2020年9月，在特斯拉“电池日”上马斯克介绍Model Y产品将采用一体化压铸后底板总成，该技术替换了传统车身制造冲压+焊接的方式，通过一台锁模力为6000T的大型压铸机将整个后底板70余个零部件精简为一个一体成型，后续计划通过2-3个大型压铸件替换370个零部件的下车体总成。铝合金一体化压铸成形工艺，得到国内外汽车行业高度关注，目前，国内传统汽车企业、新造车势力等正在加快一体化成形工艺设计与产业化开发，同时，特斯拉提出装配式车身设计与制造理念，成为颠覆传统车身制造工艺的标志性变革。 为加快我国汽车高性能铝合金材料开发，及时掌握轻量化前沿技术发展动态，系统突破高性能铝合金产业化应用关键技术，重点培育和扶持国内核心企业，加快新材料、新产品产业布局，中国汽车工程 学会（以下简称“中汽学会”）、汽车轻量化技术创新战略联盟（以下简称“轻量化联盟”）、国汽轻量化（江苏）汽车技术有限公司（以下简称“国汽轻量化”）联合组织产业上下游企业，启动“乘用车车身一体化铸造铝合金零部件与超轻装配车身联合开发与推广”项目。
一、重点开发内容
（一）开发内容
1、一体化铸造铝合金产业化应用关键技术
主要研究乘用车车身的一体化铸造铝合金关键零部件结构与工艺设计、产品关键性能分析、零部件成
载体蛋白>人民日报十论形与安全性模拟分析等关键技术：
①（免热处理）铝合金材料关键性能检测与评价技术；
②一体化铸造铝合金零部件轻量化设计与成形性模拟关键技术；
③一体化铸造铝合金零件连接工艺设计与接头性能检测评价技术；
④一体化铸造铝合金零部件模具制造与核心装备优化设计技术；
⑤基于整车性能的一体化铸造铝合金零部件安全性分析与模拟；
⑥一体化铸造铝合金零部件系统成本与生产效率预测模型构建的关键技术。
2、未来超轻装备式车身技术路线研究
通过结构设计和模拟手段，重点开展高强度钢门环、铸造铝合金、耐蚀铝/镁合金及先进复合材料等多材料超轻装配式车身技术路线及一体化成形零部件、超轻装配式车身创新架构设计等内容。
①整体式高强度钢门环和一体化镁合金、先进复合材料零部件成形工艺与模拟关键技术；
②多材料轻量化装配式车身架构与装配工艺设计模拟关键技术；
③多材料轻量化装配式车身连接线数字孪生关键技术；
④基于整车性能的装配式车身安全性能分析与模拟关键技术；
⑤超轻装配式车身系统成本与生产效率预测模型构建关键技术。真实性故事
（二）关键指标
1、零部件指标：与全钢零部件相比，系统减重30%以上、安全性满足五星碰撞要求（模拟分析）、零部件生产效率提高50%以上；
2、装配车身指标：与全钢车身相比，在设计上理论系统减重30%以上、安全性满足五星碰撞要求（模拟分析）、车身装备效率提高60%以上；
3、数字模拟平台：开发出多材料轻量化装配式车身连接工艺/连接线数字化模拟平台1项；
4、预测模型：一体化成形零部件、超轻装配式车身等系统成本与生产效率预测模型2项；
5、标准化与核心专利：形成装配式车身核心技术标准框架1项，并组织编写企业或团队标准、设计规范、设计手册等10-15项，组织申报核心发明专利5-8项；
6、产业研究报告：通过装配式车身架构设计、结构与连接工艺设计和行业调研，形成《乘用车未来超轻装备式车身技术路线研究报告》；
7、基础数据系统：建立并完成本项目材料开发、零部件设计、模具设计与制造、系统性能设计与集成等全过程设计开发与性能检测评价等主要共性数据的数据库1套。
二、发展进程：
1、蔚来成功开发免热处理大型压铸件材料
2021年10月18日，蔚来宣布其成功验证开发了可用于制造大型压铸件的免热处理材料。这是中国车企首次将该材料验证并应用于大型结构件上。全新材料将会应用在蔚来第二代平台车型上。
作为国内率先研发和独立设计全铝车身的车企，蔚来一直在致力于提高车身压铸部件的集成化水平，以达到更好的设计和制造效率，此次免热处理材料的成功发布，是蔚来目前获得的阶段性成果。免热处理材料的成功面市，将为蔚来推动低碳减排和车身结构设计持续创新打下更为坚实的基础。
2、立中集团研发出免热处理铸造铝合金材料
2021年11月1日，立中四通轻合金集团股份有限公司发布的接待投资者调研活动公告称，其研发出免热处理铸造铝合金材料，成为新材料领域的一次突破。
近年来，该公司一直专注于铸造铝合金及再生铝行业核心技术，加快自主研发和技术创新步伐。面对汽车行业零部件市场需求的新变化，其成功研发出免热处理合金材料，实现了汽车零部件在一体化、大尺寸、薄壁、结构复杂和热处理易变形的新能源汽车结构件“铝代钢”材料的替代。在减少铝铸件制作成本和热处理成本的同时，对于推动汽车轻量化、节能减排和增加新能源汽车的续航能力等方面将发挥至关重要的作用。目前，该产品已取得了专利证书，专利号为：ZL2020100184617。
3、华人运通与上交大全球首发低碳铝合金新材料
2021年12月20日，华人运通高合汽车宣布，与上海交通大学轻合金国家工程中心在新材料新工艺开发、低碳轻合金产业化应用、人才培养等方面达成战略合作，并已在技术开发层面取得实质性进展，双方全球首发TechCastTM超大铸件用低碳铝合金，将在高合汽车后续车型上大批量采用。
双方基于稀土元素的特性并加以增强、优化，打造出TechCastTM这一新型铝合金铸造材料，经过多轮研发攻关和零件验证，在材料开发、性能优化、制造工艺和系统集成验证等方面实现了100%全流程正向开发，材料性能指标优异，该材料的流动性高于同级别材料15%以上，强塑积高30%以上，达到了国际领先水平。该材料有望在一体式大型压铸车身薄壁结构件、门盖内板、电池包壳体等超大铸件上发挥出重要作用，并在高合汽车的后续车型上大批量采用。
4、湖北新金洋高强韧免热处理压铸铝合金取得突破
2022年1月13日湖北新金洋资源股份公司发布公告，公司在高强韧免热处理压铸铝合金的研发上取得重要突破。新金洋表示，通过合金成分优化设计、原材料精细化预处理、熔体精炼纯净化和变质处理等全流程把控，压铸后合金性能稳定。其中：抗拉强度280MPa、屈服强度130MPa、延伸率13%，各项性能指标优良。目前该产品在公司内部已完成多批次的稳定性验证，并交付客户小批量生产试用。
此次获得突破的高强韧压铸铝合金是新金洋瞄准汽车轻量化市场大型一体化结构件发展趋势的一款拳头产品，有利于进一步扩大压铸铝合金在汽车市场的应用，助力交通领域在安全的前提下节能减排和绿发展。
免热处理高韧性合金不仅仅能够解决大型一体化结构件的变形问题。相对于传统热处理铝合金可以节省生产工序，节约能源，使得车身结构件的成本和性能具有较大优势，并可以减少碳排放(省去零件压铸后的热处理工艺)。随着碳达峰、碳中和逐步被企业提上日程，免热处理强韧化压铸铝合金将会是汽车行业的新宠。
5、特斯拉和国内铸造巨头——力劲科技旗下的意大利老牌大型压铸机厂商IDRA联合研发的9000T压铸机。
2017年意德拉（力劲子公司）发布全球首台5500T压铸机；2019年11月，力劲集团率先发布全球首台锁模力达到6000T的超大吨位压机；2021年3月，意德拉宣布获得全球首个8000T压铸机订单；2021
年4 月，力劲集团发布全球首款9000T压铸机。此外，包括海天，伊之密等压铸机公司均推出7000T 以上压铸机产品，各大压铸机制造企业为压铸技术升级做好了设备储备。
6、2022年2月25日，拓普集团与华人运通高合汽车联合宣布，国内首个基于7200吨巨型压铸机正向开发的一体化超大压铸车身后舱正式量产下线。据拓普科技官方报道：“本次7200T压铸机生产的超大型结构件长宽分别近1700mm和1500mm。这也是目前汽车零部件领域已知最大的一体化铝合金压铸件，实现了15%~20%的减重效果。”
7、广东鸿图：6800T 新能源汽车超大型一体化铝合金压铸结构件试制成功。2022年1月18日，广东鸿图发布公告称公司开发的6800T 新能源汽车超大型一体化铝合金后地板压铸结构件产品于2022 年 1 月17 日成功。该款产品采用自主研发的高强韧免热处理铝合金材料铸制，铸件尺寸约 1 700 mm×1 500 mm×700 mm，浇注重量约100 kg，是目前已知尺寸最大的铝合金高强韧压铸件。一体化结构件的试制成功标志着广东鸿图成为国内首家掌握超大型一体化铝合金结构件压铸生产技术的民族品牌企业，攻克了超大型一体化压铸的产品设计、新材料开发、工艺设计、装备制造等难题，实现了超大型一体化压铸技术的国产自主可控。除此之外，广东鸿图表示未来将在12000T 超级智能压铸单元以及新能源汽车一体化前舱总成、一体化后地板总成和一体化电池托盘等关键核心轻量化部件方面加大研发投入力度，进一步提升核心竞争力，为我国
新能源汽车产业发展做出贡献。
六、车身一体化压铸思考
第一点，大铸件力学性能早期获取问题。现在从产品设计到量产时间越来越短，前期设计评审越来越依赖CAE仿真，大家知道材料参数的准确对各类仿真分析的准确性至关重要，我们目前车身结构件使用的绝大多数金属材料，如钢板、铝板、型材、锻件都是事先通过试板级别的实验测得各类性能数据，用于零部件整车CAE 仿真，具有极高的置信度。但这种做法对大型压铸件是行不通的，目前可能
的做法就是放大设计冗余，加大安全系数。有什么更好的解决方法吗？我认为，目前计算材料科学已经建立了成分-工艺-组织-性能的定量关系，并可以计算出理想条件下铸件的部分力学性能。那么结合我们现在的铸造仿真分析软件，是否可以在模拟凝固冷却后的组织及缺陷，如晶粒大小、枝晶、成份分布、夹杂、偏析、气孔、缩松等基础上，计算出铸件的各类力学性能呢？用以支持我们产品设计的CAE仿真分析。当然，这方面工作也需要材料、模具、压铸工艺的早期介入，但核心还是需要软件能开发出这样的计算功能，并具有足够的精度。
第二点，大铸件成本问题。就单件成本来讲，目前大型一体化铸件不具备成本优势。以中型车后地板为例，大铸件重70KG，以每公斤55元价格计算，单件成本约3850元，而同样部位设计采用传统钢板冲压加焊装，重约100KG，加上各类焊接连接费用，单件总成约2000元。若再考虑模具寿命以及合格率等的差距，则单件价差将更大。但是我对大铸件价格降低还是有信心的，一方面，压铸结构件的价格最近几年开始有了大幅度的下降，随着大量投资的进入，竞争加剧，未来应该还能有一定降本空间。另一方面，从零件功能角度，大铸件许多部位是不需要2-3mm厚度的，期望随着材料铸造性能、压铸装备、工艺水平的提升，壁厚能不能做得更薄，这方面降本的想象空间更大。
第三点，大铸件售后维修问题。前段时间有媒体报道modelY倒车碰撞损坏大铸件，更换费用超过二十万，引发了大众对大铸件售后的担忧。我想特斯拉选择后地板作为大铸件切入点，售后维修问题应该算是一个考量点，毕竟后端维修特别是大修的几率相对要小很多。但如果真的局部损坏要维修了，相短花针茅
比整体更换是不是有更好的解决办法呢？目前铝合金3D打印技术日趋成熟，不少产品的强度延伸率已经达到甚至超过现在的压铸产品，结合合适的焊接方法，如CMT冷金属过渡焊接技术等等，焊接热输入较小，可以较好地避免对原铸件组织性能的影响，可能是一种比较经济可靠的解决方法，值得深入研究。
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七、一体化压铸件的优势和劣势
首先需要指出的是，不要去神话这个产品。一体化铸件仅仅是车身零部件众多设计方案中的一种，也并没有给客户带来新的功能提升，它最大的优势可能在于产品开发周期的缩短和产业链的缩短，高科技的光环。另外一个优点，铸造工艺几乎可以实现任意形状特征的设计，这也使零部件一体化集成化成为可能，这也是现有能实现经济量产规模的其他制造工艺所不具备的。大家注意，优势这里我并没有强调轻量化，因为从专业角度讲，铸铝的重量效率并不高，铝板拼接设计会更轻。
劣势方面，除了前面提到的成本，维修等问题，我想从设计与制造两方面再补充谈谈。从产品设计角度，多片拼接的设计，可选择的材料众多，强度从200-2000MPA，厚度从0.5mm-3mm，有丰富的设计优化空间，以实现重量、成本、性能平衡最优，这方面一体化压铸件显然是无法做到的。还有个显而易见的问题就是相比多件金属拼接的设计，大铸件的设计变更成本会很高，这个虽然会随着CAE仿真能力的提升而有所缓解，设计变更成本更高是肯定的。
从产品制造角度讲，压铸过程也要比传统冲压复杂难得多，这个问题可以这么来理解，冲压过程变化的主要是形状，从平板到零件，性能基本是不变的。而压铸过程变的不仅是形状，组织和性能也发生了质的变化，并且主要是发生在几秒凝固冷却时间内，这种极短时间内微观组织的变化，让我们这些以宏观尺度来解决问题的工程师感到非常痛苦，好比我们今天对付这个病毒，我们能上天入地，能建三峡大坝，但小小的微生物却让我们头疼万分。
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