作者 / 克里斯·鄭

編輯/王德富

制作/汽車之心

距離特斯拉皮卡上市已經(jīng)兩個(gè)多星期了，關(guān)于這款車的討論還在發(fā)酵和深入中。

最大的爭議來自于Ta的造型：特斯拉為何放棄延續(xù)多年的流線型家族設(shè)計(jì)語言，轉(zhuǎn)而以銳利筆直的線條打造？

1.福特 F150 是如何制造的？

無論從福特F150連續(xù)42年蟬聯(lián)美國皮卡市場銷量冠軍，還是從發(fā)布會上各種PK F150的運(yùn)作情況來看，F(xiàn)150都是最強(qiáng)大、最重要的競爭對手。

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所以，說到皮卡車身材料，F(xiàn)150的方案值得關(guān)注。

2013年12月，知名媒體《汽車真相》爆料稱，原定于2013年美國陣亡將士紀(jì)念日（5月底）上市銷售的全新福特F150，將推遲3個(gè)月。新款福特 F150 的發(fā)布終于推遲到了 2014 年 1 月 13 日。

在跳票的基礎(chǔ)上，原因是福特在主力賺錢機(jī)器F150的新一代車身材料上進(jìn)行了大規(guī)模創(chuàng)新。

2015 福特 F-150 車架和車身

簡單來說，新款F150相比老款最大的創(chuàng)新就是首次開發(fā)出全鋁車身的皮卡。

?為此，福特新建了五條全鋁沖壓線，并開發(fā)了多種鋁制車身連接和制造工藝。 [1]

有兩個(gè)基本點(diǎn)需要指出：汽車行業(yè)所謂的“全鋁車身”并不是字面意義上的100%純鋁。

因?yàn)殇X本身強(qiáng)度不高，所以F150采用的是6000系列的高強(qiáng)度鋁合金。

另外，車架不是100% 6000系鋁合金覆蓋，加上底盤采用高強(qiáng)度鋼設(shè)計(jì)，F(xiàn)150車體實(shí)際用鋁量為77.1%。

這是皮卡行業(yè)首次進(jìn)入全鋁車身。除了上述的研發(fā)和制造投入外，福特還對全新F150進(jìn)行了總計(jì)1600萬公里的高溫、高海拔和高海拔冷試，模擬了車身的全生命周期性能。

對于消費(fèi)者來說，由于鋁合金的材料成本高于鋼材，因此保險(xiǎn)和維修的使用成本會相對較高。

你可能會問，鋼制車身的研發(fā)和制造工藝如此成熟，福特為什么要在吃力不討好的全鋁車身研發(fā)上投入這么多？

要知道，由于全鋁車身的應(yīng)用，F(xiàn)150車身的整備質(zhì)量控制在660磅，比那個(gè)低了700多磅（317.5公斤）全鋼車身，比奧迪A8這樣的車還要輕。得益于此，F(xiàn)150 的燃油效率提高了 5%-29%（取決于運(yùn)行條件）。

所有車身材料的選擇都是強(qiáng)度、燃油經(jīng)濟(jì)性和成本之間的博弈，而這一次，福特在保證強(qiáng)度和成本不失衡的前提下轉(zhuǎn)向了燃油經(jīng)濟(jì)性。

特斯拉車迷在這里看到了他們的眼睛：純電動汽車比燃油皮卡車更迫切地追求輕量化。特斯拉的第一款車型 Model S 是全鋁車身。 為了開始生產(chǎn)這款中大型轎車，特斯拉工廠配備了北美最大的沖壓線。

這里的背景是，全球有能力設(shè)計(jì)、開發(fā)和制造全鋁車身的車企屈指可數(shù)。時(shí)至今日，除了特斯拉、福特，只有捷豹路虎、奧迪、蔚來等少數(shù)車企具備全鋁車身的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

純電動皮卡，重量輕，有全鋁車身生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，無論從哪個(gè)角度來看，特斯拉應(yīng)用全鋁車身都是理所當(dāng)然的選擇。

然而，特斯拉對不銹鋼做出了令人驚訝的選擇。

2.什么是冷軋不銹鋼？

發(fā)布會上，Elon這樣介紹不銹鋼材質(zhì)：

到 9 歲，這就是皮膚的樣子——它是我們擁有的超硬、冷鋼合金。我們將在 和 中使用相同的合金。 [2]

對于 9 毫米口徑的手槍，它是防彈的。這就是車身的強(qiáng)度——基于我們開發(fā)的超硬冷軋不銹鋼合金。我們將在火箭和火箭上使用相同的合金。

在特斯拉的網(wǎng)站上，這種材料被定義為 ULTRA-HARD 30X 冷軋不銹鋼。

Elon 澄清，這里的 30X 并不是指硬度是普通不銹鋼的 30 倍，而是特斯拉開發(fā)的一種新合金，屬于不銹鋼 30 系列。

這讓我們更加好奇：什么樣的材料可以與火箭和汽車兼容，讓特斯拉從設(shè)計(jì)到制造全面調(diào)整？

要回答這個(gè)問題，請將時(shí)鐘撥回到 2015 年。

2015年12月，時(shí)任蘋果產(chǎn)品設(shè)計(jì)總監(jiān)的埃隆·馬斯克與特斯拉CEO埃隆·馬斯克達(dá)成人事協(xié)議：兼任Space X和特斯拉（埃隆·馬斯克是兩家公司的創(chuàng)始人、CEO和第一大股東）兩家公司的材料工程副總裁。

為什么要同時(shí)在 Tesla 和 工作？我們不得不回到我們在 Apple 之前的最后一家公司 LLC。

是 ICME 集成計(jì)算材料工程 ( ) 領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。

獨(dú)立開發(fā)了一種名為 的方法，該方法使用專門的應(yīng)用程序和計(jì)算機(jī)建模來開發(fā)新合金。與傳統(tǒng)的“試錯(cuò)開發(fā)法”相比，該方法開發(fā)周期縮短50%，開發(fā)成本降低70%。

事實(shí)上，開發(fā)的合金廣泛用于航空航天和高性能汽車行業(yè)，客戶包括波音、洛克希德馬丁、勞斯萊斯、NASA 和 Space X。

低成本、高效率，跨越汽車和航空航天，如果你認(rèn)識 Elon Musk，你可以想象它對特斯拉和 Space X 的重要性，他在特斯拉和 Space X 工作是合乎邏輯的。

兩個(gè)角色的第二個(gè)原因源于 Elon Musk 的工程交叉方法。

在 2017 年 8 月的特斯拉第二季度財(cái)報(bào)電話會議上，埃隆解釋了他為什么要開放特斯拉和 的核心技術(shù)部門：將火箭和航天器專業(yè)知識與汽車行業(yè)相結(jié)合 這些應(yīng)用非常有價(jià)值——就在不到一個(gè)月前，在 科學(xué)家的幫助下，特斯拉工程師將 Model 3 的工時(shí)縮短了 8 小時(shí)。

同時(shí)在兩家公司工作并不像獲得額外的薪水那么簡單。加入Tesla/Space X后，牽頭成立Tesla&Space X聯(lián)合材料工程組，推動兩家公司定期召開聯(lián)席會議，同步最新研究進(jìn)展。

至于他自己，他和 CEO 埃隆·馬斯克一起開始了“（Space X 總部）三天，硅谷（特斯拉總部）兩天，每周兩次去灣區(qū)和洛杉磯兩次的工作節(jié)奏。 " [1] 兩家公司之間的合作如此頻繁和深入，以至于一個(gè)有趣的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是，僅兩家公司總部之間的商務(wù)飛行每年就花費(fèi)了特斯拉 110 萬美元。

在 2018 年 CAMX（復(fù)合材料和先進(jìn)材料）會議上，他展示了他所做的基礎(chǔ)工作：“無論是在特斯拉還是在 ，我們都采用了使材料工程真正融入產(chǎn)品的過程。材料設(shè)計(jì)方法是設(shè)計(jì)和工程功能的一部分。我們使用集成計(jì)算材料工程 (ICME) 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。”[2]

據(jù)信，兩家公司在工程方面有著許多相同的追求。例如，特斯拉汽車每增加 1 公斤的體重，就會損失 1 公斤的有效載荷質(zhì)量。此外，特斯拉全系列汽車保持同級別量產(chǎn)車最低的風(fēng)阻，而擁有全球最專業(yè)的輕量化材料專家和風(fēng)阻設(shè)計(jì)工程師。

與星艦同源的30x不銹鋼合金材料終于統(tǒng)一了由.

3.為什么是不銹鋼？

在文章的開頭，我們問了一個(gè)問題：為什么特斯拉放棄了延續(xù)多年的家族設(shè)計(jì)語言不銹鋼門檻條磨損車漆，轉(zhuǎn)而用銳利的直線來構(gòu)建它？

活動三天后，特斯拉 CEO 埃隆·馬斯克 (Elon Musk) 回答了這個(gè)問題。這種設(shè)計(jì)的原因之一是制造車身的不銹鋼合金材料不能沖壓，因?yàn)樗鼤p壞沖壓機(jī)。

由于這種新型不銹鋼的強(qiáng)度太高，傳統(tǒng)的車身制造方法已不再適用，特斯拉不得不探索新的制造方法。

也就是說，特斯拉之所以選擇使用30x不銹鋼合金材料打造車身，是因?yàn)槠た☉?yīng)用場景惡劣、粗糙，以及車身強(qiáng)度。

然而，這樣的理由似乎并不完全站得住腳。以上面提到的F150為例，我們提到福特倒轉(zhuǎn)燃油經(jīng)濟(jì)性的前提是鋁合金可以保證成本和強(qiáng)度不失衡。而F150及車型在美國NHTSA碰撞測試中獲得五星級評級，被IIHS評為最安全皮卡。

這是否意味著特斯拉的“過分強(qiáng)勢”是個(gè)偽命題？

事實(shí)上，特斯拉在決定使用 30x 不銹鋼之前曾嘗試過鈦合金。還記得特斯拉首席設(shè)計(jì)師弗朗茨·馮在發(fā)布會上用大錘砸門的場景嗎？

大錘門的零變形體現(xiàn)了30x不銹鋼一個(gè)非常關(guān)鍵的特性：斷裂韌性。

2019 年 1 月， 宣布星際飛船的船體材料從碳纖維改為 30 倍不銹鋼。

Elon 在 1 月 22 日接受采訪時(shí)表示，這是 Space X 做出的“有史以來最好的材料設(shè)計(jì)決策”，并提到選擇 30x 不銹鋼的一個(gè)重要原因是：30x 不銹鋼具有非常好的斷裂韌性。 [2]

斷裂韌性是材料結(jié)構(gòu)中裂紋和其他尖銳缺陷擴(kuò)展的特性。

Elon 表示，大多數(shù)鋼材在低溫下會變得非常脆，而斷裂韌性較差的材料，例如陶瓷和玻璃，一旦出現(xiàn)裂紋，就很難防止其擴(kuò)展。 30x 不銹鋼則不然。

最終的結(jié)果是不銹鋼門檻條磨損車漆，F(xiàn)150 的車門在被大錘擊中后發(fā)生了相當(dāng)大的變形，但似乎毫發(fā)無傷。

另外，Elon特別提到不銹鋼合金不能太薄，否則整個(gè)外殼會有點(diǎn)像氣球，無法再現(xiàn)材料的特性。

所以我們看到不銹鋼車身面板的厚度可達(dá)3毫米，某知名汽車網(wǎng)站評論說現(xiàn)代汽車的鈑金厚度通常不超過0.8毫米，也就是厚度幾乎是前者的 4 倍。

從理論上講，這將為 F150 帶來一定程度的維護(hù)成本降低——而與 F150 的全鋁車身相關(guān)的高昂維護(hù)成本長期以來一直受到競爭對手雪佛蘭和 Ram 的批評。

此外，不銹鋼合金材料的超強(qiáng)耐腐蝕性也被特斯拉寫入官網(wǎng)。

300系列不銹鋼是應(yīng)用最廣泛的一種耐酸不銹鋼，這意味著除了空氣、蒸汽和水之外，化學(xué)腐蝕性介質(zhì)（酸、堿、鹽等）也很難受到影響塔。

最后在機(jī)身重量和成本上，結(jié)合之前F150的白車身質(zhì)量，不到300公斤，就算白車身全部換成30x不銹鋼（其實(shí)，不能代替熱成型鋼），帶來的重量增加也很有限。

至于成本，Elon Musk 此前曾提到，30x 不銹鋼的成本僅為 2500 美元/噸，而福特 F150 的“鋼轉(zhuǎn)鋁”成本增加了 500 美元。

采用30x不銹鋼合金，是典型的特斯拉和合作的產(chǎn)物，也是特斯拉在汽車行業(yè)時(shí)隔百年的又一次探索。

就像Model S率先開放了EE架構(gòu)和中控操作系統(tǒng)，Model 3徹底去掉了儀表盤一樣，這是特斯拉給行業(yè)帶來的全新想象。

從 Model S/X 的全鋁，到 Model 3 的鋼鋁混合材料，再到 Model 3 的不銹鋼，特斯拉正在一步步探索材料工程的極限。

參考資料：

[1]/2018/03/01//ford-f150--.html

[2] 特斯拉新聞發(fā)布會

[3]/us/surf-/--space-age-/

[4]/2018/10/camx----on---/2/

[5]/space///elon-musk--bfr--steel/