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行业新闻

数字化如何改变汽车制造方式

汽车工业在各个领域都在经历着快速的变化,即使在几十年来经历了渐进变化的制造业,这种变化的速度也在加快。采用工业4.0的动力主要来自电动汽车初创企业。他们领先的领域以及其他公司正在寻求跟进的领域包括数字化、大规模压铸、电池到包装(CTP)和电池到底盘 (CTC)电池技术。

 

实时数据是数字化的关键,从而使流程得到优化和自动化。通过这样做,生产不仅变得更有效率,而且更可持续,帮助企业走向碳中和;可以减少浪费,更有效地利用资源。

 

汽车生产和数字双胞胎

虽然数字技术在汽车生产的研发方面已经使用了很长一段时间,但将其与实际制造过程相结合则要晚得多。

 

2020年,雷诺日产联盟宣布了一项计划,计划在三年内削减20%的成本,丰田也宣布了24%的削减计划。

 

AutoForm中国区总经理Christoph Weber表示,

 

“通过压缩运营和供应商,你可以降低5% -10%的成本。但如果你想削减20-30%的成本,你需要从根本上改变你的运营方式。数字转型在这方面发挥了关键作用。”

 

以前,汽车从设计到生产需要大约四到五年的时间。整个行业都在缩短这些时间,一些中国生产商的管理时间不到两年。

 

数字双胞胎的使用在缩短时间方面发挥着至关重要的作用,它可以在车身面板生产车间出现问题之前预测并解决问题。

 

然而,根据韦伯的说法,这是一个折中方案,可以进一步推进,

 

“这仍然是一种封闭的方法,对单个零件的冲压工艺进行了次优化,而忽略了接下来的组装和车身涂装的制造步骤。下一步是通过无缝的数字化工艺孪生装置,优化装配最终车身的单个零件生产,专注于最终结果。一家德国汽车制造商通过这种综合方法成功地将车身车间的加速时间缩短了6个月。”

 

特斯拉的方式

特斯拉试图扩大生产规模并降低成本,这推动了制造业的变革。根据汽车工程咨询公司Strategy Engineers GmbH & Co. KG的合伙人Oliver Spreitzer博士的说法,

 

“与传统的原始设备制造商相比,特斯拉的研发策略不同,传统的原始设备制造商把所有的变化都保留到下一个车型年。然而,特斯拉发明了一些东西,测试它,然后实现它。这种速度令人难以置信,他们的研发速度之快,是传统原始设备制造商无法企及的。”

 

特斯拉最新的创新之一是使用大规模高压压铸。从本质上说,它使用了制造玩具汽车的技术,但大规模地将熔化的铝射入铸件。

 

自2020年以来,埃隆·马斯克的特斯拉一直在所有生产地点安装越来越大的Giga压力机,由Idra提供,从加利福尼亚州弗里蒙特工厂的6000吨开始。

 

在最初的使用中,特斯拉Model y后底盘的79个零件被一件铸件替换。欧洲生产将增加一件前底盘铸件,并计划制造一种结构电池组,据称总质量减少10%,零件减少370个,续航里程增加14%。

 

生产简化了,因为不再有大量的零件需要连接,这意味着更少的机器人。特斯拉认为,生产所需的建筑面积将减少35%。对于汽车来说,这意味着更大的刚性,从而增加安全性。

 

据传闻,中国初创企业Noi和XPeng正在与Idra的中国所有者L K Technology进行谈判,以购买类似的压力机。然而,特斯拉之所以能成功使用千兆压机,部分原因在于特斯拉为其制造了一种特殊合金。

 

根据Spreitzer的说法,

 

“这项技术很有前景,几乎所有人都在关注它。然而,对于传统的原始设备制造商来说,这不仅会带来技术上的变化,而且会带来组织上的巨大变化。”

 

电池组

电池虽然对电动汽车至关重要,但由于其体积和更重要的重量,电池在生产和设计上都存在问题。比亚迪在其Blade电池和CATL使用的电池到封装(Cell-to-pack, CTP)省去了在封装之前将电池放入模块的中间阶段。这样可以减少电池组的体积和重量。

 

下一个阶段似乎要么是电池到底盘(CTC),要么是特斯拉在2020年电池日上概述的电池到车身。目前的电池组产生的重量需要由汽车的结构来承担。特斯拉的方法是让胶水承担额外的加固任务,使电池组能够承重。通常情况下,胶水会作为粘合剂和阻燃剂将电池组的电池和电池板粘合在一起。

 

中国电动汽车初创公司Leapmotor称,其最近推出的C01轿车是世界上第一款采用CTC的汽车,CTC将电池、底盘和车身底部集成在一起。Leap表示,这将导致重量减少15公斤,组件减少20%。然而,正如Spreitzer警告的那样,对于电池封装技术和压铸技术,它们的长期使用存在一些问题,

 

“模拟模型非常先进,但它们不是真实的。我们的理论模型和现实之间总是有差距,我们只是不知道使用10年或15年后会发生什么。”


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