钢制方案锚定EV车身结构和电池箱

钢铁行业和铝行业正在展开一场新的选材之战，这场争鸣可能会决定在下一个设计周期中哪一方将主导电动汽车的结构。钢铁公司感受到了铝材应用所带来的新热潮，正积极采取行动捍卫其作为车身结构首选材料的统治地位。它们的目标甚至还包括征服目前由铝型材主导的电动汽车电池箱市场。钢铁公司的高管看好他们的新技术和在这两处阵地上取胜的方法。

钢铁巨头安赛乐米塔尔公司执行副总裁布拉德•戴维（Brad Davey）说：“如今，许多汽车制造商都在谈论高压铸铝(HPDC)，尤其是用于BEV纯电汽车的高压铸铝。”布拉德•戴维在最近于密歇根州诺维举行的2024钢铁设计大会（GDIS）上发表主题演讲后接受了媒体的采访，他承认这家HPDC行业的佼佼者由于具有整合零件和简化制造的潜力，因此尤其适合投身“滑板”电动汽车平台。他说：“最终的好处是节省装配线的资本支出，尤其是对电动汽车公司而言。”

他继续说道：“如果能通过使用一个大型铸件来减少地板面积和装配线上焊接机器人的数量，那么与传统工艺相比，这将是一个极具吸引力的解决方案。”

千兆铸件由特斯拉率先在Model Y上采用，其设计目的是最终将纯电汽车的整个车身底部组装成一个铝制部件。Model Y采用前后两个铸件，与钢或铝制的电池箱连接。这种工艺的潜在优势引发了整个行业的兴趣，尤其是IDRA、LK Group、Buhler和Yizumi等模具供应商。2023年底，通用汽车收购了位于密歇根州利沃尼亚的工装与设备国际公司(TEI)，该公司是铸造模具技术领域的领先企业。通用汽车的工程师们正通过应用TEI专业技术，为今年晚些时候推出的凯迪拉克Celestiq的大型车底铸件制作原型并进行验证。

尽管最近有报道称，特斯拉有意暂缓使用业内首创的单一车底铸件生产低成本Model 2，但钢铁制造商依然担心中国主机厂会使用千兆铝铸件来推动更为激进的新型电动汽车架构。据S&PGlobal报道，中国正在开发12,000至16,000吨级的大型HPDC机器。

大件铸造的缺点

钢铁巨头们均认为，大铸件的发展没想的那么快。安赛乐米塔尔的布拉德•戴维强调了千兆铸造的劣势：“首先，零件成本较高。如果不通过节省制造成本来抵消零件成本，那么最终的设计成本会更高，或者成本得不到改善。”他说：“大铸件良品率、高昂的模具成本及相关缺陷、为延长模具寿命所做的尝试以及（铸件）开裂等问题也是层出不穷。”他还提到了铸件的碰撞能量吸收特性，并质疑主机厂是否有能力像传统结构那样快速有效地更新/改变车身外观造型。

据布拉德•戴维介绍，过去的铝制解决方案一般情况下重量较轻，但与最佳的钢制解决方案相比，铝制解决方案没有什么优势。他说在许多情况下，优化大型压铸件的模流需要增加壁厚和更大/更重的模具。他还谈到大型压铸件在发生交通事故后很难修复，这将导致汽车保险费用增加。

布拉德•戴维报告说，一些主机厂正在讨论是否需要重新设计汽车的负载路径，以避免损坏昂贵的大型压铸件，这引起了GDIS观众的会心一笑。因为他现场调侃道：“如果说保证BEV车内乘客和电池安全的挑战还不够大，那现在您还得保护压铸件。”

钢铁的多部件解决方案

布拉德•戴维和其他钢铁业高管认为，“最佳钢铁解决方案”可抵御铝材对市场份额的纷争。这种信心源自20世纪80年代钢铁业的创新和研发觉醒，当时钢铁业反击了塑料车身面板的挑战。更轻、更强的新型高强度、先进高强度和高强度低合金产品相应问世，加上新的制造工艺、协同设计服务和成本优势，抑制了铝密集型车身的发展。

即使在2012年福特的F系列车型采用轻金属之后，钢材在普通汽车中的比重仍然超过50%。美国钢铁协会（American Iron and SteelInstitute）首席执行官凯文•登普西（Kevin Dempsey）在GDIS会议上指出，75%的现代合金钢都是在过去20年中开发出来的；目前有超过3500种钢材可供选择。

在汽车主机厂驻场工作的钢铁制造商工程师们正在利用这些钢材组合，并量身打造焊接坯料、新型制造技术以及布拉德•戴维所说的“多部件解决方案”，扩大钢材在电动汽车车身结构中的应用，拿下电池外壳业务，并从整体上改善电动汽车的成本结构。

布拉德•戴维说钢铁行业分析显示，在高强度钢使用率最高的10种汽车中，有9种是电动汽车。电动汽车对激光焊接、冲压硬化钢的采用率，比混合动力汽车和燃油车高出50%。

“我们正在赢回电池箱的业务。”他说，“几乎所有的主机厂都在与我们或其他同行公司讨论如何在电池结构中使用钢材。一家北美主机厂告诉我们，他们未来的电池组结构将是100%钢材或钢材密集型方案。”

布拉德•戴维还谈到竞争是好事。他的观点与GDIS的业界同仁不谋而合，“竞争对我们大家都有好处”。他在主题演讲的最后还提出了一个忠告：中国当前采用这些钢铁解决方案的速度大约是西方国家的两倍。