沃爾沃下一代電動車將采用一體化壓鑄后底板零部件

工程師們正在研制制造底盤部件的巧妙工藝，整個車身部件和鋁制平臺的新設(shè)計開始以全新面貌不斷吸引著人們的注意。這是否意味著，輕金屬的下一個春天即將來臨？

近日，沃爾沃宣布將使用鋁壓鑄工藝生產(chǎn)下一代電動汽車的整個車身部件，并為此在其位于Torslanda的瑞典主要工廠投資大量資金。這既可以看作是沃爾沃公司在鋁材料開發(fā)方面邁出的堅實(shí)一步，也是它在輕量化和車身結(jié)構(gòu)方面開拓新領(lǐng)域的象征。如今，沃爾沃作為除特斯拉之外的又一個重量級的傳統(tǒng)OEM，它將采用一個新的方法作為嘗試和測試板外殼結(jié)構(gòu)方法的替代。

在特斯拉環(huán)境中被稱為gigacasting的工藝，沃爾沃稱之為megacasting。這個工藝主要采用專用鋁合金在高壓力下生產(chǎn)整個車身部件，目的是擺脫鋼結(jié)構(gòu)中常見的多個部件構(gòu)造，并且減少車身制造過程中的工序和運(yùn)用的機(jī)器人數(shù)量，同時實(shí)現(xiàn)減輕電動汽車重量的目標(biāo)。

這是否真的會在商業(yè)管理和減重方面帶來優(yōu)勢還有待觀察。然而，正如慕尼黑工業(yè)大學(xué)沃爾克教授在接受《汽車生產(chǎn)》雜志采訪時所說，在車身制造方面，鋁壓鑄可以在一些有針對性的綠地項目中大展身手。鋁首次在底盤部件方面取得了職業(yè)進(jìn)展。一段時間以來，諸如鍛造的鋁變形合金或低硅含量的韌性鑄造鋁合金等材料已被用于減輕轉(zhuǎn)向節(jié)、叉骨或車輪架的重量，這些材料以前是由鑄鐵或鍛鋼制成的。

鋁加工中的長切屑問題

在底盤件加工領(lǐng)域，正如精密和切削工具制造商瓦爾特公司所知，鋁合金的加工速度與傳統(tǒng)鑄鐵或鋼材料完全不同，需要使用不同的加工策略。瓦爾特公司的運(yùn)輸部組件和項目經(jīng)理法比安·胡畢內(nèi)認(rèn)為，在鋁加工中，長切屑是一個主要的風(fēng)險因素。此外，在刀具的切削刃上會迅速形成堆積的邊緣，隨即很快就會變得難以保持規(guī)定的配合尺寸和表面質(zhì)量的公差。

用于錐形座孔的混合工具被用于底盤部件（圖片來自瓦爾特公司）

根據(jù)胡畢內(nèi)的說法，全孔是特別具有挑戰(zhàn)性的。雖然預(yù)鍛的凹槽通常是在輪轂上鉆孔，但較小的孔，例如在叉骨上，則是在整個材料上鉆孔。根據(jù)這位來自德國圖賓根的刀具專家的說法，這不僅僅需要簡單地鉆孔，還必須應(yīng)用確定的平面或倒角。在這一說法的基礎(chǔ)上衍生出了最多達(dá)五個的加工步驟。但專家們很快以混合工具的形式找到了一個解決方案，只需要一個刀體就可以實(shí)現(xiàn)不同的加工步驟。

可鍛造和熱硬化的含有鎂和硅的變形鋁合金對切削刃的要求特別高。此外，鍛造鋁合金會形成長切屑甚至流動切屑。根據(jù)瓦爾特公司的說法，這些切屑會嚴(yán)重危及加工過程的順利進(jìn)行。因此，為鋁加工開發(fā)的可轉(zhuǎn)位刀片具有特殊的幾何形狀和涂層。在HiPIMS涂層（代表：高功率脈沖磁控濺射）的幫助下，目的是提供一個極其光滑和無液滴的表面，并防止堆積邊緣形成。作為一個成功案例，瓦爾特公司的刀具專家談到一個客戶在鉆孔階段使用直徑為50毫米的混合刀具在叉骨上鉆孔時，能夠在0.11毫米的旋轉(zhuǎn)下達(dá)到1300多米/分鐘的切削速度。

寶馬加強(qiáng)在鋁模具方面的競爭力

另一項工具創(chuàng)新是來自于寶馬公司。具體來說，寶馬位于德國蘭茨胡特輕金屬鑄造廠的專家們提出了一種多板模具技術(shù)，該技術(shù)有望在加工過程中減少二氧化碳，并在查看鑄件時減輕重量。"隨著在多板模具技術(shù)中通過直接澆口開發(fā)新的澆口和脫模系統(tǒng)，在壓鑄過程中可以實(shí)現(xiàn)從功能而非流道方面優(yōu)化的部件設(shè)計。此外，在功能性能不變的情況下，部件的重量可減少20%，"蘭茨胡特輕金屬鑄造廠的工具制造、維護(hù)和預(yù)開發(fā)主管克勞斯·薩默爾介紹說。

利用寶馬蘭茨胡特公司開發(fā)的多模板技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)向模腔開放多個進(jìn)料通道（圖片來自寶馬集團(tuán)）

該工藝的改進(jìn)使得材料在產(chǎn)品設(shè)計中的使用能夠得到優(yōu)化，并以重量中性的方式轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸寂欧帕扛偷暮辖?。寶馬公司表示，蘭茨胡特鑄造廠的現(xiàn)有設(shè)施將來也可用于鑄造結(jié)構(gòu)件。此外，寶馬專家還談到了在生產(chǎn)和利用階段對二氧化碳排放的可持續(xù)優(yōu)化。位于蘭茨胡特的寶馬廠區(qū)的輕金屬鑄造廠是下巴伐利亞州部件廠的最大生產(chǎn)區(qū)，主要生產(chǎn)輕金屬發(fā)動機(jī)、底盤和車身結(jié)構(gòu)鑄件。僅在2021年，該團(tuán)隊就生產(chǎn)了310萬個鑄件，總重量近67,000噸。

Polestar 5有一個膠接的鋁制平臺

沃爾沃公司的電動性能品牌正在為新的Polestar 5車型全力以赴地使用鋁材料。這家瑞典公司最近宣布，這款四門電動GT將擁有一個全新的、由膠接鋁制成的定制平臺，預(yù)計將提供性能和環(huán)境優(yōu)勢。Polestar說，這樣的系統(tǒng)幾乎從來沒有在不影響質(zhì)量的情況下用于大規(guī)模生產(chǎn)汽車。來自英國考文垂的英國研發(fā)團(tuán)隊現(xiàn)在已經(jīng)為這家OEM開發(fā)了一種可用于生產(chǎn)且速度更快的制造工藝，其中車身和平臺都是一起制造的。

“底盤和車身是一起設(shè)計的，”Polestar英國研發(fā)部車輛工程主管斯威夫特解釋道。許多外部和內(nèi)部的面板都是作為整體結(jié)構(gòu)的一個組成部分而被膠接的。在生產(chǎn)過程中，使用了各種類型的鋁和制造方法。其中涉及一些知識產(chǎn)權(quán)問題，因此無法透露更多信息。但這位開發(fā)部負(fù)責(zé)人透露："膠接鋁的結(jié)構(gòu)有幾個優(yōu)點(diǎn)。最重要的兩點(diǎn)是，我們可以減輕重量和提高剛度"。

通過像Polestar 5那樣的定制鋁制平臺，鋁在汽車制造中的作用正獲得新的關(guān)注

目前，斯威夫特只對平臺和流程進(jìn)行具體說明，以使其能夠更容易地建立原型并更早地開始物理測試。“這使我們有更多的時間來優(yōu)化并與我們的虛擬模型進(jìn)行性能匹配，我們可以縮短生產(chǎn)時間”。他補(bǔ)充道，早期原型所需的模具比傳統(tǒng)鋼平臺的類似模具更便宜、更有效。這節(jié)省了成本，并使原型的生產(chǎn)速度大大加快。

Polestar 5的白車身據(jù)說也比小級別車輛的重量更輕，并提供雙門的抗扭剛性。當(dāng)被問及鋁制系統(tǒng)易于維修和回收的問題時，斯威夫特說：“這就是為什么我們在最近發(fā)布的Polestar O2概念車中加入了控制回收成分的新方法，并提高了金屬部件的可回收性。”因此，整個底盤使用了不同等級的鋁。不同等級的產(chǎn)品都有標(biāo)簽，這樣有利于幫助它們被更有效地回收并保持其特性。

斯威夫特對進(jìn)一步的量化聲明諱莫如深：“目前，我們不能公布有關(guān)投資和計劃單位數(shù)量的任何細(xì)節(jié)。”在未來幾個月，該團(tuán)隊將從目前的280名工程師增加到約500名，屆時他們將在提高研發(fā)能力方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

原文來自：輕量化技術(shù)網(wǎng)，《壓鑄周刊》合作伙伴