자동차 산업은 약 40년을 주기로 제조업 혁명을 겪고 있으며, 현재의 새로운 혁명은 테슬라가 주도하고 있습니다. Ford의 조립 라인 생산부터 Toyota의 린 생산, Volkswagen의 플랫폼 기반 모듈 생산에 이르기까지 각 자동차 생산 혁명의 리더는 후속 시장 경쟁에서 분명한 이점을 갖게 될 것입니다. 두 가지 중요한 기술 혁신인 4680CTC와 통합 다이캐스팅을 통해 Tesla는 자동차 산업에서 새로운 제조 혁명을 주도하고 있습니다.
- 4680CTC: 배터리 팩이 차체에 통합되어 시트에 직접 연결됩니다. 높은 수준의 통합으로 차량 중량은 10% 감소하고, 항속거리가 14% 증가하며, 부품 수는 370개 감소, 단가는 7% 감소, 단위 투자는 8% 절감됩니다. 현재 4680CTC는 텍사스주 오스틴 공장에서 양산 중이다.
- 통합 다이캐스팅: Model Y 통합 다이캐스트 후면 바닥이 부품 수를 70개에서 1개에서 2개로 줄인 후 기술 적용이 계속 확대되었습니다. 텍사스 오스틴 공장의 현재 솔루션은 전면 및 후면 바닥 부품 수를 171개에서 2개로 줄이고, 용접 지점 수를 1,600개 이상 줄일 수 있습니다.
통합 다이캐스팅에 대한 새로운 세력과 기존 OEM의 후속 조치:
새로운 세력:
- NIO는 Wencan Co., Ltd.와 손을 잡고 ET5용 통합 다이캐스트 후면 서브프레임을 채택합니다.
- Xpeng Motors는 Guangdong Hongtu와 손을 잡고 6800T 섀시의 통합 구조 부품을 출시합니다.
- Gaohe Automobile은 Tuopu Group과 손을 잡고 통합형 초대형 다이캐스트 차체 리어 캐빈을 출시하여 무게를 15~20% 줄였습니다.
전통적인 OEM:
- 메르세데스-벤츠가 세계 최신 과학 연구 성과인 VISION EQXX를 출시합니다. 차체 후면부의 강성이 대폭 개선돼 무게도 15-20% 감소할 것으로 예상된다.
- 볼보는 통합 다이캐스팅을 포함한 새로운 기술과 제조 공정을 도입하기 위해 스웨덴 공장에 100억 스웨덴 크로나를 투자할 예정입니다.
스케이트보드 섀시는 CTC 및 통합 다이캐스팅의 중장기 발전을 위한 중요한 원동력이 되었습니다. 스케이트보드 섀시는 현재 자동차 산업에서 가장 중요한 혁명적 기술 중 하나입니다. 관련된 기술에는 비내력 본체, 와이어 제어 섀시, 통합 전기 구동 시스템 및 고도로 통합된 지능형 모듈이 포함됩니다. 또한 제한된 공간에서 전원 배터리의 질량/부피 에너지 밀도를 개선하는 것은 CTC 배터리 시스템 통합 솔루션과 매우 일치합니다. 고도 통합 후 섀시 구조는 더욱 복잡해지고 통합 다이캐스팅은 섀시 기술 개선 요구를 더 잘 충족할 수 있습니다.
신에너지 차량의 중량 증가와 항속거리 증가로 인해 경량 차량의 개발이 불가피해졌습니다. 동급 내연기관차와 비교해 순수 전기 모델의 무게는 약 +19~32%, 플러그인 하이브리드 모델의 무게는 약 +12~18%이다. 에너지 효율 향상과 항속거리 확장을 위해 신에너지 자동차의 경량화 개발은 불가피해졌습니다.
알루미늄 합금이 가장 비용 효율적이며 고압 다이캐스팅이 더 효율적입니다. 철을 알루미늄으로 대체하면 차체 무게를 약 1/3 정도 줄일 수 있지만, 알루미늄 금속은 열전도율이 높아 용접 성능 저하, 전극 표면의 산화물층에 의한 전극 오염 등의 문제가 발생하기 쉽습니다. 합금 표면; 열팽창 계수가 높으면 부품의 큰 변형이 쉽게 발생할 수 있습니다. 고압 다이캐스팅은 효율성이 높고 가공 부품의 벽 두께가 얇습니다. 알루미늄 합금에 적합한 효율적인 가공 기술입니다. 일체형 다이캐스팅은 고압 다이캐스팅을 기반으로 합니다. 생산된 부품에는 추가적인 내부 연결이 필요하지 않으며 공정이 크게 단축됩니다. 또한, 다이캐스팅 스크랩의 재료 활용률은 90%에 달하며 이는 스탬핑 및 용접 강체의 60%-70%보다 훨씬 높습니다.
자동차 일체형 다이캐스팅의 적용 범위가 더욱 확대될 수 있습니다. 강도와 신축률을 조정함으로써 다이캐스팅 공정이 더 많은 구조 부품과 피복 부품에 적용될 것이라고 믿습니다. 향후에는 모터, 배터리 팩 케이스 등 차체 이외의 더 많은 부품을 다이캐스팅 공정으로 제작할 수 있습니다.
통합 다이캐스팅에 대한 기술적 장벽은 주로 다음 네 가지 측면에 반영됩니다.
- 대형 다이캐스팅 기계: 시스템이 복잡하고 이론, 경험 및 제조 기술에 대한 요구 사항이 높습니다. "설계-테스트-설계" 주기가 길고 시간 비용이 높습니다. 비용이 높고 위험 비용도 높습니다.
- 재료 공식: 합금 용융물은 우수한 유변학적 특성, 작은 선형 수축 및 작은 응고 온도 범위를 가져야 합니다. 핵심은 열처리를 피하는 것입니다.
- 다이캐스팅 금형: 다이캐스팅은 온도, 진공, 성형 방식, 공정 매개변수, 후처리 등의 측면에서 더 높은 요구 사항을 가지며 금형은 더 복잡합니다.
- 공정 방법: 고속 금형 충진 특성은 쉽게 주조 실패로 이어질 수 있으며, 이는 모든 공정 요소에 대한 높은 요구 사항을 요구합니다.
Integrated die-casting can significantly improve production efficiency and reduce manufacturing costs. Take the following car body assembly as an example. Compared with traditional stamping & welding processes, integrated die-casting can significantly reduce the amount of stamping and welding used. The processing steps are reduced from 9 to 2; supporting labor is also reduced accordingly. With an annual production capacity of 450,000 vehicles Calculated in a factory, the number of workers will be reduced from 120 to 30; the number of parts will be reduced from >370에서 2~3으로 변경 시 링크 포인트 수가 감소하고 비용이 절감됩니다. 작업 시간은 2시간에서 180초로 단축되고 다이캐스팅 기계 5대는 연간 600000개 생산 능력을 충족할 수 있습니다.
통합 다이캐스팅 차체 시장 규모는 2025년에 200억 위안을 초과할 것으로 예상됩니다. 연간 생산 능력이 500개000인 차체 후면 생산 라인을 기준으로 계산하면 전통적인 스탬핑 비용이 소요됩니다. 용접 공정과 통합 다이캐스팅 공정은 각각 6억 3천만 위안과 4억 8천만 위안이다. 일체형 다이캐스트 후면 바닥 자전거는 300위안의 비용을 절감할 수 있습니다. 우리는 통합 다이캐스팅 본체 시장 규모가 2021년부터 2025년까지 연평균 성장률(CAGR) 132%로 성장해 2025년에는 215억 위안에 이를 것으로 예상합니다.
Tesla는 새로운 제조 혁명을 주도합니다: 4680 CTC + 통합 다이캐스팅
100년의 자동차 산업 역사에서 40년 마다 제조업 혁명이 일어납니다. 1910년대 포드의 조립 라인 생산부터 1950년대 도요타의 '다품종, 소규모 배치' 린 생산, 1980년대 폭스바겐의 플랫폼 기반 및 모듈식 생산에 이르기까지 각 자동차 생산 혁명의 리더는 미래에 있을 것입니다. 시장 경쟁에서 확실한 우위를 확보하세요.
Tesla 제조 혁명: 4680CTC+ 통합 다이캐스팅. 테슬라의 4680CTC 솔루션(CTV)은 배터리 팩을 차체에 통합해 시트에 직접 연결해 부품 수를 대폭 줄이고 조립 생산 효율성을 높인다. Model Y 본체의 통합형 다이캐스트 전면 및 후면 바닥은 기존의 스탬핑 및 용접 공정을 뒤집습니다. 기존 스탬핑 및 용접 공정에 비해 부품 수가 169개 적고 비용이 크게 절감됩니다. 배터리 데이에 Tesla가 발표한 정보에 따르면, 두 가지 혁신적인 기술을 사용하여 차량은 무게를 10% 줄이고, 항속 거리를 14% 늘리며, 부품 수를 370개 줄일 수 있습니다.
4680 CTC: Tesla 배터리 기술은 항상 업계 혁신의 벤치마크였습니다.
Tesla는 전력 배터리 혁신의 추세를 선도합니다. 모델 S/현재 4680셀의 CTC 솔루션을 탑재한 모델 Y가 납품됐다. 지난 10년 동안 Tesla는 배터리 셀과 팩 모두에서 업계 발전을 계속해서 주도해 왔습니다.
4680 CTC: 구체적인 계획을 가장 먼저 발표하고 업계 기술 방향을 선도하세요.
Tesla는 2021년 6월 4680 구조 배터리(CTC) 배터리 시스템 통합 기술을 자세히 설명하는 INTEGRATED ENERGY STORAGE SYSTEM이라는 특허를 공개했습니다. 특허에 공개된 내용에 따르면 Tesla CTC의 전반적인 방향을 이해할 수 있습니다. 배터리 팩 상부 커버는 좌석과 같은 차량 구조에 직접 연결되어 객실 바닥의 구조가 됩니다. 셀은 수지 재료로 채워져 있으며, Tesla는 이것이 한편으로는 열 보호 기능을 제공하고 다른 한편으로는 배터리 코어에 대한 구조적 지원을 제공할 수 있다고 믿습니다. CTC 솔루션은 '대형 모듈' 솔루션에 비해 지지 부품 감소, 차량 무게 감소, 전체 배터리 용량 증가 등의 장점을 갖고 있다.
4680 CTC: 모델 Y 공식 출시, 텍사스 공장은 1분기에 납품 시작
Tesla의 CTC 솔루션은 차량 순항 범위를 14% 늘리고, 단위 비용을 7% 절감하고, 단위 투자를 8% 줄일 수 있습니다.
Tesla의 2021년 4분기 재무 보고서에는 Texas Gigafactory의 작업자가 Model Y 좌석을 4680 CTC 배터리 팩에 직접 연결한 것을 볼 수 있습니다. CTC의 구현으로 최종 조립 생산 효율성이 크게 향상될 것입니다.
일체형 다이캐스팅: Y를 시작으로 경량 차체 고도화를 지속적으로 추진
통합 다이캐스팅: 전용 레이아웃과 연구 개발의 지속적인 혁신
Tesla는 4개 주요 자동차 공장 모두에 6000-톤의 대규모 다이캐스팅 기계인 GigaPress를 배치했습니다. 현재 상하이 공장에는 Model Y 뒷층 생산을 위한 대형 다이캐스팅 기계 5대가 설치되어 있습니다. 텍사스 공장은 지난 3월부터 양산을 시작했다. 모델 Y의 후면 플로어를 기반으로 전면 플로어(전면 종방향 빔)의 일체형 다이캐스팅을 추가했습니다.
"구조 부품용 다이캐스트 알루미늄 합금"이라는 제목의 레이아웃 통합 다이캐스트 알루미늄 합금 특허는 강하고 연성이 뛰어나 추가 가공이 필요하지 않으며 생산 비용을 크게 절감할 수 있는 알루미늄 합금에 대해 설명합니다. .
Tesla 에너지 흡수 시스템은 지원 시스템과 통합됩니다. 2021년 7월 5일, Tesla는 "통합 에너지 흡수 주조"에 대한 특허를 신청했습니다. 이 에너지 흡수 시스템은 자동차 충돌 구조에 널리 사용됩니다. 에너지 흡수 시스템은 단일 주조 공정을 통해 지지 구조물의 일부 또는 전체와 통합될 수 있으므로 스폿 용접, 심 용접, 리벳팅, 볼트 체결, 접착 등을 포함한 공정의 필요성이 줄어듭니다.
통합 다이캐스팅: 구성 요소가 전면 바닥으로 확장되고 전체 솔더 조인트 수가 1개 감소합니다.600+
Tesla의 통합 다이캐스팅은 전면 바닥까지 확장됩니다. Tesla의 발표에 따르면 Tesla는 2020년에 부품 수를 70개에서 1~2개로 줄일 수 있는 Model Y 통합 다이캐스팅 후면 평면도를 발표했습니다. 2022년 1분기 재무보고서에서는 텍사스주 오스틴 공장에서 생산되는 일체형 다이캐스팅을 발표했다. 차체 계획은 전면 및 후면 바닥 부품 수를 171개에서 2개로 줄이고, 용접 포인트 수를 1,600개 이상 줄일 수 있다.
일체형 다이캐스팅: 텍사스 공장에서 대량 생산하여 기술 적용 가속화
Tesla가 사용하는 다이캐스팅 기계 Giga Press는 Lijin Technology에서 생산하며 기존 스탬핑 및 용접 공정을 사용하는 생산 장비에 비해 바닥 공간을 35% 절약할 수 있습니다. Tesla의 재무보고 정보에 따르면 상하이 기가팩토리는 생산을 위한 5개의 대형 다이캐스팅 장비를 보유하고 있으며 텍사스 오스틴 기가팩토리에서 모델 Y 차체 전면 플로어(전면 종방향 빔)의 통합 다이캐스팅도 대량 생산될 예정입니다. -생산.
통합다이캐스팅 추격에 신차업계가 앞장서다
NIO와 Wencan은 ET5 통합 다이캐스트 본체 후면 바닥에서 협력했습니다. NIO ET5는 통합형 다이캐스트 후면 바닥을 사용합니다. 통합 캐스팅 공정을 통해 차체 뒷좌석 무게를 30% 줄이고 트렁크 공간을 11L 늘렸다. 2021년 11월 Wencan의 6000T 초대형 다이캐스팅 아일랜드가 금형 테스트에 성공했으며 통합 다이캐스트 자동차 후면 바닥 제품이 성공적으로 생산 라인에서 출시되었습니다.
Xpeng Motors는 Guangdong Hongtu와 손을 잡고 통합 다이캐스팅을 개발합니다. 1. 현재 Guangdong Hongtu는 Xpeng Motors의 지원 시스템에 진입했으며 양 당사자가 동시에 통합 다이캐스팅 부품을 개발하고 있습니다. 2022년 1월, Guangdong Hongtu 6800T 섀시 통합 구조 부품이 공식적으로 생산 라인에서 출시되었습니다. 2. 우한 기지에는 통합 다이캐스팅 작업장을 건설할 예정이다. 이 프로젝트는 2021년 7월에 공식적으로 시작될 예정이며, 약 1,500에이커의 면적과 100대의 차량을 생산할 계획입니다.000 초대형 다이캐스팅 아일랜드와 자동화된 생산 라인이 한 세트 이상 도입될 예정입니다.
2022년 2월, Gaohe Automobile과 Tuopu의 통합 초대형 다이캐스트 차체 후면 구획이 출시되었습니다. 7200T 다이캐스팅 기계로 생산되는 초대형 구조 부품은 길이가 약 1700mm, 폭이 각각 1500mm에 달해 무게가 15~20% 감소하고 전체 개발 주기가 1/3로 단축됩니다. 소재 측면에서는 파트너 TechCast의 고강도, 인성, 내열성 알루미늄 합금 소재를 사용하면 열처리로 인한 부품의 치수 변형 및 표면 결함과 같은 문제를 피할 수 있습니다. 유동성은 같은 수준의 재료보다 15% 이상 높고, 가소성은 30% 이상 높아 차량 충돌 및 기타 성능이 더 높은 차원에 도달했습니다.
통합 다이캐스팅에 대한 국제 전통 OEM의 후속 조치
메르세데스-벤츠가 통합 다이캐스팅 결과를 공개해 성능을 대폭 개선했다. 메르세데스-벤츠(Mercedes-Benz)가 최신 과학 연구 성과인 VISION EQXX를 세계에 출시했습니다. 가장 큰 혁신은 차체 후면과 전면 타워 상단에 생체 공학적 구조 부품을 적용한 점이다. 차체 후면 전체는 독립적이고 완전한 알루미늄 합금 주조로 형성됩니다. 기존 공정에 비해 차체 후면부의 강성이 대폭 향상돼 무게도 15-20% 감소할 것으로 예상된다.
볼보는 통합 다이캐스팅을 선보일 예정이다. 볼보는 스웨덴 공장에 100억 스웨덴 크로나를 투자할 예정이며, 이곳에서 통합 다이캐스팅 공정을 포함해 새롭고 더욱 지속 가능한 기술과 제조 공정을 도입할 예정입니다.
스케이트보드 섀시는 CTC 및 통합 다이캐스팅의 중장기 발전을 위한 중요한 원동력이 되었습니다.
스케이트보드 섀시는 현재 자동차 산업에서 가장 중요한 혁명적 기술 중 하나입니다. 가장 큰 특징은 상체와 하체의 분리로 차량 개발 주기가 대폭 단축된다는 점이다. 따라서 스케이트보드에는 하중을 지지하지 않는 본체 구조와 와이어로 제어되는 섀시가 장착되어 있어야 합니다. 적재를 용이하게 하기 위해 섀시는 너무 많은 수직 공간을 차지할 수 없으며 "3-in-1"과 같은 통합 전기 구동 시스템이 필요해졌습니다. 고도로 통합된 지능형 모듈은 중앙 집중화되어야 합니다. EEA를 기반으로 하며 소프트웨어와 하드웨어의 분리를 실현합니다. 제한된 공간에서 전원 배터리의 질량/부피 에너지 밀도를 향상시키며 이는 CTC 배터리 시스템 통합 솔루션과 매우 일치합니다. 고도 통합 후 섀시 구조는 더욱 복잡해지고 통합 다이캐스팅은 더욱 복잡해질 수 있습니다. 섀시 기술 개선 요구 사항을 더 잘 충족할 수 있습니다.
최근 몇 년 동안 많은 국내외 제조업체에서 자체 개발한 스케이트보드 섀시를 잇달아 출시했으며 기술이 점차 성숙해지고 있습니다.
신에너지 자동차의 배터리 수명 향상으로 경량 차체 개발이 필요
신에너지 승용차 판매량은 계속해서 높은 비율로 증가하고 있으며, 2022년에는 540만 대를 넘어설 것으로 예상됩니다. 2018년부터 2021년까지 신에너지 승용차 판매량은 105만 대, 106만 대, 120만 대, 332만 대였습니다. 각기; 2021년 신에너지 승용차 보급률은 15.5%이다. 2022년 3월 신에너지 승용차 보급률은 24.7%에 달해 최고치를 경신했다. 2022년에는 신에너지 승용차 판매량이 540만 대를 넘어설 것으로 예상됩니다.
신에너지 차량의 세 가지 전기 시스템의 무게가 크게 증가합니다. 신에너지 자동차는 연료자동차에 비해 엔진과 변속기 시스템이 적지만, 배터리 에너지 밀도(약 0.1-0.3KWH/KG)가 연료자동차(12KWH/KG 이상)보다 낮기 때문입니다. ), 3전기 시스템의 무게가 크게 증가합니다. 우리는 연석 중량을 비교하고 계산하기 위해 여러 브랜드의 여러 모델의 다양한 출력 버전을 선택했습니다. 연료 버전과 비교해 순수 전기 버전의 무게는 약 19%~32% 증가했고, 플러그인 하이브리드 버전의 무게는 약 12%~18% 증가했다.
항속 거리 개선에 대한 요구로 인해 경량 차량이 개발되었습니다. 기존 연료 차량에 비해 신에너지 차량은 더 무거워서 주행 거리에 심각한 영향을 미칩니다.
자동차 경량화는 주로 환경 보호, 유틸리티, 전력, 안전 및 제동 측면에서 신에너지 차량의 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.
알루미늄 합금은 현재 차체에 가장 비용 효율적인 경량 소재입니다.
자동차의 경량화는 주로 경량 소재의 사용을 통해 달성됩니다. 차량 경량화를 위한 주요 방법으로는 구조 최적화 설계, 경량 소재 적용, 경량 가공 및 제조 기술 등이 있습니다. 그 중 현재 주요 자동차 경량화 대책은 주로 경량 소재의 사용이다.
다양한 경량 소재 중에서 알루미늄 합금이 가장 가격 대비 성능이 뛰어납니다. 다양한 금속 합금 및 복합 재료와 비교하여 알루미늄 합금은 성능, 밀도 및 가격면에서 명백한 포괄적 이점을 가지며 가장 비용 효율적인 경량 재료입니다.
연결 기술, 구조 부품 성능 및 크기로 인해 자동차에 알루미늄 합금 소재 적용이 제한됩니다.
알루미늄 합금 본체의 제조 공정은 강철 본체의 제조 공정보다 훨씬 복잡합니다. 강철 대신 알루미늄 합금을 사용하면 차체 무게를 보통 1/3 정도 줄일 수 있다. 아우디 A8을 예로 들어보겠습니다. 올 알루미늄 바디 덕분에 바디 인 화이트 무게는 215kg에 불과합니다. 그러나 알루미늄 금속의 높은 열전도율은 용접 성능 저하, 합금 표면의 산화층에 의한 전극 오염 등의 문제를 일으키기 쉽습니다. 또한, 알루미늄의 열팽창 계수가 높기 때문에 부품의 큰 변형이 쉽게 발생할 수 있습니다. 여전히 아우디 A8을 예로 들자면 차체 제작에는 MIG 용접, 원격 레이저 용접 등 14가지 접합 공정이 필요하다. 저항 용접이 주를 이루는 스틸 바디인화이트에 비해 공정 복잡도가 훨씬 높다. .
차체 구조 부품은 높은 성능 요구 사항을 갖고 있으며 알루미늄 합금 소재의 투자율은 제한되어 있습니다. 일반적으로 차체 구조 부품은 크기가 크고 구조가 복잡하며 벽 두께는 일반적으로 2-3mm에 불과합니다. 안전 성능(충돌 테스트) 요구 사항과 부품 연결 요구 사항을 충족하려면 높은 신율과 높은 강도가 필요합니다. 공정/재료/장비 등 핵심 기술의 획기적인 발전으로 알루미늄 합금 차체 구조 부품의 보급률은 지속적으로 높아질 것으로 예상됩니다.
다이캐스팅 기술은 계속 발전하고 혁신하고 있습니다.
다이캐스팅 공정은 1885년에 시작되었으며 1904년 다이캐스트 커넥팅 로드 베어링 형태로 자동차 산업에 처음 사용되었습니다. 다이캐스팅 기계는 공압 다이캐스팅, 콜드 챔버 다이캐스팅, 듀얼 펀치 다이캐스팅과 같은 기술적 혁신을 경험했습니다. 현재 다이캐스팅 장비는 다이캐스팅 기계/금형을 핵심으로 하고 기타 주변 장비의 보조를 받는 다이캐스팅 아일랜드로 발전했습니다.
고압 다이캐스팅은 알루미늄 합금 소재에 적합한 효율적인 가공 기술입니다.
고압 다이캐스팅은 알루미늄 합금 소재에 적합한 효율적인 가공 기술입니다. 압력주조는 크게 고압주조, 저압주조, 차압주조 등으로 구분됩니다. 그 중 엔진 및 섀시 분야에는 저압주조와 차압주조가 주로 사용되고 있으며, 고압주조가 점차 확대되고 있습니다. 높은 효율성과 가공 부품의 작은 벽 두께로 인해 자동차 차체에 사용되며 향후 중요한 방향입니다.
다이 캐스팅은 콜드 챔버 다이 캐스팅과 핫 챔버 다이 캐스팅으로 구분됩니다. 콜드 챔버 다이 캐스팅은 주로 자동차 부품, 통신 기지국 냉각 부품 등과 같은 대형 부품 제조에 사용됩니다. 핫 챔버 다이 캐스팅은 USB 커넥터, 노트북 케이스 등과 같은 소형 전자 제품 또는 3C 제품 생산에 널리 사용됩니다.