自動車産業は約 40 年ごとに製造革命を起こしており、テスラは現在の新たな革命をリードしています。 フォードの組立ライン生産からトヨタのリーン生産、フォルクスワーゲンのプラットフォームベースのモジュラー生産に至るまで、各自動車生産革命のリーダーは、その後の市場競争において明らかな優位性を持つことになります。 4680CTC と統合ダイカストという 2 つの重要な技術革新により、テスラは自動車業界における製造革命の新たなラウンドをリードしています。
- 4680CTC: バッテリーパックは車体に一体化されており、シートに直接接続されています。 高度な統合により、車両重量が 10% 削減され、航続距離が 14% 増加し、部品点数が 370 個削減され、ユニットコストが 7% 削減され、ユニット投資が 8% 削減されます。 現在、4680CTC はテキサス州オースティンの工場で量産されています。
- 一体型ダイカスト: モデル Y 一体型ダイカスト リア フロアにより、部品点数が 70 個から 1 個、2 個に減ってからも、技術の適用範囲は拡大し続けました。 テキサス州オースティン工場の現在のソリューションでは、フロントとリアのフロア部品の数を 171 から 2 に減らし、溶接箇所の数を 1,600 以上減らすことができます。
新しい勢力と従来の OEM が統合ダイカストをフォローアップ:
新しい勢力:
- NIO は Wencan Co., Ltd. と提携して、ET5 に一体型ダイキャスト製リアサブフレームを採用しました。
- Xpeng Motors は広東省紅図と提携して 6800T シャーシの統合構造部品を展開します。
- 高和汽車は拓埔集団と提携し、一体型の超大型ダイキャストボディの後部キャビンを展開し、重量を15～20％削減した。
従来の OEM:
- メルセデス・ベンツは、最新の科学研究成果である VISION EQXX を世界に発表します。 ボディ後部の剛性が大幅に向上し、15-20%の軽量化が見込まれます。
- ボルボはスウェーデン工場に100億スウェーデンクローナを投資し、統合ダイカストなどの新技術と製造プロセスを導入する。
スケートボードのシャーシは、CTC と一体型ダイカストの中長期的な発展にとって重要な原動力となっています。 スケートボードのシャーシは、現在の自動車業界で最も重要な革新的なテクノロジーの 1 つです。 関連するテクノロジーには、非耐荷重ボディ、ワイヤー制御シャーシ、統合電気駆動システム、高度に統合されたインテリジェント モジュールが含まれます。 さらに、限られたスペース内でパワー バッテリーの質量/体積エネルギー密度を向上させることは、CTC バッテリー システム統合ソリューションとの一貫性が高くなります。 高集積化の後、シャーシの構造はより複雑になり、一体化されたダイカストはシャーシ技術の向上のニーズをよりよく満たすことができます。
新エネルギー車の重量の増加と航続距離の増加により、軽量車の開発が余儀なくされています。 同クラスの燃料車と比較した場合、純電気モデルの重量は約 +19~32%、プラグインハイブリッドモデルの重量は約 +12~18% です。 エネルギー効率を向上させ、航続距離を延ばすためには、新エネルギー車の軽量化開発が避けられなくなっています。
アルミニウム合金が最もコスト効率が高く、高圧ダイカストの方が効率的です。 スチールをアルミに置き換えると、ホワイトボディの重量は約1/3に軽量化できますが、アルミ金属は熱伝導率が高いため、溶接性の低下や表面の酸化皮膜による電極の汚染などの問題が発生しやすいです。合金の表面。 熱膨張係数が高いと、部品が大きく変形しやすくなります。 高圧ダイカストは効率が高く、加工部品の肉厚が薄いのが特徴です。 アルミニウム合金に適した効率的な加工技術です。 一体型ダイカストは高圧ダイカストをベースとしています。 製造される部品には追加の内部接続が必要なく、プロセスが大幅に短縮されます。 さらに、ダイカストスクラップの材料利用率は90%と高く、プレスおよび溶接鋼体の60%-70%をはるかに上回っています。
自動車における一体型ダイカストの用途はさらに拡大する可能性があります。 強度や伸び率を調整することで、より多くの構造部品や被覆部品にダイカストプロセスが適用されると考えています。 将来的にはモーターや電池パックの筐体など、ボディ以外の部品もダイカストで製造できるようになる。
一体型ダイカストに対する技術的障壁は、主に次の 4 つの側面に反映されています。
- 大型ダイカストマシン: システムは複雑で、理論、経験、製造技術に対する高度な要件が求められます。 「設計、テスト、設計」のサイクルが長く、時間コストが高くなります。 コストもリスクコストも高くなります。
- 材料配合: 溶融合金は、良好なレオロジー特性、小さな線収縮、および小さな凝固温度範囲を備えている必要があります。 重要なのは熱処理を避けることです。
- ダイカスト金型: ダイカストには、温度、真空、成形スキーム、プロセスパラメータ、後処理などの点でより高い要件があり、金型はより複雑です。
- プロセス方法: 高速金型充填特性は鋳造の失敗につながりやすいため、すべてのプロセス要素に高い要件が必要です。
Integrated die-casting can significantly improve production efficiency and reduce manufacturing costs. Take the following car body assembly as an example. Compared with traditional stamping & welding processes, integrated die-casting can significantly reduce the amount of stamping and welding used. The processing steps are reduced from 9 to 2; supporting labor is also reduced accordingly. With an annual production capacity of 450,000 vehicles Calculated in a factory, the number of workers will be reduced from 120 to 30; the number of parts will be reduced from >370を2～3にするとリンク点数が減りコストが下がります。 労働時間は2時間から180秒に短縮され、5台のダイカストマシンで年間生産能力600,000個に対応できるようになります。
一体型ダイカストボディの市場規模は、2025年に200億元を超えると予想されています。年間生産能力500個の車体後部フロア生産ラインに基づいて計算されており、従来のプレス加工のコストとなります。溶接工程と統合ダイカスト工程はそれぞれ6億3,000万元と4億8,000万元である。 一体型ダイカスト後部フロア自転車はコストを 300 元節約できます。 当社は、一体型ダイカストボディの市場規模は2025年に215億元に達し、2021年から2025年までのCAGRは132%になると予測しています。
テスラが製造革命の新たなラウンドをリード: 4680 CTC + 統合ダイカスト
100 年にわたる自動車産業の歴史の中で、製造革命は約 40 年ごとに起こります。 1910 年代のフォードの組立ライン生産から、1950 年代のトヨタの「多品種少量生産」リーン生産、1980 年代のフォルクスワーゲンのプラットフォームベースおよびモジュラー生産に至るまで、将来、それぞれの自動車生産革命のリーダーとなるでしょう。 市場競争において明確な優位性を確保します。
テスラの製造革命: 4680CTC+ 一体型ダイカスト。 テスラの 4680CTC ソリューション (CTV) は、バッテリー パックを車体に統合し、シートに直接接続することで、部品点数を大幅に削減し、組み立て生産効率を向上させます。 モデル Y ボディの一体化されたダイカスト製フロントおよびリア フロアは、従来のスタンピングおよび溶接プロセスを覆します。 従来のプレスと溶接のプロセスと比較して、部品点数が 169 個減少し、コストが大幅に削減されます。 テスラがバッテリーデーに発表した情報によると、2つの革新的な技術により、車両は重量を10％削減し、航続距離を14％延長し、部品点数を370個削減できるという。
4680 CTC: テスラのバッテリー技術は常に業界イノベーションのベンチマークであり続けています
テスラは、パワーバッテリーのイノベーションのトレンドをリードしています。 モデル S のとき / 現在、4680 セルの CTC ソリューションを搭載したモデル Y が納入されています。 過去 10 年間、テスラはバッテリーセルとバッテリーパックの両方で業界の発展をリードし続けてきました。
4680 CTC: 具体的な計画を誰よりも早く発表し、業界の技術的方向性をリードします
テスラは2021年6月に、4680構造電池（CTC）電池システム統合技術の詳細を詳述する「INTEGRATED ENERGY STORAGE SYSTEM」と呼ばれる特許を開示した。 特許で公開されている内容によれば、テスラCTCの全体的な方向性を理解することができます。バッテリーパックの上部カバーはシートなどの車両構造に直接接続され、客室の床の構造になります。 セルは樹脂材料で満たされており、テスラはこれにより一方では熱保護が提供され、他方ではバッテリーコアの構造的サポートが提供できると考えています。 「大型モジュール」ソリューションと比較して、CTC ソリューションにはサポート部品の削減、車両の重量の軽減、全体的なバッテリー容量の増加という利点があります。
4680 CTC: モデル Y が正式発売、テキサス工場で第 1 四半期に納入開始
テスラの CTC ソリューションは、車両の航続距離を 14% 延長し、ユニットコストを 7% 削減し、ユニット投資を 8% 削減します。
テスラの2021年第4四半期財務報告書では、テキサスギガファクトリーの労働者がモデルYのシートを4680 CTCバッテリーパックに直接接続していたことが分かる。 CTC の導入により、最終アセンブリの生産効率が大幅に向上します。
一体型ダイカスト：Yから始まり、車体の軽量化を推進し続ける
一体型ダイカスト: 専用レイアウトと研究開発における継続的な進歩
テスラは、主要な自動車工場 4 つすべてに 6,000- トンの大型ダイカストマシン、ギガプレスを導入しました。 現在、上海工場にはモデル Y のリアフロアの生産用に 5 台の大型ダイカストマシンが設置されています。 テキサス工場は３月に量産を開始したばかり。 Model Yのリアフロアをベースに、フロントフロア（フロント縦ビーム）を一体ダイキャストで追加しました。
「構造部品用ダイカストアルミニウム合金」というタイトルのレイアウト統合ダイカストアルミニウム合金特許では、さらなる加工を必要とせず、生産コストを大幅に削減できる、強度と優れた延性の両方を備えたアルミニウム合金について説明されています。 。
テスラのエネルギー吸収システムはサポート システムと統合されます。 2021年7月5日、テスラは「一体型エネルギー吸収鋳物」の特許を申請した。 このエネルギー吸収システムは自動車の衝突構造に広く使用されています。 エネルギー吸収システムは、単一の鋳造プロセスを通じて支持構造の一部またはすべてと一体化できるため、スポット溶接、シーム溶接、リベット留め、ボルト締め、接着などのプロセスの必要性が軽減されます。
一体型ダイカスト: コンポーネントがフロントフロアまで拡張され、はんだ接合の総数が 1 つ減少します。600+
テスラの一体型ダイキャストはフロントフロアまで広がっています。 テスラの発表によると、テスラは2020年にモデルY一体型ダイキャストリアフロアプランを発表、部品点数を70個から1～2個に削減できる。 2022年第1四半期の財務報告書では、テキサス州オースティンの工場で生産される一体型ダイカストを発表した。ボディプランでは、フロントとリアのフロアパーツの数を171から2に削減し、溶接箇所の数を1,600以上削減できるとしている。
一体型ダイカスト: テキサス工場で量産し技術応用を加速
テスラが使用するダイカストマシン Giga Press は Lijin Technology によって生産されており、従来のスタンピングや溶接プロセスを使用する生産設備と比較して床面積を 35% 節約できます。 テスラの有価証券報告書情報によると、上海ギガファクトリーには生産用の大型ダイカスト設備が5台あり、テキサス州オースティン・ギガファクトリーではモデルYのボディフロントフロア（フロント縦梁）の一体ダイカストも大量生産される予定だという。 -制作されました。
新しいクルマづくり勢力が主導して一体ダイカストをフォロー
NIO と Wencan は、ET5 一体型ダイキャストボディリアフロアで協力しました。 NIO ET5 は一体型ダイキャスト製リアフロアを使用しています。 一体鋳造プロセスにより、ボディ後部フロアの重量を30％削減し、トランクスペースを11L拡大しました。 2021年11月、Wencanの6000T超大型ダイカストアイランドは金型のテストに成功し、一体型ダイカスト自動車リアフロア製品が生産ラインから無事にロールオフされました。
Xpeng Motors は広東省紅図と提携して統合ダイカストを開発します。 1. 現在、広東紅図は小鵬汽車のサポート体制に入り、両社は一体型ダイカスト部品の開発を同時に進めています。 2022 年 1 月、広東省 Hontu 6800T シャーシ統合構造部品が正式に生産ラインから稼働しました。 2. 武漢基地に統合ダイカスト工場を建設する。 このプロジェクトは 2021 年 7 月に正式に開始され、敷地面積は約 1,500 エーカーで、生産能力は 100 台が予定されています。000 超大型ダイカストアイランドと自動生産ラインを複数セット導入します。
2022年2月、高河汽車と拓埔の一体型超大型ダイキャストボディ後部コンパートメントが展開された。 7200Tダイカストマシンで製造される超大型構造部品は、それぞれ長さ1700mm、幅1500mm近くあり、15～20％の軽量化を実現し、全体の開発サイクルを1/3短縮することができます。 材質面では、パートナーであるテックキャスト社の高強度、強靱かつ熱をもたないアルミニウム合金素材を採用することで、熱処理による部品の寸法変形や表面欠陥などの問題を回避できます。 同レベルの材料と比較して流動性は15％以上、塑性率は30％以上向上し、車両の衝突性能などを高次元で実現します。
国際的な伝統的な OEM が統合ダイカストをフォローアップ
メルセデス・ベンツは、パフォーマンスを大幅に向上させる統合ダイカストの結果をリリースしました。 メルセデス・ベンツは、最新の科学研究成果である VISION EQXX を世界に向けて発表しました。 最大の革新は、バイオニックエンジニアリング構造コンポーネントをボディ後部とフロントタワーの上部に適用したことです。 ボディ後部全体は独立した完全なアルミニウム合金鋳物で形成されています。 従来の加工に比べてボディ後部の剛性が大幅に向上し、｛｝｝｝％の軽量化が期待できます。
ボルボは一体型ダイカストを導入する。 ボルボはスウェーデン工場に100億スウェーデンクローナを投資し、統合ダイカストプロセスを含む、より持続可能な新しい技術と製造プロセスを導入する予定だ。
スケートボードのシャーシは、CTCと一体型ダイカストの中長期的な発展の重要な原動力となっています。
スケートボードのシャーシは、現在の自動車業界で最も重要な革新的なテクノロジーの 1 つです。 最大の特徴は上半身と下半身を分離し、車両の開発サイクルを大幅に短縮することです。 したがって、スケートボードには耐荷重のない本体構造とワイヤーで制御されるシャーシが装備されている必要があります。 積載を容易にするために、シャーシは垂直方向のスペースをあまり占有することができず、「スリーインワン」などの統合された電気駆動システムが必要になりました。 高度に統合されたインテリジェント モジュールは集中管理する必要があります。これは EEA に基づいており、ソフトウェアとハードウェアの分離を実現します。 限られたスペース内でパワーバッテリーの質量/体積エネルギー密度が向上し、CTC バッテリーシステム統合ソリューションとの一貫性が高くなります。 高集積化後、シャーシの構造はより複雑になり、一体化されたダイカストはより多くのシャーシ技術向上のニーズを満たすことができます。
近年、国内外の多くのメーカーが自社開発のスケートボードシャーシを次々と発売し、その技術は徐々に成熟してきています。
新エネルギー車のバッテリー寿命の向上により、車体の軽量化が求められる
新エネルギー乗用車の販売台数は高い伸びを続けており、2022年には540万台を超えると予想されています。2018年から2021年までの新エネルギー乗用車の販売台数は、105万台、106万台、120万台、332万台でした。それぞれ; 2021 年の新エネルギー乗用車の普及率は 15.5% です。 2022年3月には新エネルギー乗用車の普及率が24.7％に達し、過去最高を更新した。 当社は、新エネルギー乗用車の販売台数が 2022 年に 540 万台を超えると考えています。
新エネルギー車の 3 つの電気システムの重量は大幅に増加します。 燃料自動車と比較して、新エネルギー車はエンジンとトランスミッション システムの数が少ないですが、バッテリーのエネルギー密度（約 0.1-0.3KWH/KG）が燃料（12KWH/KG 以上）よりも低いためです。 )、3 電気システムの重量は大幅に増加します。 車両重量を比較および計算するために、いくつかのブランドのいくつかのモデルの異なるパワーバージョンを選択しました。 燃料バージョンと比較して、純粋な電気バージョンの重量は約19％から32％増加し、プラグインハイブリッドバージョンの重量は約12％から18％増加しました。
航続距離の向上に対する要求により、軽量車両の開発が余儀なくされています。 従来の燃料自動車と比較して、新エネルギー車は重量が重いため、航続距離に重大な影響を与えます。
自動車の軽量化により、主に環境保護、実用性、パワー、安全性、ブレーキの面で新エネルギー車の性能が大幅に向上します。
アルミニウム合金は現在、車体用として最もコスト効率の高い軽量材料です。
自動車の軽量化は、主に軽量材料の使用によって実現されます。 車両重量を軽減する主な方法としては、構造の最適化設計、軽量材料の適用、軽量加工・製造技術などが挙げられます。 このうち、現在の自動車の軽量化対策の主流は軽量材料の使用が中心である。
軽量素材の中で最もコストパフォーマンスが高いのがアルミニウム合金です。 さまざまな金属合金や複合材料と比較して、アルミニウム合金は性能、密度、価格の点で明らかに総合的な利点があり、最もコスト効率の高い軽量材料です。
接続技術、構造部品の性能、サイズにより、自動車へのアルミニウム合金材料の適用が制限される
アルミニウム合金ボディの製造プロセスは、スチールボディの製造プロセスよりもはるかに複雑です。 スチールの代わりにアルミニウム合金を使用すると、通常、ホワイトボディの重量は約1/3に軽量化されます。 アウディ A8 を例に挙げます。 オールアルミニウムボディにより、ホワイトボディの重量はわずか215kgです。 しかし、アルミニウム金属は熱伝導率が高いため、溶接性能の低下や合金表面の酸化物層による電極の汚染などの問題が発生しやすくなります。 さらに、アルミニウムは熱膨張係数が高いため、部品が大きく変形しやすくなります。 アウディ A8 を例にとると、そのボディ製造には MIG 溶接、リモート レーザー溶接などを含む 14 種類の接続プロセスが必要です。プロセスの複雑さは、主に抵抗溶接であるホワイトのスチール製ボディよりもはるかに複雑です。 。
自動車の車体構造部品には高い性能が要求され、アルミニウム合金材料の浸透性は限られています。 通常、車体構造部品はサイズが大きく、構造が複雑で、壁の厚さは通常わずか 2-3mm です。 安全性能（衝突試験）の要件や部品の接続要件を満たすために、高い伸びと高い強度が必要です。 プロセス/材料/装置などの主要技術の進歩により、アルミニウム合金ボディ構造部品の普及率は今後も増加すると予想されます。
進化と革新を続けるダイカスト技術
ダイカストプロセスは 1885 年に始まり、1904 年にダイカストコンロッドベアリングの形で自動車産業で初めて使用されました。 ダイカストマシンは、空気圧ダイカスト、コールドチャンバーダイカスト、デュアルパンチダイカストなどの技術的進歩を遂げてきました。 現在、ダイカスト設備はダイカストマシン・金型を核とし、周辺機器が補助するダイカストアイランドとして発展しています。
高圧ダイカストはアルミニウム合金材料に適した効率的な加工技術です
高圧ダイカストはアルミニウム合金材料に適した効率的な加工技術です。 圧力鋳造は主に高圧鋳造、低圧鋳造、差圧鋳造などに分けられます。このうち、低圧鋳造と差圧鋳造はエンジンやシャーシ部分で主に使用されており、高圧鋳造が増加しています。加工部品の高能率化と薄肉化により自動車ボディへの採用が期待されており、今後の重要な方向性となっている。
ダイカストはコールドチャンバーダイカストとホットチャンバーダイカストに分けられます。コールドチャンバーダイカストは主に自動車部品、通信基地局冷却部品などの大型部品の製造に使用されます。 ホットチャンバーダイカストは、USBコネクタ、ラップトップケースなどの小型電子製品や3C製品の製造に広く使用されています。