如何突破一体化压铸和模具加工的瓶颈？

近年来，我国新能源汽车产业蓬勃发展，势头强劲。据中国汽车工业协会数据，2024年，我国新能源汽车产销分别完成1288.8万辆和1286.6万辆，同比分别增长34.4%和35.5%，新能源汽车新车销量达到汽车新车总销量的40.9%，较2023年提高9.3个百分点。这一连串的数字背后，是新能源汽车行业蓬勃发展的生动写照。

在新能源汽车快速发展的浪潮中，轻量化铸造成为了大势所趋，“一体化压铸”技术更是迎来了前所未有的发展机遇。与此同时，压铸模具在制造过程中面临着诸多挑战，如制造周期长、成本高、风险大以及生产线上维修时间短等瓶颈问题。

如何突破这些瓶颈，推动压铸行业的持续创新和发展？

宁波作为模具之都，有着4000多家模具厂，20万从业人员，模具的产值占全国21%，是宁波值得骄傲的传统优势产业。北仑凭借独特的地理位置，成为压铸模具产业重镇。在此背景下，由宁波市模具行业协会、宁波北仑压铸模具行业协会与荣格工业传媒共同主办的第五届“浙江商会周”汽车压铸技术及发展论坛召开。本期特别报道，我们撷取会议上嘉宾精彩分享的片段整理成文，以期他们的经验分享能与产业界的同仁们碰撞出新的思维火花。

后特斯拉时代，车企的一体化压铸技术有何创新？

一体化压铸起源很早，要追溯到2003年，不过彼时新能源汽车还没有发展起来， 一体化压铸技术也经历了发展困惑期和发展沉默期。到了2021年，特斯拉一体化压铸技术的应用实现后地板一体压铸，零件从79个变成1个，整体重量减轻30%，随后蔚小理、极氪等诸多车型开始使用这一技术，奇瑞也发布了领先的CTB电池车身一体化技术。

随着特斯拉和其他厂商的引领，一体化压铸技术逐步在汽车制造中得到广泛应用，特别是在车身部件的一体化和高集成度方面，技术的优势在于减少了零部件数量并提升了车身的整体强度与轻量化性能。

国家政策明确将节能与新能源汽车列为十大重点发展领域之一，但新能源汽车的续航里程、充电时间和便利性制约了其发展，如何提升续航里程？车身轻量化是一种解法。奇瑞新能源汽车股份有限公司压铸工艺总工程师肖榕表示，同等刚度情况下，型材结构比薄板减重20%。同时，双压射技术验证开发、万吨双压射整体车身一体化底板开发等一体压铸的技术路线有效减轻车身重量。

“特斯拉的一体压铸模式不可复制，需要极致成本创新技术。奇瑞与力劲、广澄模具联合开发的全球首创万吨双压射成型技术以及与适创科技联合开发的全球首款双料筒异步压射仿真系统有望推动铝钢同价，并且推动一体化压铸技术的发展。”肖榕表示道。

重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司冲压工程部副部长江庆顺分享了赛力斯在开发大型车身压铸件中的经验，重点介绍了如何解决集成度、质量控制、成本平衡和制造难度等挑战。具体来说，压铸件的一体化设计可以将多个零部件合并成一个大零件，从而提高结构强度、减少重量并简化生产工艺。比如，赛力斯在其问界M9车型中采用了约10个大型压铸件，集成度达到了90%，显著提升了车身的NVH性能和整体强度。

然而，一体化压铸技术的广泛应用也面临着一系列挑战，尤其是在效率、质量和成本控制方面。大规模压铸零件的生产不仅需要巨额的设备投入，还面临着高质量标准和复杂后处理工序的压力。江庆顺指出，虽然铝合金压铸在轻量化和强度提升上具有优势，但如何平衡技术投入与成本是关键问题，且大批量生产时的模具维护和质量控制尤为重要。

为了解决这些问题，赛力斯采用了仿真技术进行多学科分析，优化了零部件设计，并通过改进工艺路线来降低成本和提高生产效率。此外，江庆顺还介绍了在材料和模具方面的创新尝试，如使用热处理和免热处理铝合金材料，以及改进模具换装技术，以提升生产线的效率和降低停产损失。

总体而言，尽管一体化车身压铸技术带来了显著的集成优势，但其在应用中的挑战不可忽视。为了实现更高效、更低成本的量产，行业内需要在技术研发、材料选择和工艺优化等方面不断创新和突破。

汽车轻量化，镁合金材料“出圈”

双碳政策、绿色环保、技术进步的发展要求，“节能、减排、燃油经济性”越来越成为广泛关注的话题，轻量化发展适用油、电整个汽车领域。电动车的发展在极速推进轻量化进程，其中最大一个问题就是电动车应用的充电焦虑和续航里程焦虑。

据宁波力劲科技有限公司项目负责人刘稳介绍，整个汽车大的零部件中，座椅的重量前后排加起来能够占到6%-7%左右，随着未来汽车座椅功能的复杂化发展，重量占比还会增加。汽车座椅减重需求迫切。有机构统计，骨架占座椅的重量最多，因此座椅骨架减重是实现座椅减重的关键技术路径。目前座椅骨架应用的材料主要包含几类：高强钢、镁合金、铝合金、工程塑料、碳纤维等。其中，镁合金在汽车零部件的应用部件多为壳体件与支撑件，成型技术主要为铸造与压铸。

他介绍了新型半固态镁合金成型技术TPI的一些优势：相较于压铸成型方法，整体性能性能提升18%左右。“汽车座椅轻量化技术需求迫切，采用传统冲压+焊接的生产技术，轻量化发展遇到技术瓶颈。采用镁合金一体化成型技术生产汽车座椅骨架具有明显轻量化优势，且具有明显经济性。TPI半固态镁合金成型技术具有投资低、生产灵活、成品性能优异等技术优势，用于座椅骨架、副车架等汽车关键安全件的开发具有明显技术优势。”刘稳总结道。

镁的密度仅为铝的2/3，钢的1/4，比强度优于铝合金和钢，具备良好的铸造性和切削加工性，适合复杂零部件的制造。宁波市模具行业协会常务副会长兼秘书长/宁波大榭开发区天正模具有限公司董事长张小岩指出，镁合金的广泛应用正推动汽车轻量化技术的快速发展，其在温室气体减排方面的潜力远超过铝合金，为行业提供了更加可持续的解决方案。

同时，国家政策对镁合金行业的支持力度也在不断加大，包括财政资金、技术支持和市场准入等方面。国内企业通过技术创新和工艺改进，提高生产效率，降低成本，进一步提升产品质量和竞争力。新型镁合金材料的研发突破，尤其是在耐腐蚀性、耐热性和高强度方面，为汽车行业提供了更广泛的选择。

张小岩建议，未来应进一步加强镁合金研发中的国际合作，推动更先进的技术和标准的制定，以确保中国在全球汽车轻量化材料领域的领导地位。

压铸件质量，模具至关重要

据宁波市优美屹科技有限公司总经理陈九戬介绍，压铸成本主要集中在机器、人员、原料熔炼、模具、工艺参数、机加工、后处理等。模具因素和工艺参数因素对于成本的影响不容忽视。

此外，他还着重介绍了多种影响压铸件质量的内部缺陷和外部缺陷，以及压铸过程中客户普遍存在的痛点：浇口位置型芯冲蚀、模具过早龟裂，有些位置无法正常加水割镶、产品壁厚局部偏厚等频繁粘铝等等。“产品拉伤、变形、粘模卡模、涨型飞铝、起皮、尺寸不良等缺陷会增加喷涂用量，浪费资源，并且会延长生产周期，生产不稳定增加诸多成本。浇道设计是否合理直接影响产品质量、合格率及生产稳定性，最终影响交货。”他总结道。

宁波旭升集团股份有限公司模具设计部总监周迪波还介绍了大型压铸模具的制造要点：在设计方面，壁厚、顶杆和加强筋的布置、进浇口位置是关键，可确保产品强度和成型精度；壁厚均匀可避免铸件变形和成本增加，而加强筋则在不增加重量的情况下提升强度；模具设计还需要关注真空系统、冷却平衡与材料优化，增设渣包和溢流槽来排除杂质和气体，延长模具寿命。配合精密模拟分析，可以有效提升成型质量和效率。

“当前，压铸机吨位已达16000吨，产品尺寸突破2米。主要产品类别包括车身一体化部件和电池包/储能箱体：车身一体化部件外形大、结构复杂、易变形，需具备较高机械性能；电池包和储能箱体结构相对简单，但需高气密性和高平面度以确保性能。”周迪波介绍道。除了压铸机，大型一体化压铸还会用到大型五轴轴深孔钻、大型CNC加工中心、大型慢走丝线切割、大型双头电火花机、大型三坐标测量机、智能光学追踪3D扫描仪等设备和仪器。

除了压铸设备，模具的材料对零部件质量也有着至关重要的影响。博乐特殊钢（上海）有限公司压铸应用经理高航分享了模具失效机理：热疲劳/龟裂、贯穿开裂、磨损、腐蚀&粘模、塑性变形等常见失效受到材料和热处理工艺的影响，高压压铸中可通过选择“正确”的材料来提升生产效率。在整个工具/模具制造过程中特别注意压铸生产工况，尤其是温度管理，基于压铸生产工况匹配合适的工模具钢材料可以满足客户对模具寿命等方面的要求。

3D打印，为压铸行业解锁新机遇

新质生产力这一话题从被提出以来，就成为制造领域热门的话题，而3D打印正是新质生产力的代表之一。对于模具行业来说，当前也面临着诸多挑战，例如降本增效、提高模具质量、拓宽设计自由度、清洁化智能化生产等，那么3D打印对模具行业有哪些助力呢？

湖南华曙高科技股份有限公司金属加工应用中心负责人唐璟分享了华曙高科面向压铸行业从设备、材料到服务的全套3D打印解决方案，以及公司在国内外的大量成功应用案例。华曙高科认为，金属3D打印一体压铸模具镶件，可以减少脱模剂、减少粘膜，加速冷却、高效顶出，稳定尺寸、减少变形；金属3D打印压铸模具分流锤，可以减少卡充头、避免料饼爆料、加速顶出。

“金属3D打印可助力大部分注塑、压铸模具快速冷却优化，但从成本和时间上考虑，模具整体打印尚不适合，更适合金属3D打印技术的是部分镶件、模仁等。金属3D打印的模具工件是开粗件，一般需要进行二次精加工。初始打印的尺寸精度为±0.2mm，表面粗糙度为Ra8-12，通常打印时会预留0.8mm余量以便做二次精加工，精加工方法和传统模具钢无差别。”唐璟表示。

凯奔三维是国内最早推动金属3D打印模具产业化应用的专业团队之一，专注工业3D打印应用已有14年，其中3D随形冷却模具/排气应用8年，是国内为数不多的同时具备丰富模具经验和SLM金属3D打印应用经验的团队之一。

广东凯奔三维科技有限公司总经理张磊详细介绍了SLM（选择性激光熔化）金属3D原理和流程、金属3D打印模具用法及材料并且进行了压铸模3D打印案例分析。“SLM是目前用于模具3D打印的成熟技术，致密性好、硬度高、拥有良好的导热率以及易于后加工。3D打印压铸模寿命与打印材料、模具结构、使用工况都强相关，通常首件不保寿命，复制模可保证寿命。”张磊总结道。

写在最后

当前，汽车压铸技术正稳步迈向更高效、更环保、更智能的新纪元，而新能源汽车的蓬勃发展，无疑为这一领域注入了新的活力，同时也带来了前所未有的挑战与宝贵机遇。在新材料探索、新工艺创新、以及高端设备研发等多个维度上寻求突破，实现汽车部件的轻量化，提升能源利用效率，并大幅度降低排放，已成为业界亟待解决的核心议题。

然而，我们必须清醒地认识到，尽管国内模具企业在技术和质量上取得了显著进步，但与欧美同行相比，综合竞争力仍存在提升空间。尤为严峻的是，随着企业经营成本的攀升、利润空间的紧缩，以及市场环境的日益复杂多变，国内模具企业正面临前所未有的转型压力。在此背景下，企业亟需深刻反思并加速推进产业模式、经营管理及装备水平的全面转型升级，以创新驱动发展，以效率赢得未来。

相信未来，通过不懈的努力与创新，国内模具企业定能缩小与国际先进水平的差距，甚至在某些领域实现超越。在新能源汽车浪潮的推动下，汽车压铸技术将迎来更多突破，不仅促进产业的绿色转型，更为全球可持续发展贡献中国智慧与中国力量。

来源：荣格-《国际汽车设计及制造》

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