作者 / 克里斯·郑
编辑/王德富
制作/汽车之心
距离特斯拉皮卡上市已经两个多星期了，关于这款车的讨论还在发酵和深入中。
最大的争议来自于Ta的造型：特斯拉为何放弃延续多年的流线型家族设计语言，转而以锐利笔直的线条打造？
1.福特 F150 是如何制造的？
无论从福特F150连续42年蝉联美国皮卡市场销量冠军，还是从发布会上各种PK F150的运作情况来看，F150都是最强大、最重要的竞争对手。
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所以，说到皮卡车身材料，F150的方案值得关注。
2013年12月，知名媒体《汽车真相》爆料称，原定于2013年美国阵亡将士纪念日（5月底）上市销售的全新福特F150，将推迟3个月。新款福特 F150 的发布终于推迟到了 2014 年 1 月 13 日。
在跳票的基础上，原因是福特在主力赚钱机器F150的新一代车身材料上进行了大规模创新。
2015 福特 F-150 车架和车身
简单来说，新款F150相比老款最大的创新就是首次开发出全铝车身的皮卡。
为此，福特新建了五条全铝冲压线，并开发了多种铝制车身连接和制造工艺。 [1]
有两个基本点需要指出：汽车行业所谓的“全铝车身”并不是字面意义上的100%纯铝。
因为铝本身强度不高，所以F150采用的是6000系列的高强度铝合金。
另外，车架不是100% 6000系铝合金覆盖，加上底盘采用高强度钢设计，F150车体实际用铝量为77.1%。
这是皮卡行业首次进入全铝车身。除了上述的研发和制造投入外，福特还对全新F150进行了总计1600万公里的高温、高海拔和高海拔冷试，模拟了车身的全生命周期性能。
对于消费者来说，由于铝合金的材料成本高于钢材，因此保险和维修的使用成本会相对较高。
你可能会问，钢制车身的研发和制造工艺如此成熟，福特为什么要在吃力不讨好的全铝车身研发上投入这么多？
要知道，由于全铝车身的应用，F150车身的整备质量控制在660磅，比那个低了700多磅（317.5公斤）全钢车身，比奥迪A8这样的车还要轻。得益于此，F150 的燃油效率提高了 5%-29%（取决于运行条件）。
所有车身材料的选择都是强度、燃油经济性和成本之间的博弈，而这一次，福特在保证强度和成本不失衡的前提下转向了燃油经济性。
特斯拉车迷在这里看到了他们的眼睛：纯电动汽车比燃油皮卡车更迫切地追求轻量化。特斯拉的第一款车型 Model S 是全铝车身。 为了开始生产这款中大型轿车，特斯拉工厂配备了北美最大的冲压线。
这里的背景是，全球有能力设计、开发和制造全铝车身的车企屈指可数。时至今日，除了特斯拉、福特，只有捷豹路虎、奥迪、蔚来等少数车企具备全铝车身的生产经验。
纯电动皮卡，重量轻，有全铝车身生产经验，无论从哪个角度来看，特斯拉应用全铝车身都是理所当然的选择。
然而，特斯拉对不锈钢做出了令人惊讶的选择。
2.什么是冷轧不锈钢？
发布会上，Elon这样介绍不锈钢材质：
到 9 岁，这就是皮肤的样子——它是我们拥有的超硬、冷钢合金。我们将在 和 中使用相同的合金。 [2]
对于 9 毫米口径的手枪，它是防弹的。这就是车身的强度——基于我们开发的超硬冷轧不锈钢合金。我们将在火箭和火箭上使用相同的合金。
在特斯拉的网站上，这种材料被定义为 ULTRA-HARD 30X 冷轧不锈钢。
Elon 澄清，这里的 30X 并不是指硬度是普通不锈钢的 30 倍，而是特斯拉开发的一种新合金，属于不锈钢 30 系列。
这让我们更加好奇：什么样的材料可以与火箭和汽车兼容，让特斯拉从设计到制造全面调整？
要回答这个问题，请将时钟拨回到 2015 年。
2015年12月，时任苹果产品设计总监的埃隆·马斯克与特斯拉CEO埃隆·马斯克达成人事协议：兼任Space X和特斯拉（埃隆·马斯克是两家公司的创始人、CEO和第一大股东）两家公司的材料工程副总裁。
为什么要同时在 Tesla 和 工作？我们不得不回到我们在 Apple 之前的最后一家公司 LLC。
是 ICME 集成计算材料工程 ( ) 领域的领导者。
独立开发了一种名为 的方法，该方法使用专门的应用程序和计算机建模来开发新合金。与传统的“试错开发法”相比，该方法开发周期缩短50%，开发成本降低70%。
事实上，开发的合金广泛用于航空航天和高性能汽车行业，客户包括波音、洛克希德马丁、劳斯莱斯、NASA 和 Space X。
低成本、高效率，跨越汽车和航空航天，如果你认识 Elon Musk，你可以想象它对特斯拉和 Space X 的重要性，他在特斯拉和 Space X 工作是合乎逻辑的。
两个角色的第二个原因源于 Elon Musk 的工程交叉方法。
在 2017 年 8 月的特斯拉第二季度财报电话会议上，埃隆解释了他为什么要开放特斯拉和 的核心技术部门：将火箭和航天器专业知识与汽车行业相结合 这些应用非常有价值——就在不到一个月前，在 科学家的帮助下，特斯拉工程师将 Model 3 的工时缩短了 8 小时。
同时在两家公司工作并不像获得额外的薪水那么简单。加入Tesla/Space X后，牵头成立Tesla&Space X联合材料工程组，推动两家公司定期召开联席会议，同步最新研究进展。
至于他自己，他和 CEO 埃隆·马斯克一起开始了“（Space X 总部）三天，硅谷（特斯拉总部）两天，每周两次去湾区和洛杉矶两次的工作节奏。 " [1] 两家公司之间的合作如此频繁和深入，以至于一个有趣的统计数据是，仅两家公司总部之间的商务飞行每年就花费了特斯拉 110 万美元。
在 2018 年 CAMX（复合材料和先进材料）会议上，他展示了他所做的基础工作：“无论是在特斯拉还是在 ，我们都采用了使材料工程真正融入产品的过程。材料设计方法是设计和工程功能的一部分。我们使用集成计算材料工程 (ICME) 技术来实现这一目标。”[2]
据信，两家公司在工程方面有着许多相同的追求。例如，特斯拉汽车每增加 1 公斤的体重，就会损失 1 公斤的有效载荷质量。此外，特斯拉全系列汽车保持同级别量产车最低的风阻，而拥有全球最专业的轻量化材料专家和风阻设计工程师。
与星舰同源的30x不锈钢合金材料终于统一了由.
3.为什么是不锈钢？
在文章的开头，我们问了一个问题：为什么特斯拉放弃了延续多年的家族设计语言不锈钢门槛条磨损车漆，转而用锐利的直线来构建它？
活动三天后，特斯拉 CEO 埃隆·马斯克 (Elon Musk) 回答了这个问题。这种设计的原因之一是制造车身的不锈钢合金材料不能冲压，因为它会损坏冲压机。
由于这种新型不锈钢的强度太高，传统的车身制造方法已不再适用，特斯拉不得不探索新的制造方法。
也就是说，特斯拉之所以选择使用30x不锈钢合金材料打造车身，是因为皮卡应用场景恶劣、粗糙，以及车身强度。
然而，这样的理由似乎并不完全站得住脚。以上面提到的F150为例，我们提到福特倒转燃油经济性的前提是铝合金可以保证成本和强度不失衡。而F150及车型在美国NHTSA碰撞测试中获得五星级评级，被IIHS评为最安全皮卡。
这是否意味着特斯拉的“过分强势”是个伪命题？
事实上，特斯拉在决定使用 30x 不锈钢之前曾尝试过钛合金。还记得特斯拉首席设计师弗朗茨·冯在发布会上用大锤砸门的场景吗？
大锤门的零变形体现了30x不锈钢一个非常关键的特性：断裂韧性。
2019 年 1 月， 宣布星际飞船的船体材料从碳纤维改为 30 倍不锈钢。
Elon 在 1 月 22 日接受采访时表示，这是 Space X 做出的“有史以来最好的材料设计决策”，并提到选择 30x 不锈钢的一个重要原因是：30x 不锈钢具有非常好的断裂韧性。 [2]
断裂韧性是材料结构中裂纹和其他尖锐缺陷扩展的特性。
Elon 表示，大多数钢材在低温下会变得非常脆，而断裂韧性较差的材料，例如陶瓷和玻璃，一旦出现裂纹，就很难防止其扩展。 30x 不锈钢则不然。
最终的结果是不锈钢门槛条磨损车漆，F150 的车门在被大锤击中后发生了相当大的变形，但似乎毫发无伤。
另外，Elon特别提到不锈钢合金不能太薄，否则整个外壳会有点像气球，无法再现材料的特性。
所以我们看到不锈钢车身面板的厚度可达3毫米，某知名汽车网站评论说现代汽车的钣金厚度通常不超过0.8毫米，也就是厚度几乎是前者的 4 倍。
从理论上讲，这将为 F150 带来一定程度的维护成本降低——而与 F150 的全铝车身相关的高昂维护成本长期以来一直受到竞争对手雪佛兰和 Ram 的批评。
此外，不锈钢合金材料的超强耐腐蚀性也被特斯拉写入官网。
300系列不锈钢是应用最广泛的一种耐酸不锈钢，这意味着除了空气、蒸汽和水之外，化学腐蚀性介质（酸、碱、盐等）也很难受到影响塔。
最后在机身重量和成本上，结合之前F150的白车身质量，不到300公斤，就算白车身全部换成30x不锈钢（其实，不能代替热成型钢），带来的重量增加也很有限。
至于成本，Elon Musk 此前曾提到，30x 不锈钢的成本仅为 2500 美元/吨，而福特 F150 的“钢转铝”成本增加了 500 美元。
采用30x不锈钢合金，是典型的特斯拉和合作的产物，也是特斯拉在汽车行业时隔百年的又一次探索。
就像Model S率先开放了EE架构和中控操作系统，Model 3彻底去掉了仪表盘一样，这是特斯拉给行业带来的全新想象。
从 Model S/X 的全铝，到 Model 3 的钢铝混合材料，再到 Model 3 的不锈钢，特斯拉正在一步步探索材料工程的极限。
参考资料：
[1]/2018/03/01//ford-f150--.html
[2] 特斯拉新闻发布会
[3]/us/surf-/--space-age-/
[4]/2018/10/camx----on---/2/
[5]/space///elon-musk--bfr--steel/