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国家级平台、市场化运作

时间:2019年12月12-14日     地点:国家会展中心(上海)

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特斯拉皮卡设计引众议?但背后确有深意!

2020-01-02


在今年11月份,特斯拉重磅发布了首款电动皮卡,其独特的造型设计一时间惊艳了整个行业,也引起了众多人士的吐槽。很多人对此都非常不理解,为何特斯拉要把这款皮卡外形设计成这样?是设计师的天马行空还是有其他原因?其实,特斯拉采用这种二维平面刻痕式的造型设计也着实是无奈之举,而影响这种设计的竟然是它的车身材料。


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可以看到,三角造型,棱角分明,金属切割刻痕突出,平直非曲面线条设计,整体看上去像极了一辆装甲车,充满了未来感与科幻感,但并非遥不可及,而是即将在2021年量产。这款皮卡一经发布,便广受业内人士的关注。


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传统汽车材料及工艺 . 钢铝冲压


材料是如何影响汽车的造型设计?一般来说传统汽车骨架多以钢板为主,大多采用冲压工艺,即将钢板冲压成汽车的车身主体,即车身覆盖件及结构件的过程,这是一种发展非常成熟的的材料成型过程。


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图 钢板清洗后送到冲压机,在巨大压力下,钢板如纸片一样被做成各种形状

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图 线条优美的汽车造型

通过冲压工艺,我们可以随心所欲的做出我们想要的流线型曲面车身造型。随后的轻量化发展背景中,全铝车身(非100%全铝合金覆盖)逐渐被引入应用,对工艺产生了一定的挑战。以皮卡行业最为知名的福特F150为例来看一下。

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图 福特F150全铝车身

这款皮卡车采用了高强度军用级铝合金车身(铝材实际占比77.1%),用的是6000系列铝材及高强度钢框架。由于铝合金与钢的材料差异,直接影响到了成型工艺及模具的处理问题。为此,福特建立了5条全新的全铝冲压产线,并研发了多种用于铝材的车身连接和制造工艺,同时,还做了很多很严苛的高温高原高寒等测试。也正是由于采用了轻质铝合金材料,使得F150的燃油效率提升了5%-29%(视不同工况)。


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图 皮卡之王,福特F150

既有极致的轻量化,又可兼顾车身的强度及耐用性,同时还不改变原有的工艺链条,对于特斯拉首款皮卡产品来说,全铝自然是一种极好的选择,但他偏偏不走寻常路,竟破天荒地选择了非常难以加工的不锈钢材料,也就是30x不锈钢合金,这对整个车身成型工艺及ID造型设计都产生了极大的影响。


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图 车身由 ULTRA-HARD 30X 冷轧不锈钢制成



特斯拉皮卡车身材料是什么? 不锈钢合金 高性能


车身采用特斯拉新研发的一种合金材料,属于不锈钢系列,具备超强的机械性能(超强硬度与强度等,是普通不锈钢的数十倍,断裂韧性非常好)及耐用耐腐蚀等特性,可以达到防弹级别。这种材料做成的皮卡车身结构,再搭配超强钢化玻璃,可以让整个车身变得坚不可摧,并且封闭性、防水等性能都非常优异。这也是这款皮卡为什么要选用这种材料的原因之一,可以实现外骨骼设计模式,承担一定的承重。


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                      什么是不锈钢及合金材料 . 种类、性能对比


合金材料一般是指两种及以上金属材质混合熔化,冷却凝固后得到的具有金属性质的固体产物。合金的种类繁多,其中,不锈钢就是一种典型的合金材料(还有我们熟知的铝合金、钛合金等),同时,也是一种非常高端的金属材料
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图 不锈钢外壳制品

不锈钢材料的种类有很多,分类方法也比较多,其中,奥氏体不锈钢是应用最为广泛的一种,我们平时常见的304不锈钢、316不锈钢等都属于奥氏体不锈钢。


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图 小米4,采用304奥氏体不锈钢中框


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图 奥氏体不锈钢管


不锈钢的机械强度、耐化等各方面性能都十分优异,就是加工起来较为困难,不同应用领域的不锈钢材料性能差异很大。但总的来说,针对精密工业加工领域,相比于同级别的合金材料,主要的性能对比如下:


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不锈钢是如何影响车身设计的? 无法冲压 冷轧 平面化



从上表也可以看到,不锈钢在强度及耐化性等方面的性价比非常高,而特斯拉自主研发的30x不锈钢合金相比于普通不锈钢,强度硬度还要高数十倍,材料的优点往往有些时候也会变成缺点,正是由于它的牢不可破及坚固性极高,导致用传统的冲压工艺无法加工。而汽车生产的四大工艺:冲压工艺、焊接工艺、涂装工艺、总装工艺中,决定汽车外观造型的工艺就是冲压工艺。而用冷轧不锈钢更合适,厚度精确,并且表面更光滑、漂亮,具有各种优越的机械性能,一般主要包括酸洗、轧制、退火、表面处理等工序。但也就意味着很难做出你想要的优美的车身曲线,所以通过冷轧不锈钢金属面切割刻痕,就打造出了目前我们所看到的特斯拉皮卡的这种平面化造型。

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而车顶为何做成三角造型,可能也正是因为这种材料的应用,无法通过工艺制造出像普通车辆那种符合空气动力学的车身造型,因此尽可能通过这种楔形形状来降低车身的风阻系数,提升皮卡的续航能力。据了解,特斯拉Cybertruck风阻系数已经达到了0.3水平,相比较来说,已经算是相当不错的了。

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未来或将颠覆 .拐点 设计 创新



或许,车型设计模式将因特斯拉皮卡而引来重大拐点。


传统汽车设计依据钢铝材料的强度、可塑性,进行设计,塑造出一代又一代经典汽车造型设计。久而久之,我们习惯了材料的固定假设,因而越走越深,乐此不彼。而破坏式的创新,则来自规则以外,当特斯拉皮卡出现的时候,第一反应就是:它不符合常理。


就是不符合常理,才能打败过去。习惯于传统模式下的微创新,面临着当今出现的新迹象:材料决定了工艺,进而影响到产品的造型设计,从而才有了这一款让我们惊讶亦或是无法理解的产品。未来,从新材料的维度来做产品创新与设计,这种事情可能会越来越多,这也对企业或研发及设计师都会有更高要求和产生更大的挑战。但设计与创新是无极限的,就好比是在这种平面棱角造型的基础上,特斯拉设计师依然兼顾了空气动力学及车辆出行等因素,让整车设计更加前卫及科幻感十足。


你需要一辆直来直去又可以防弹的皮卡或者轿车亦或SUV吗? 现在是NO,但5年以后呢?




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