單手就能抬起一角,兩個人就能直接抬走。
▲ 特斯拉車尾底板鑄件
根據(jù)介紹,特斯拉超級工廠內(nèi)共有 4 臺來自力勁的 6000 噸壓鑄機,之后可能還會采用 8000 噸、12000 噸更大型的壓鑄機。
實際上,業(yè)內(nèi)壓鑄工藝已經(jīng)相對成熟,但更困難的是用什么材料。由于金屬的特性,越大的單體鋁金屬,越容易在使用過程中開裂。在汽車中,如果主要部件開裂,就會有重大的安全隱患。與此同時,這一單體材料還很薄,最薄處僅有 1mm,想要不開裂就會更加困難。
因此,特斯拉的工程師研發(fā)了新型的鋁合金材料,其中就加入了溴元素,打造出了一種特殊的鋁合金材料,加強整體的強度。并且,在特斯拉內(nèi)部,研發(fā)車身材料的團隊和 SpaceX 火箭材料的團隊共享,各種不同的材料都是這一個團隊研發(fā)的。
另外,特斯拉也并非汽車行業(yè)內(nèi)第一個使用壓鑄工藝的。傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機缸體、變速箱的部分組件都能通過鑄造完成。但傳統(tǒng)工藝通常需要二次回火加溫,保證鑄造件的剛性。而特斯拉的一體化鑄件只需要一次加工,這一巨大的單體僅需 180 秒就能完成。
談到為什么要使用單體鑄造,特斯拉工廠的工作人員給出了兩種解釋,其一是提升車身的剛性,在極限狀態(tài)下保證車輛不發(fā)生扭動,其二是減少零部件后也會減少車內(nèi)異響。
二、采用鋼鋁混合車身 有 5 層車漆
進入沖壓車間,這里主要生產(chǎn)車體板件,例如車門、前機蓋、尾箱蓋、翼子板等。
在上海工廠內(nèi)共有 4 條全自動鋼、鋁混合伺服沖壓生產(chǎn)線,在經(jīng)過幾萬噸的沖壓之后,其精度還是正達到 0.01mm,這一誤差比頭發(fā)絲還要細不止一倍。
▲ 沖壓車間生產(chǎn)的車體板件
現(xiàn)場,特斯拉工廠的工程師還向我們透露,整車這么多部件中,沖壓工藝最難的當(dāng)屬尾箱蓋,因為其造型最為復(fù)雜。
來到焊接車間,這里擺放著一個 Model 3 的白車身。經(jīng)過壓鑄和沖壓兩個車間的加工,到了焊接車間,工人們就要把各種零部件通過焊接、鉚接、粘接的方式“拼”在一起。
▲ 特斯拉 Model 3 白車身
比較吸引人的是,這個 Model 3 的白車身上幾塊紅色的材料。根據(jù)介紹,這些都是超高強度鋼。
其中車頂橫梁的超高強度鋼,其承重能力達到了 1300 兆帕,大約相當(dāng)于 1 平方厘米面積(指甲蓋大?。┏惺?10 噸的壓力。整體來看,特斯拉 Model 3 的車頂能夠承受 6 倍于車身自重的重量,超過 9 萬牛頓壓力。
除了車頂部,車底部也采用了超高強度鋼。車底部的鋼材強度更大,為承重能力 1700 兆帕的馬氏體鋼,當(dāng)車輛發(fā)生側(cè)方碰撞時,能夠保護車內(nèi)乘員安全。
▲ 特斯拉 Model 3 白車身
在美國,特斯拉還建立了自己的碰撞實驗室,能夠模擬皮卡這樣的大型車輛碰撞,并滿足更多國家和地區(qū)的碰撞測試標(biāo)準(zhǔn)。
涂裝車間展示了一塊涂裝一半的側(cè)面翼子板。根據(jù)介紹,特斯拉車身共有五層漆,從下層至上層分別是防腐層、電泳層、底漆、面漆、清漆。
▲ 特斯拉的五層車漆
同時,特斯拉對車漆烘烤的時間更長,從而讓固化時間更長,這樣以來漆面更加平整同時硬度也更高。
三、電池電機全部曝光 已經(jīng)用上碳化硅控制器
在國內(nèi),特斯拉超級工廠的電池供應(yīng)商共有兩家,分別是寧德時代和 LG。此次展出的是一個寧德時代磷酸鐵鋰電池模組。
根據(jù)介紹,配備磷酸鐵鋰電池的特斯拉車型中共有 4 個這樣的模組,共 60kWh 容量。
▲ 寧德時代磷酸鐵鋰電池模組
在這一塊模組中,電芯之間用排線相連,類似手機、電腦中使用的排線。而在早期特斯拉車型中,電芯之間還使用傳統(tǒng)電線相連,近幾年的制造水平有了大幅提升。
同時,電池模組也越做越大。在 Model S 和 X 車型中,一個電池模組的大小與枕頭的大小相仿,如今明顯變大。目前,特斯拉還在探索電池底盤一體化技術(shù),未來可能取消模組這一概念,直接將電芯集成在底盤中。
特斯拉還展示了一部交流異步感應(yīng)電機。這個電機整體體積不算大,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常精妙。根據(jù)介紹,特斯拉電機已經(jīng)采用了碳化硅(SiC)控制器,并非現(xiàn)在業(yè)內(nèi)更常使用的 IGBT 控制器。
▲ 特斯拉交流異步感應(yīng)電機
在電機效率上,特斯拉能夠做到 90%~95% 的電機效率,最終能夠?qū)崿F(xiàn)每消耗 1kWh 電能行駛 7km,能耗也是相對較低的。
完成以上所有生產(chǎn)步驟之后,總裝車間就會將一輛輛特斯拉生產(chǎn)出來,并最終交付用戶。
實際上,在 GIGA 博物館內(nèi)還有特斯拉能源、自動駕駛、AI 以及充電等領(lǐng)域的最新成果展示。如果你恰好要去店內(nèi)看車或者要去交付中心提車,強烈建議去 GIGA 博物館參觀一圈,這樣真的能夠增進對特斯拉的認識,對智能電動汽車也能有更深刻的理解。
結(jié)語:特斯拉黑科技引領(lǐng)行業(yè)進步
特斯拉在汽車行業(yè)內(nèi)引發(fā)了一次又一次的革命,從電動汽車、輔助駕駛功能,再到如今工廠生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新,每一次革命似乎都在告訴傳統(tǒng)車企,趕緊把握住電動化的未來。
特斯拉工廠內(nèi)的技術(shù)雖然并非行業(yè)創(chuàng)新,但完全改變了傳統(tǒng)車企造車的思路,這一項項黑科技也正在引領(lǐng)整個電動汽車行業(yè)快速進步。
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