重塑未来汽车制造业 - 《华尔街日报》

或许有一天，人们造访汽车经销商的唯一理由就是获取身体尺寸数据。

机器将用激光精确扫描购车者承重的臀部曲线，将数据传送至经销商门店的3D打印机，或是未来可能主导行业的数千家小型自动化制造中心之一——不妨称之为"内饰打印工坊"。在此过程中，顾客可以从数千种由人工智能生成的虚拟配色与图案中挑选，实现当前千篇一律的批量生产时代无法企及的个性化定制。

只需数小时或数日，你梦想中的汽车座椅就会在交付中心变成现实。

横亘在我们与这种定制化个人交通世界之间的障碍是什么？从技术层面而言并不多。但这要求汽车制造商彻底变革其设计、制造和销售汽车的方式——更重要的是改变其运作的速度。颇具讽刺意味的是，交通运输行业的变革步伐向来迟缓。

要理解这种以个体为核心的汽车制造未来，不妨审视当前行业标准。以美国历史上最畅销车型之一丰田凯美瑞为例：这款中型轿车外观流畅，但其金属结构实则是数百个小型钢铝复合部件的拼合体，这些部件经过冲压、挤压、锻造或铸造后，通过机械紧固件、焊接和粘合剂组装成被称为"一体式车身"的弹性结构。

丰田凯美瑞一直是美国历史上最受欢迎的车型之一。图为2006年1月推出的混合动力版本。图片来源：STAN HONDA/AFP/Getty Images这种造车方式僵化低效、依赖人工且精度不足，同时伴随高能耗、高排放与高材料成本。然而由于种种原因，汽车行业对新一代制造技术的接纳始终迟缓。

唯有特斯拉例外。2010年代后半叶，这家硅谷车企开始押注名为"一体压铸"的技术——通过超大型高压铝铸件替代数十个拼接部件。这项由意大利供应商IDRA首创的巨型压铸工艺，已成为特斯拉全球战略的基石，更是其实现行业领先利润率的关键。

上图：柏林超级工厂的机械臂正在焊接Model Y车身。下图：工人进行人工装配环节。图片来源：Patrick Pleul/dpa/picture alliance/Getty Images图片来源：Patrick Pleul/dpa/picture alliance/Getty Images特斯拉CEO埃隆·马斯克在采访中透露，公司的终极目标是将整个汽车底盘一体压铸成型，实现尺寸零误差，从而省去数百个零部件与无数道工序。

这类结构从铸造机中出来时几乎已经完成。“你不需要对它进行处理、修剪或做任何事，“密歇根州奥本Munro & Associates的制造顾问桑迪·芒罗说，“这就像魔法一样。”

新的制造工艺可能服务于另一个目标：解决碳足迹问题。西方传统汽车制造商已做出某种净零排放承诺——不仅是碳中和，而是到本世纪中叶消除或抵消所有排放的更高标准。

凯文·辛格（左）和儿子卢卡斯·辛格在他们公司的办公室照片：Tracy Nguyen for The Wall Street Journal加州托兰斯先进制造咨询公司Divergent Technologies的首席执行官凯文·辛格表示，无论传统汽车制造商对实现净零排放有多真诚，他们以常规方式制造汽车"毫无机会”。就整个生命周期的排放而言——包括能源、采矿、加工和制造的上游投入，以及报废回收和处理——“我们制造汽车的方式对环境的影响比我们如何为它们提供燃料更大，“他说。

辛格的愿景是通过在全球数千家3D打印微型工厂"民主化生产”，“减少汽车制造的材料使用”——即大幅减少材料和能源消耗。

卢卡斯·辛格驾驶着辛格21C。他从耶鲁大学电子工程专业毕业后加入了父亲的公司。图片来源：Tracy Nguyen/《华尔街日报》Divergent Technologies成立于2015年，为汽车和国防工业客户提供增材制造（即3D打印）技术服务，包括人工智能设计优化和机器人装配。2017年，辛格的儿子卢卡斯从耶鲁大学电子工程专业毕业后加入公司。两人于2019年创立辛格汽车公司，旨在打造21C这款颠覆性的油电混合动力车，其大部分部件采用3D打印技术。

经过轻量化设计的21C整备质量约3000磅，四轮驱动最高可输出1250马力，加速性能惊人：据辛格公司数据，0-60英里/小时加速不到2秒，1/4英里冲刺仅需8.1秒。2023年夏季，该公司的准量产原型车在全美各赛道屡破纪录。

辛格21C的发动机特写。图片来源：Tracy Nguyen/《华尔街日报》目前尚无法3D打印轮胎。21C的玻璃和碳纤维面板也采用传统工艺成型（如果非要这么说的话）。虽然V8发动机缸体并非严格意义上的打印件，但也是通过六轴机床从钢坯上机器人铣削而成——勉强算殊途同归。

其余大部分部件采用辛格公司专有的高性能合金配方，通过一种名为激光烧结的增材制造工艺加工而成。在我最近的参观中，卢卡斯邀请我观察车辆的前制动"节点”——一个篮球大小的网状金属结构，它替代了传统的转向节、轮毂和制动卡钳。某些结构采用中空设计，用于容纳液压系统并引导气流。“这类部件根本无法用传统工艺制造，“他说道。

经过人工智能优化产生的零件都带有柔和、简约的仿生特质。“这是迭代设计过程的自然产物，“凯文·辛格解释，“自然选择永远追求极致效率，材料只会出现在真正需要的位置。”

以制造凯美瑞等经典车型闻名的丰田汽车，则致力于在客户按下打印按钮之前，就精准预判他们的需求、偏好与潜在渴望。

2022年，丰田加州研究院的设计专家开始运用Stable Diffusion（一种能生成逼真图像的文本转图AI模型）进行车辆设计实验。这款人工智能能够根据"流线型阳刚轿跑"等宽泛且模糊的指令，帮助设计师快速完成概念草图阶段。

丰田研究院设计师正在运用生成式AI进行创作。图片来源：丰田研究院一张展示生成式AI优化丰田汽车空气动力学的渲染图。该图像采用增强版Stable Diffusion结合公司专有技术生成。图片来源：丰田研究院（渲染图）项目负责人Avinash Balachandran指出：“该数据集显然并非为汽车行业优化”。此后，丰田研究院团队一直在训练AI从空气动力学效率角度分析图像。Balachandran表示，下一步是理解可推断的其他工程参数，并"找到整合丰田所有设计资源和工程档案的方法”。

Balachandran强调，若AI优化汽车美学令您稍感不安，请知悉丰田的技术始终由人类决策者掌控。“我们的工作仅用于增强设计师和工程师的能力，而非取代他们。”

联系作者Dan Neil请致信 [email protected]

更正声明本文先前版本中，Lukas Czinger的名字误写为Lucas Czinger，Kevin Czinger的名字误写为Keven Czinger。（已于1月2日更正）

本文刊登于2023年12月30日印刷版，标题为《重塑未来汽车制造业》。