揭秘特斯拉上海工厂黑科技:微缩厂房进入门店,六大工艺完整展示

行业 (190) 3个月前

特斯拉超级工厂内部到底是怎样的,对很多人来说一直是个谜。就在本周,特斯拉把一个微缩版工厂带进了北京蟹岛特斯拉交付中心,用一件件工厂内的实景、实物展示了上海超级工厂的内部模样。

传统汽车工厂的生产流程分为冲压、焊装、涂装、总装,特斯拉上海超级工厂多出了两个,分别是冲压之前的一体成型压铸以及电池/电机车间。在特斯拉工厂中,多出的这两个车间也是最神秘的。

压铸力量有6000吨的车底板一体压铸成型技术、精确度达到0.01毫米的高速冲压、焊接车底最高能承受1700兆帕压力的马氏体钢、五个涂层的车漆,以及宁德时代动力电池模组和交流感应电机系统全数展示在了特斯拉交付中心内,确实让人大开眼界。

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▲特斯拉车尾底板铸件

2021年,特斯拉上海工厂的年产量超过45万辆,并且产能还在不断爬升。对于一座占地只有120亩左右的工厂来说,如何利用有限的土地打造出更多的车辆,就显得尤为重要。因此,特斯拉现阶段所做的不仅仅是提升单位面积产能,甚至在提升单位体积的产能。

那么,特斯拉上海超级工厂还有哪些秘密没有被发现,其工艺究竟有多强?在微缩版工厂上线的第一天,车东西就来到现场寻找工厂背后的秘密。

一、一只手能抬起车底铸件 要在中国本土研发新车

2019年初,特斯拉上海工厂开工建设,不到一年时间工厂建成开始投产,这片占地120亩的土地已经诞生了数十万辆汽车。

进入北京蟹岛特斯拉交付中心的“GIGA博物馆”,映入眼帘的就是上海超级工厂的结构图,除了有压铸、冲压、焊装、涂装、总装、电池、电机车间之外,上海超级工厂内还有车辆发运中心和研发中心。

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▲特斯拉上海超级工厂布局

根据介绍,上海超级工厂的占地面积其实并不大,这就需要更高的土地利用率。此前车东西参观的多家整车工厂中,各大车间基本都有宽敞的运输公路,以及绿化带,土地利用率相对较低。但特斯拉上海工厂不同,不同车间之间仅有一条运输道路,甚至有些车间就在一个厂房内,工艺的区分只有一堵墙。

为了增加产能,特斯拉还在工厂内部分隔了楼层,上层、下层同时有大型机械运转。

在工厂内还设有特斯拉研发中心,这一研发中心和美国总部的研发中心具有同等地位。根据介绍,这一中心目前正在研发新款车型,希望通过一款更加符合中国人日常使用的车型吸引更多消费者。

2021年初,经过不到一年时间扩建的超级工厂二期工程完工,开始投产特斯拉Model Y车型。相比Model 3车型,特斯拉Model Y最大的创新之一就是引入了一体压铸工艺。

Model Y车型后底板就采用一体压铸成型,从之前的70个零件减少到了1个。并且这个铸件非常轻巧,单体重60kg,一个人单手就能抬起一角,两个人就能直接抬走。

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▲特斯拉车尾底板铸件

根据介绍,特斯拉超级工厂内共有4台来自力劲的6000吨压铸机,之后可能还会采用8000吨、12000吨更大型的压铸机。

实际上,业内压铸工艺已经相对成熟,但更困难的是用什么材料。由于金属的特性,越大的单体铝金属,越容易在使用过程中开裂。在汽车中,如果主要部件开裂,就会有重大的安全隐患。与此同时,这一单体材料还很薄,最薄处仅有1mm,想要不开裂就会更加困难。

因此,特斯拉的工程师研发了新型的铝合金材料,其中就加入了溴元素,打造出了一种特殊的铝合金材料,加强整体的强度。并且,在特斯拉内部,研发车身材料的团队和SpaceX火箭材料的团队共享,各种不同的材料都是这一个团队研发的。

另外,特斯拉也并非汽车行业内第一个使用压铸工艺的。传统汽车的发动机缸体、变速箱的部分组件都能通过铸造完成。但传统工艺通常需要二次回火加温,保证铸造件的刚性。而特斯拉的一体化铸件只需要一次加工,这一巨大的单体仅需180秒就能完成。

谈到为什么要使用单体铸造,特斯拉工厂的工作人员给出了两种解释,其一是提升车身的刚性,在极限状态下保证车辆不发生扭动,其二是减少零部件后也会减少车内异响。

二、采用钢铝混合车身 有5层车漆

进入冲压车间,这里主要生产车体板件,例如车门、前机盖、尾箱盖、翼子板等。

在上海工厂内共有4条全自动钢、铝混合伺服冲压生产线,在经过几万吨的冲压之后,其精度还是正达到0.01mm,这一误差比头发丝还要细不止一倍。

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▲冲压车间生产的车体板件

现场,特斯拉工厂的工程师还向我们透露,整车这么多部件中,冲压工艺最难的当属尾箱盖,因为其造型最为复杂。

来到焊接车间,这里摆放着一个Model 3的白车身。经过压铸和冲压两个车间的加工,到了焊接车间,工人们就要把各种零部件通过焊接、铆接、粘接的方式“拼”在一起。

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▲特斯拉Model 3白车身

比较吸引人的是,这个Model 3的白车身上几块红色的材料。根据介绍,这些都是超高强度钢。

其中车顶横梁的超高强度钢,其承重能力达到了1300兆帕,大约相当于1平方厘米面积(指甲盖大小)承受10吨的压力。整体来看,特斯拉Model 3的车顶能够承受6倍于车身自重的重量,超过9万牛顿压力。

除了车顶部,车底部也采用了超高强度钢。车底部的钢材强度更大,为承重能力1700兆帕的马氏体钢,当车辆发生侧方碰撞时,能够保护车内乘员安全。

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▲特斯拉Model 3白车身

在美国,特斯拉还建立了自己的碰撞实验室,能够模拟皮卡这样的大型车辆碰撞,并满足更多国家和地区的碰撞测试标准。

涂装车间展示了一块涂装一半的侧面翼子板。根据介绍,特斯拉车身共有五层漆,从下层至上层分别是防腐层、电泳层、底漆、面漆、清漆。

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▲特斯拉的五层车漆

同时,特斯拉对车漆烘烤的时间更长,从而让固化时间更长,这样以来漆面更加平整同时硬度也更高。

三、电池电机全部曝光 已经用上碳化硅控制器

在国内,特斯拉超级工厂的电池供应商共有两家,分别是宁德时代和LG。此次展出的是一个宁德时代磷酸铁锂电池模组。

根据介绍,配备磷酸铁锂电池的特斯拉车型中共有4个这样的模组,共60kWh容量。

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▲宁德时代磷酸铁锂电池模组

在这一块模组中,电芯之间用排线相连,类似手机、电脑中使用的排线。而在早期特斯拉车型中,电芯之间还使用传统电线相连,近几年的制造水平有了大幅提升。

同时,电池模组也越做越大。在Model S和X车型中,一个电池模组的大小与枕头的大小相仿,如今明显变大。目前,特斯拉还在探索电池底盘一体化技术,未来可能取消模组这一概念,直接将电芯集成在底盘中。

特斯拉还展示了一部交流异步感应电机。这个电机整体体积不算大,其内部结构非常精妙。根据介绍,特斯拉电机已经采用了碳化硅(SiC)控制器,并非现在业内更常使用的IGBT控制器。

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▲特斯拉交流异步感应电机

在电机效率上,特斯拉能够做到90%~95%的电机效率,最终能够实现每消耗1kWh电能行驶7km,能耗也是相对较低的。

完成以上所有生产步骤之后,总装车间就会将一辆辆特斯拉生产出来,并最终交付用户。

实际上,在GIGA博物馆内还有特斯拉能源、自动驾驶、AI以及充电等领域的最新成果展示。如果你恰好要去店内看车或者要去交付中心提车,强烈建议去GIGA博物馆参观一圈,这样真的能够增进对特斯拉的认识,对智能电动汽车也能有更深刻的理解。

结语:特斯拉黑科技引领行业进步

特斯拉在汽车行业内引发了一次又一次的革命,从电动汽车、辅助驾驶功能,再到如今工厂生产工艺的创新,每一次革命似乎都在告诉传统车企,赶紧把握住电动化的未来。

特斯拉工厂内的技术虽然并非行业创新,但完全改变了传统车企造车的思路,这一项项黑科技也正在引领整个电动汽车行业快速进步。

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