一、特斯拉一體式壓鑄的基本出發點

結合特斯拉的專利來看，一體式壓鑄的出發點在於革新整車前後防碰撞結構系統的設計。一般來說，整車的前後防撞總成是由多個金屬結構件，透過不同的連線工藝（焊接、緊固、膠粘等）連線在一起，從而形成最終車輛的防碰撞系統。

這種傳統的方案有許多不足：首先，它的多個金屬結構件往往是不同的材料，需要不同的加工工藝；其次，這些結構件的連線和固定需要涉及到多種工藝，這要求整車企業在產線上佈置相應的工藝裝置，這些是重資產的投資；第三，多結構件連線成總成，它的設計會相對複雜，這會降低總體的生產效率；再者，多個金屬件的整合，輕量化工作要複雜些；最後，也是最重要的，這種方案的成本高。

特斯拉希望對整個車身的結構設計進一步整合和簡化，就像它在電池系統、電氣連線上的整合過程。整車前後部位的結構總成，最重要的作用就是防碰撞，保護乘員安全，所以如果用某一個部件來代替傳統的方案，防碰撞設計是最先需要突破的，其次才是生產效率和成本。

特斯拉的一體式壓鑄件很好地應對了這個碰撞問題，使整個車輛的結構構成大大簡化為四個部分：

前一體式壓鑄總成+乘員艙結構總成+Structural Battery+後一體式壓鑄總成。

二、一體式壓鑄的總體技術方案

特斯拉的一體式壓鑄分為整車前端壓鑄總成和後端壓鑄總成。根據推進的情況，特斯拉會率先引入整車後端壓鑄總成，再引入前端壓鑄總成。這二者在製造工藝上一致，在結構設計上會有差異。

（1）後端一體式壓鑄總成

後端壓鑄總成在整車上的對比如下所示：

這是特斯拉在2020年披露的一個對比圖，前者是目前Model 3的方案，後者是一體式壓鑄（當時是兩個件），在2020年底已經實現了單個件的一體式鑄造。

後端一體式壓鑄總成的主要構成如下：

左右車輪罩、兩個潰縮（吸能）區和兩個橫樑是主要組成部分，兩個橫樑將兩側的車輪罩和潰縮區連線起來，並與乘員艙架、Structural battery相連線。

防碰撞的潰縮區有兩個，一個位於最外端面（150A、B）處，一個靠近乘員艙。是設計的重點所在。潰縮區1的方案如下，主要透過構成一些波浪型的結構中空設計，根據碰撞吸能的需求，沿著它的長度方向（整車行駛方向）會進行一些開口式喇叭或收口式喇叭設計，以更好地實現碰撞過程中的吸能。

後端逐漸的波浪式結構可能會採用”I”型，在前端一般採用“C”字型方案。

潰縮區2的設計主要是一些X型結構支撐件的設計，還有就是開口式喇叭、收口式喇叭形態（增加或減少兩個加強筋之間的間距）。

（2）前端一體式鑄件

前端一體式鑄件的主要構成與後端類似，包括左右車輪罩、潰縮吸能區、橫樑、以及與車身連線的端面和與前碰撞梁或車前端連線的結構端面（120A、B）。所不同是它的潰縮區設計，主要採用了C型結構，另外在數量上也多了一個。

前端的一體式鑄件在去年5月份有披露過實物，如下所示：

對照來看，與專利和特斯拉此前披露的圖示基本是一致的設計，這個鑄件的重量大約為130kg。

前端有3個潰縮區，前面兩個靠近車前端，在發生碰撞時會率先發生塑性變化，進行緩衝吸能，最後一個潰縮區靠近乘員艙，在潰縮吸能的同時防止結構件侵入乘員艙。

前端潰縮的C型（加強筋）結構設計（示意）

相對於傳統的多結構件拼接的方案，一體式的鑄件方法能夠最大限度的發揮了材料的效能，而不再去受限或考慮連線件（連線點）的效能。

三、特斯拉一體式壓鑄的生產效率

特斯拉沒有對外正式公開它的壓鑄裝置

Gigapress

節拍（生產效率），我們從目前加洲基地的裝置節拍和專利披露的節拍能夠大致推斷它的產能，

生產一個鑄件的時間大約為147秒，裝置的有效工作時間取75%，那麼每天共計生產：（24*60*60/147）*0。75＝441件，那麼每年取50個周，則441*7*50=154，350件，每輛Model Y需要兩件鑄件，可以推知每臺裝置Model Y的產能為77175輛。

另外，專利上特斯拉給出的節拍範圍為60－120秒，按照上面的過程，可得出各自的產能，如下表。

目前加洲Fremont的Gigapress應該還有很大的爬坡空間，而且目前Fremont的裝置配置有6臺，那麼產能將達到463050輛Model Y。

從電芯的微觀領域，到電池系統、整車結構件的宏觀領域，特斯拉正在材料+工藝+結構3個領域同時進行共振式的整合創新，這些創新將進一步壓縮純電動汽車的單車成本。一體式鑄件並不是新鮮的技術發明，本身沒有很高的技術門檻，國外不少的整車企業在跟進特斯拉的這個技術，隨著他們的加入，一體式的鑄件產業化將加速。