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方面邁出的堅實一步，也是它在輕量化和車身結構方面開拓新領域的象征。如今，沃爾沃作為除特斯拉之外的又一個重量級的傳統OEM，它將采用一個新的方法作為嘗試和測試板外殼結構方法的替代。

在特斯拉環境中被稱為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整個車身部件，目的是擺脫鋼結構中常見的多個部件構造，并且減少車身制造過程中的工序和運用的機器人數量，同時實現減輕電動汽車重量的目標。

這是否真的會在商業管理和減重方面帶來優勢還有待觀察。然而，正如慕尼黑工業大學沃爾克教授在接受《汽車生產》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進展。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向節、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。瓦爾特公司的運輸部組件和項目經理法比安·胡畢內認為，在鋁加工中，長切屑是一個主要的風險因素。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定的配合尺寸和表面質量的公差。

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）

根據胡畢內的說法，全孔是特別具有挑戰性的。雖然預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，還必須應用確定的平面或倒角。在這一說法的基礎上衍生出了最多達五個的加工步驟。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現不同的加工步驟。

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。根據瓦爾特公司的說法，這些切屑會嚴重危及加工過程的順利進行。因此，為鋁加工開發的可轉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毫米的旋轉下達到1300多米/分鐘的切削速度。

寶馬加強在鋁模具方面的競爭力

另一項工具創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，該技術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中通過直接澆口開發新的澆口和脫模系統，在壓鑄過程中可以實現從功能而非流道方面優化的部件設計。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、維護和預開發主管克勞斯·薩默爾介紹說。

利用寶馬蘭茨胡特公司開發的多模板技術，可以實現向模腔開放多個進料通道（圖片來自寶馬集團）

該工藝的改進使得材料在產品設計中的使用能夠得到優化，并以重量中性的方式轉變為二氧化碳排放量更低的合金。寶馬公司表示，蘭茨胡特鑄造廠的現有設施將來也可用于鑄造結構件。此外，寶馬專家還談到了在生產和利用階段對二氧化碳排放的可持續優化。位于蘭茨胡特的寶馬廠區的輕金屬鑄造廠是下巴伐利亞州部件廠的最大生產區，主要生產輕金屬發動機、底盤和車身結構鑄件。僅在2021年，該團隊就生產了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，預計將提供性能和環境優勢。Polestar說，這樣的系統幾乎從來沒有在不影響質量的情況下用于大規模生產汽車。來自英國考文垂的英國研發團隊現在已經為這家OEM開發了一種可用于生產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計的，”Polestar英國研發部車輛工程主管斯威夫特解釋道。許多外部和內部的面板都是作為整體結構的一個組成部分而被膠接的。在生產過程中，使用了各種類型的鋁和制造方法。其中涉及一些知識產權問題，因此無法透露更多信息。但這位開發部負責人透露："膠接鋁的結構有幾個優點。最重要的兩點是，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注

目前，斯威夫特只對平臺和流程進行具體說明，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化并與我們的虛擬模型進行性能匹配，我們可以縮短生產時間”。他補充道，早期原型所需的模具比傳統鋼平臺的類似模具更便宜、更有效。這節省了成本，并使原型的生產速度大大加快。

Polestar 5的白車身據說也比小級別車輛的重量更輕，并提供雙門的抗扭剛性。當被問及鋁制系統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。不同等級的產品都有標簽，這樣有利于幫助它們被更有效地回收并保持其特性。

斯威夫特對進一步的量化聲明諱莫如深：“目前，我們不能公布有關投資和計劃單位數量的任何細節。”在未來幾個月，該團隊將從目前的280名工程師增加到約500名，屆時他們將在提高研發能力方面發揮關鍵作用。

原文來自：輕量化技術網，《壓鑄周刊》合作伙伴