焦点热讯:WNEVC 2022 | 特斯拉崔海伦及陈佳捷：一体化压铸车身技术及材料创新浅谈

由中国科学技术协会、北京市人民政府、海南省人民政府、科学技术部、工业和信息化部、生态环境部、住房和城乡建设部、交通运输部、国家市场监督管理总局、国家能源局联合主办的第四届世界新能源汽车大会（WNEVC 2022）于8月26-28日在北京、海南两地以线上、线下相结合的方式召开。其中，北京会场位于北京经济技术开发区的亦创国际会展中心。

大会由中国汽车工程学会等单位承办，将以“碳中和愿景下的全面电动化与全球合作”为主题，邀请全球各国政产学研界代表展开研讨。本次大会将包含20多场会议、13,000平米技术展览及多场同期活动，200多名政府高层领导、海外机构官员、全球企业领袖、院士及行业专家等出席大会发表演讲。

(资料图片仅供参考)

其中，在8月28日举办的技术研讨：“新能源汽车先进制造及绿色供应链”上，特斯拉上海有限公司结构&热管理系统经理 崔海伦及他的同事陈佳捷发表精彩演讲。

特斯拉上海有限公司结构&热管理系统经理崔海伦

特斯拉上海有限公司材料工程师陈佳捷

以下内容为现场演讲实录：

崔海伦：很高兴跟大家分享这个题目。2019年1月7日，上海特斯拉超级工厂破土动工，同年1月30日Model3实现了当年投产、当年交付的中国速度。同时依托中国完整的供应链，以及我们一流的中国智能制造能力，特斯拉上海工厂生产的高品质智能车型Model3和ModelY满足国内市场的同时，远销欧洲等海外地区，深受海内外客户欢迎，也受到广泛赞誉。2021年10月25日，我们在上海的特斯拉研发创新中心落地建成。这是特斯拉首个在海外的研发中心，在这里我们将围绕整车、充电设施及能源产品进行研发相关工作。特斯拉上海的研发创新中心会发展成为和北美研发中心同等规模的综合性研发中心。

在同年，也就是去年年底，我们在上海工厂的数据中心也建设落成。用于存储在中国业务产生的数据，以及客户的个人信息，来满足信息安全的要求。上海的研发创新中心我们将从这里开始，基于中国智能制造的基础上开始中国创造，为客户提供更优质、更具创新的产品和服务。

说到创新，我们的超级压铸就是重要的产品，在ModelY车型有非常淋漓尽致的体现，从几个方面跟各位领导和嘉宾做个介绍。我们有非常高的集成度。在ModelY一体压铸的后底板车型上，将原本散件安装集成成一个零件，效率大幅度提升。一体压铸的后底板车型，一体压铸的后底板生产效率得到极大提升。第三，轻量化。相比散件承组方式，车身系统节省重量超10%。第四，成本有非常明显的优势，得益于优化的结构设计以及超高的材料回收利用成果。我们后底板总成系统采用一体压铸方式后，成本降低了40%。也正是这些方面的优势，让我们ModelY车型得到非常好的客户认可，是一款非常畅销的车型。

下面也请来自压铸材料团队的同事给大家带来进一步介绍。

陈佳捷：说到材料创新，我们不得不回顾一下整个ModelY车身材料的选择逻辑，遵循的逻辑是正确的地方使用正确的材料。将高强度结构刚用在能够保护成员安全的结构零件上，将低强度及铝合金用在配速区，带来更大的轻量化效应。是否有其他逻辑进行材料选择呢？本着第一性原理，主要考虑两点，强度角度、刚度角度。如果为了追求更好的轻量化效益和最低的成本，铝合金因为相对平衡的表现，受到我们的青睐。选择完铝合金，我们要更多的思考采用怎样的工艺对结构刚度会有比较好的提升呢？这个时候又要回到刚度的问题怎么产生的，对于刚度的理解，我们一般考虑的点是钣金的刚度，也就是平面刚度。对平面刚度而言，在材料的样式不变的情况下，更多是通过厚度变化。因此，从特斯拉角度来说，有没有一个更好的材料工艺，能够实现刚度提升，同时达到比较好的轻量化效益呢？我们通过三个维度思考，首先是一维，板料。选择材料后，为了获得比较好的轻量化效益，我们用了非常多的高强材料，但是料厚会减薄，为了改善刚度，轻量化效益有所损失。第二个维度是材料怎么选择，挤压铝合金，劣势是结构相对简单，使用结构有限，正确的地方使用正确的材料。第三个维度是结构，结构获得最好的刚度提升，达到最好的轻量化效益。因此，特斯拉的答案就是一体压铸。

说到一体压铸，在过去我们一直广泛使用了一体压铸技术，但过去我们没有使用过如此大的结构件压铸成一体，如此大的结构件使用压铸有几个瓶颈，分别是性能、工艺、结构。分解到每个具体工程语言，材料的设计、零件的设计、工艺过程的原理理解。材料的话，通常考虑强度、韧性，鉴于一体压铸又是大型结构件，还要考虑铸造型和耐腐蚀性。零件设计要考虑连接工艺和性能改善，工艺过程而言，鉴于是大的压铸，热量的传递，力的传递，与过去的工艺流程将有很大区别。因此，设计一体压铸零件的过程当中，我们要把材料零件设计和工艺过程有机结合，只有相互密切配合及技术迭代，才能达到最优的产品。首先是材料，特斯拉选择了一个自己的材料合金体系。我们的目标是能够获得一款免处理的压铸铝合金。平衡了强度和韧性，并且可以用在大型结构件上。我们采用的方法是集成计算材料学，又材料计算学，这个学科发展相对来说比较年轻。起源于对金属材料的项数计算，随着时代不断变迁，到现在已经形成一整套的理论，可以帮助工程师在很快的速度下进行新材料的开发。如果要举个例子，材料计算学有点像整车开发过程中所使用的CAE虚拟分析的，材料计算学无法做到像CAE虚拟分析减少实际的物理实验，但他是一个行业的发展方向之所在。无论国内、国外，科研院所和公司都已经开展类似工作。除此之外，材料计算学强调三个因素的有机结合。分别是工艺、结构、性能。三者的有机结核病不仅仅针对材料本身可以实现，还可以扩展到很多机械设计上的零件。举个例子，怎样将三个因素考虑在一起。针对铝合金的金相结构，能够很好的讲述如何将工艺、结构、性能有机结合在一起，金相结构的组织有所区别，因为在压铸过程中冷却速率有区别，整个零件表面性能与中心性能实际还是有一定区别。由于金相质地密，带来性能的改善。这个改善就是工艺的影响，造成材料微观组织的变化，从而带来整个零件的性能变化。我们在开发一体压铸的时候，必须考虑到这三点。只有考虑到这三点，才能得到所需要的零件状态。

在开发一体压铸结构件时，基于已经获得的材料性能需求进行的模流分析，温度平衡其实有所区别，就像刚才所说，不停的凝固速率，带来了不同零件强度区别。产品工程师将这些考虑其中，不断迭代，才能将零件设计结构达到最优。只有材料、工艺、产品不断相互配合，才能取得一个比较满意的成果。

当然，我们在上海特斯拉超级工厂有专有的压铸机，这个压铸机是六千吨，投产时可量产吨位最大的压铸机。开发团队掌握了大型压铸的工艺流程，同时使用一些创新装备，也进行了自己的模具开发。

我最后想说，特斯拉的目标肯定是星辰大海。我们并不仅仅满足于一体压铸的后底板，在今年奥斯丁电池日上，CEO曾给我们展示了下一代的结构目标，即前仓压铸、厚底板压铸及结构电池包，实现整个下车体结构革命。路漫漫其修远兮，吾将上下而求索，特斯拉在创新过程中将会不断前行。

谢谢大家!

（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）