一體式壓鑄的難點(diǎn)在于需要材料、工藝、模具、設(shè)備的配合。汽車工業(yè)沖、焊、涂、總四大工藝也是經(jīng)過(guò)近百年的時(shí)間才形成了如今完備的工藝技藝、穩(wěn)定生產(chǎn)流程和高度適配量產(chǎn)需求的良品率。從特斯拉發(fā)布采用一體化后地板的Model Y至今，一體式壓鑄工藝才問(wèn)世不到兩年時(shí)間，人員、機(jī)器、材料、工藝方法、環(huán)境系統(tǒng)仍在面向100%成熟的道路上艱難跋涉。

1. 免熱處理喪失的好處

免熱材料是制約一體式壓鑄技術(shù)廣泛鋪開的核心原因。熱處理是傳統(tǒng)壓鑄件獲得/強(qiáng)化性能（強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性、硬度、疲勞強(qiáng)度等），調(diào)整內(nèi)部晶體均衡度的主要手段。

壓鑄件一般會(huì)通過(guò)T7\T6兩種熱處理方式。分別具體為T7：固溶處理加穩(wěn)定化處理，人工矯形的難度會(huì)很大；T6 ：固溶處理加完全人工時(shí)效，該熱處理方式后工件變形只能矯平。但熱處理導(dǎo)致的二次熱脹冷縮會(huì)帶來(lái)產(chǎn)品尺寸變形，或并產(chǎn)生氣孔。小型零件可以通過(guò)整形工裝（用模具整形的方式）等方式矯正。大型結(jié)構(gòu)件壓鑄過(guò)程中的溫度、壓力、模流更加難以控制，熱處理導(dǎo)致的產(chǎn)品變形問(wèn)題將更多。通過(guò)后期整形的成本極高，且工藝更加復(fù)雜，導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

2. 到底要什么樣的免熱材料？

目前免熱材料性能的提升癥結(jié)并不在于材料配方，而在行業(yè)未能明確到底需要什么樣性能的免熱材料。

因?yàn)橐鞔_免熱材料所需的材料性能，需要從最初的原始設(shè)計(jì)開始，重新設(shè)計(jì)和研究計(jì)劃一體化零件的結(jié)構(gòu)性；之后通過(guò)模擬分析判斷出每個(gè)部位所需的強(qiáng)度高低和碰撞下的延展率需求如何。而這只能從主機(jī)廠出發(fā)。材料專家表示:“目前來(lái)看（2021年年底）國(guó)內(nèi)主機(jī)廠提出的一些需求是非常粗糙的，都還很不準(zhǔn)確。車企對(duì)一體式壓鑄也在嘗試，材料廠更是不清楚具體的情況?！蹦壳?，一些企業(yè)在較為成型的免熱鋁合金鑄造材料上已有所突破。德國(guó)萊茵菲爾登、美國(guó)鋁業(yè)以及中國(guó)立中集團(tuán)、上海交大材料團(tuán)隊(duì)擁有免熱材料專利。但有專家表示，立中集團(tuán)的免熱材料仍主要應(yīng)用在小型鑄造件上，目前一體式壓鑄主流商用免熱材料仍集中在美國(guó)鋁業(yè)的材料基礎(chǔ)上。因此，傳統(tǒng)壓鑄所采用的，需要經(jīng)過(guò)熱處理才可增強(qiáng)性能的鋁合金材料，不符合一體式壓鑄大型構(gòu)件的量產(chǎn)需求。從而不需要熱處理，就能獲得相應(yīng)機(jī)械性能的免熱處理鑄造鋁合金材料應(yīng)需而生。但免熱材料在避免熱處理導(dǎo)致的矯形“麻煩”后，也失去了通過(guò)熱處理獲得更強(qiáng)機(jī)械性能、調(diào)整均衡合金內(nèi)部結(jié)晶組織的機(jī)會(huì)。更大的工件尺寸和更復(fù)雜的工件形狀，也進(jìn)一步放大了這些問(wèn)題。

因此，目前免熱材料在材料本身面臨兩大挑戰(zhàn)：如何獲得能夠與沖壓零件相媲美的，更高的機(jī)械性；如何降低零件性能對(duì)合金內(nèi)部缺陷/內(nèi)部組織的敏感性；

在與材料緊密相關(guān)的工藝層面也存在兩大問(wèn)題：如何保證大型零件整體性能的均衡性，避免一處與另一處的強(qiáng)度/韌性等性能表現(xiàn)不一致；如何解決因材料延展性不足，而導(dǎo)致的連接工藝性能變差的問(wèn)題。

的工藝層面也存在兩大問(wèn)題：如何保證大型零件整體性能的均衡性，避免一處與另一處的強(qiáng)度/韌性等性能表現(xiàn)不一致；如何解決因材料延展性不足，而導(dǎo)致的連接工藝性能變差的問(wèn)題。

3. 差異化一體壓鑄用鋁合金材料

此外，國(guó)內(nèi)多家車企和鑄造企業(yè)已宣布具備了免熱材料的開發(fā)能力。

2021年10月，蔚來(lái)與帥翼馳聯(lián)合開發(fā)一體壓鑄免熱處理強(qiáng)韌化壓鑄鋁合金 材料 EZCAST 系列，將應(yīng)用于第二代平臺(tái)車型上。

2021 年 12 月，華人運(yùn)通高合汽車與上海交通大學(xué)輕合金國(guó)家工程中心在新 材料開發(fā)、低碳輕合金開發(fā)上達(dá)成戰(zhàn)略合作，雙方全球發(fā)了免熱處理的TechCast?超大鑄造用低碳鋁合金。今年2月，鑄造企業(yè)拓普與華人運(yùn)通高合聯(lián)合量產(chǎn)下線車身后艙，長(zhǎng)款達(dá)到 1700mm*1500mm，實(shí)現(xiàn) 15-20%的減重。

目前的一體壓鑄用的鋁合金材料的開發(fā)還處于初始階段。各主機(jī)廠、研發(fā)機(jī)構(gòu)、材料供應(yīng)商、壓鑄供應(yīng)商都百家爭(zhēng)鳴般的在推廣自己的材料，但材料的最終選定還是取決于各主機(jī)廠目標(biāo)零件對(duì)材料基礎(chǔ)性能、制造性能、成本等的綜合考量。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，一體壓鑄用的鋁合金材料必定會(huì)形成差異化、系列化的牌號(hào)體系，以滿足各主機(jī)廠、各零件等的個(gè)性化需求。抓準(zhǔn)整車性能對(duì)零件的需求是把控開發(fā)目標(biāo)以及合理提升產(chǎn)品合格率的關(guān)鍵。

4. 為滿足工藝而降低標(biāo)準(zhǔn)

按照流程，當(dāng)免熱合金材料確認(rèn)之后，就是將合金液體灌入模具內(nèi)，用壓鑄機(jī)一壓了事。但目前的現(xiàn)狀是，完美的一體式壓鑄澆排系統(tǒng)和與之配套的模具也不存在。目前全行業(yè)一體化壓鑄的開發(fā)體系并不健全，現(xiàn)有的開發(fā)項(xiàng)目基本還處于仿效的道路上，對(duì)基礎(chǔ)原理的研究和細(xì)化仍待深入探索。而布局一體式壓鑄技術(shù)，就需要從壓鑄的底層原理開始重新學(xué)習(xí)。

如外界理論上以壓鑄機(jī)的鎖模力與壓鑄零件的投影面積，作為什么樣的機(jī)器能做多大規(guī)模工件的量化標(biāo)準(zhǔn)，但這種簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系并不適用于工藝實(shí)踐。在實(shí)踐過(guò)程中，還要考慮到設(shè)備運(yùn)作流量，動(dòng)態(tài)推動(dòng)力等等。在工藝充填過(guò)程中的零件造型、壁厚的分布狀態(tài)，澆注系統(tǒng)的造型設(shè)計(jì)等因素，也是衡量零件與設(shè)備匹配度更為重要的因素。

5. 積累仿真數(shù)據(jù)

鋁合金鑄造本身是一個(gè)非常復(fù)雜的成型過(guò)程。目前還很難在零件設(shè)計(jì)之初準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其完成時(shí)各個(gè)部位的機(jī)械性能。這需要一體化壓住各環(huán)節(jié)對(duì)試驗(yàn)、實(shí)踐數(shù)據(jù)的收集分析，一體式壓鑄專業(yè)團(tuán)隊(duì)與仿真數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。

例如在澆排系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，零件尺寸偏大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且鋁合金溶液有著敏感的結(jié)晶時(shí)間段。為確保鋁合金能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)充滿型腔，流體在模具中的流動(dòng)需要非常精確的仿真，以優(yōu)化進(jìn)液、排氣口在內(nèi)的流道設(shè)計(jì)。不僅是澆排系統(tǒng)，車身零件設(shè)計(jì)、鑄造工藝過(guò)程，都需要這樣高度精確的仿真過(guò)程。“高壓壓鑄因?yàn)槠涓邷?、高壓、高流速的?wèn)題具備以下技術(shù)難點(diǎn)和問(wèn)題，技術(shù)壁壘較高。而且，一體壓鑄構(gòu)件也常常出現(xiàn)孔隙率缺陷、以及氣泡問(wèn)題等?！?/span>

這些對(duì)于主機(jī)廠和零部件企業(yè)來(lái)說(shuō)都是一個(gè)全新的摸索階段。仿真是基于前期大數(shù)據(jù)積累之后對(duì)未來(lái)的預(yù)測(cè)。所以在前期缺乏積累的情況下，預(yù)測(cè)是都是不準(zhǔn)的（造成良品率較低等問(wèn)題）。隨著主機(jī)廠慢慢掌握了數(shù)據(jù)積累，甚至試模、調(diào)整工藝參數(shù)、優(yōu)化流道設(shè)計(jì)等方面的基礎(chǔ)方法后，在全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同之下，成品率就會(huì)提高。仿真數(shù)據(jù)的積累過(guò)程將有賴于鑄造團(tuán)隊(duì)和工業(yè)大數(shù)據(jù)軟件的協(xié)同推進(jìn)。雖然現(xiàn)在有壓鑄機(jī)和壓鑄廠提供團(tuán)隊(duì)，但并不意味著主機(jī)廠可以完全依賴供應(yīng)商的交鑰匙工程，而是需要自己掌握一體式壓鑄的KNOW HOW：一方面實(shí)現(xiàn)高良品率的穩(wěn)定生產(chǎn)；另一方面則為后續(xù)零件開發(fā)積累經(jīng)驗(yàn)。

6. 壓鑄島向更大的方向去

壓鑄工藝涉及到壓射速度、充型時(shí)間、模具溫度等等一系列參數(shù)設(shè)計(jì)，環(huán)環(huán)相扣，都會(huì)直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。與仍在努力攻堅(jiān)克難的免熱材料、澆流體系、整體工藝相比，壓鑄機(jī)和壓鑄島等設(shè)備的技術(shù)成熟度要相對(duì)更高，而且正朝著更“大”的方向進(jìn)發(fā)。

目前，壓鑄機(jī)的主流結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為兩板式和三板式壓機(jī)。其中，三板式壓鑄機(jī)鎖模力只有一個(gè)。兩板式由于采用伺服電機(jī)的行使控制（瑞士布勒長(zhǎng)于兩板式的壓機(jī)設(shè)計(jì)），能夠在一個(gè)區(qū)間內(nèi)柔性控制鎖模力。其中直壓和兩板式壓機(jī)除在裝備壽命、穩(wěn)定性、壓鑄機(jī)尺寸方面的優(yōu)勢(shì)外，相比過(guò)去最明顯的好處是產(chǎn)線的柔性更好。同噸位的直壓式、兩板式，與三板式壓機(jī)的價(jià)格差異不大。直壓、兩板式，與三板的區(qū)別主要在于對(duì)壓機(jī)基礎(chǔ)零部件的要求更高，壓機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也更高。

一體式壓鑄在汽車工廠已經(jīng)有了立足點(diǎn)，長(zhǎng)期而言，則可能改變汽車工廠。結(jié)合其他材料、工藝創(chuàng)新，一體式壓鑄可能讓汽車像樂高一樣高度集成、易拼接，使得人類工業(yè)難度極高的部門——汽車制造，變得輕而易舉。