鋼鐵行業(yè)和鋁行業(yè)正在展開(kāi)一場(chǎng)新的選材之戰(zhàn)，這場(chǎng)爭(zhēng)鳴可能會(huì)決定在下一個(gè)設(shè)計(jì)周期中哪一方將主導(dǎo)電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)。鋼鐵公司感受到了鋁材應(yīng)用所帶來(lái)的新熱潮，正積極采取行動(dòng)捍衛(wèi)其作為車(chē)身結(jié)構(gòu)首選材料的統(tǒng)治地位。它們的目標(biāo)甚至還包括征服目前由鋁型材主導(dǎo)的電動(dòng)汽車(chē)電池箱市場(chǎng)。鋼鐵公司的高管看好他們的新技術(shù)和在這兩處陣地上取勝的方法。

鋼鐵巨頭安賽樂(lè)米塔爾公司執(zhí)行副總裁布拉德?戴維（Brad Davey）說(shuō)：“如今，許多汽車(chē)制造商都在談?wù)摳邏鸿T鋁(HPDC)，尤其是用于BEV純電汽車(chē)的高壓鑄鋁?！辈祭?戴維在最近于密歇根州諾維舉行的2024鋼鐵設(shè)計(jì)大會(huì)（GDIS）上發(fā)表主題演講后接受了媒體的采訪，他承認(rèn)這家HPDC行業(yè)的佼佼者由于具有整合零件和簡(jiǎn)化制造的潛力，因此尤其適合投身“滑板”電動(dòng)汽車(chē)平臺(tái)。他說(shuō)：“最終的好處是節(jié)省裝配線的資本支出，尤其是對(duì)電動(dòng)汽車(chē)公司而言?！?

他繼續(xù)說(shuō)道：“如果能通過(guò)使用一個(gè)大型鑄件來(lái)減少地板面積和裝配線上焊接機(jī)器人的數(shù)量，那么與傳統(tǒng)工藝相比，這將是一個(gè)極具吸引力的解決方案?！?

千兆鑄件由特斯拉率先在Model Y上采用，其設(shè)計(jì)目的是最終將純電汽車(chē)的整個(gè)車(chē)身底部組裝成一個(gè)鋁制部件。Model Y采用前后兩個(gè)鑄件，與鋼或鋁制的電池箱連接。這種工藝的潛在優(yōu)勢(shì)引發(fā)了整個(gè)行業(yè)的興趣，尤其是IDRA、LK Group、Buhler和Yizumi等模具供應(yīng)商。2023年底，通用汽車(chē)收購(gòu)了位于密歇根州利沃尼亞的工裝與設(shè)備國(guó)際公司(TEI)，該公司是鑄造模具技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)。通用汽車(chē)的工程師們正通過(guò)應(yīng)用TEI專(zhuān)業(yè)技術(shù)，為今年晚些時(shí)候推出的凱迪拉克Celestiq的大型車(chē)底鑄件制作原型并進(jìn)行驗(yàn)證。

盡管最近有報(bào)道稱(chēng)，特斯拉有意暫緩使用業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的單一車(chē)底鑄件生產(chǎn)低成本Model 2，但鋼鐵制造商依然擔(dān)心中國(guó)主機(jī)廠會(huì)使用千兆鋁鑄件來(lái)推動(dòng)更為激進(jìn)的新型電動(dòng)汽車(chē)架構(gòu)。據(jù)S&PGlobal報(bào)道，中國(guó)正在開(kāi)發(fā)12,000至16,000噸級(jí)的大型HPDC機(jī)器。

大件鑄造的缺點(diǎn)

鋼鐵巨頭們均認(rèn)為，大鑄件的發(fā)展沒(méi)想的那么快。安賽樂(lè)米塔爾的布拉德?戴維強(qiáng)調(diào)了千兆鑄造的劣勢(shì)：“首先，零件成本較高。如果不通過(guò)節(jié)省制造成本來(lái)抵消零件成本，那么最終的設(shè)計(jì)成本會(huì)更高，或者成本得不到改善?！彼f(shuō)：“大鑄件良品率、高昂的模具成本及相關(guān)缺陷、為延長(zhǎng)模具壽命所做的嘗試以及（鑄件）開(kāi)裂等問(wèn)題也是層出不窮?！彼€提到了鑄件的碰撞能量吸收特性，并質(zhì)疑主機(jī)廠是否有能力像傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)那樣快速有效地更新/改變車(chē)身外觀造型。

據(jù)布拉德?戴維介紹，過(guò)去的鋁制解決方案一般情況下重量較輕，但與最佳的鋼制解決方案相比，鋁制解決方案沒(méi)有什么優(yōu)勢(shì)。他說(shuō)在許多情況下，優(yōu)化大型壓鑄件的模流需要增加壁厚和更大/更重的模具。他還談到大型壓鑄件在發(fā)生交通事故后很難修復(fù)，這將導(dǎo)致汽車(chē)保險(xiǎn)費(fèi)用增加。

布拉德?戴維報(bào)告說(shuō)，一些主機(jī)廠正在討論是否需要重新設(shè)計(jì)汽車(chē)的負(fù)載路徑，以避免損壞昂貴的大型壓鑄件，這引起了GDIS觀眾的會(huì)心一笑。因?yàn)樗F(xiàn)場(chǎng)調(diào)侃道：“如果說(shuō)保證BEV車(chē)內(nèi)乘客和電池安全的挑戰(zhàn)還不夠大，那現(xiàn)在您還得保護(hù)壓鑄件?！?

鋼鐵的多部件解決方案

布拉德?戴維和其他鋼鐵業(yè)高管認(rèn)為，“最佳鋼鐵解決方案”可抵御鋁材對(duì)市場(chǎng)份額的紛爭(zhēng)。這種信心源自20世紀(jì)80年代鋼鐵業(yè)的創(chuàng)新和研發(fā)覺(jué)醒，當(dāng)時(shí)鋼鐵業(yè)反擊了塑料車(chē)身面板的挑戰(zhàn)。更輕、更強(qiáng)的新型高強(qiáng)度、先進(jìn)高強(qiáng)度和高強(qiáng)度低合金產(chǎn)品相應(yīng)問(wèn)世，加上新的制造工藝、協(xié)同設(shè)計(jì)服務(wù)和成本優(yōu)勢(shì)，抑制了鋁密集型車(chē)身的發(fā)展。

即使在2012年福特的F系列車(chē)型采用輕金屬之后，鋼材在普通汽車(chē)中的比重仍然超過(guò)50%。美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)（American Iron and SteelInstitute）首席執(zhí)行官凱文?登普西（Kevin Dempsey）在GDIS會(huì)議上指出，75%的現(xiàn)代合金鋼都是在過(guò)去20年中開(kāi)發(fā)出來(lái)的；目前有超過(guò)3500種鋼材可供選擇。

在汽車(chē)主機(jī)廠駐場(chǎng)工作的鋼鐵制造商工程師們正在利用這些鋼材組合，并量身打造焊接坯料、新型制造技術(shù)以及布拉德?戴維所說(shuō)的“多部件解決方案”，擴(kuò)大鋼材在電動(dòng)汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，拿下電池外殼業(yè)務(wù)，并從整體上改善電動(dòng)汽車(chē)的成本結(jié)構(gòu)。

布拉德?戴維說(shuō)鋼鐵行業(yè)分析顯示，在高強(qiáng)度鋼使用率最高的10種汽車(chē)中，有9種是電動(dòng)汽車(chē)。電動(dòng)汽車(chē)對(duì)激光焊接、沖壓硬化鋼的采用率，比混合動(dòng)力汽車(chē)和燃油車(chē)高出50%。

“我們正在贏回電池箱的業(yè)務(wù)?！彼f(shuō)，“幾乎所有的主機(jī)廠都在與我們或其他同行公司討論如何在電池結(jié)構(gòu)中使用鋼材。一家北美主機(jī)廠告訴我們，他們未來(lái)的電池組結(jié)構(gòu)將是100%鋼材或鋼材密集型方案?！?

布拉德?戴維還談到競(jìng)爭(zhēng)是好事。他的觀點(diǎn)與GDIS的業(yè)界同仁不謀而合，“競(jìng)爭(zhēng)對(duì)我們大家都有好處”。他在主題演講的最后還提出了一個(gè)忠告：中國(guó)當(dāng)前采用這些鋼鐵解決方案的速度大約是西方國(guó)家的兩倍。