距離特斯拉皮卡Cybertruck發(fā)布會過去已經(jīng)兩周有余了，關(guān)于這款車的討論還在持續(xù)發(fā)酵深化。

最大的爭議還是來自Ta的造型：特斯拉為什么要拋棄了延續(xù)多年的流線型家族設(shè)計語言，轉(zhuǎn)而以銳利平直的線條來打造Cybertruck？

福特F150是怎樣煉成的？

無論是從福特F150連續(xù)42年穩(wěn)坐美國皮卡市場銷量冠軍的地位，還是從Cybertruck發(fā)布會各種PKF150的運作來看，F(xiàn)150都是Cybertruck最強大、最重要的競爭對手。

那么，當(dāng)我們談?wù)撈たǖ能嚿聿牧蠒r，F(xiàn)150的方案就很值得關(guān)注了。

2013年12月，知名媒體Thetruthaboutcars爆料，原定于2013年美國陣亡將士紀(jì)念日（5月底）上市的全新一代福特F150將推遲3個月上市。而新款福特F150的上市，最終推遲到了2014年1月13日。

跳票的基礎(chǔ)上再跳票，是因為福特在主力賺錢機器F150的新一代車身材料上做了大規(guī)模的革新。

2015FordF-150frameandbody

簡單來講，新款F150相對老款最大的革新在于首次研發(fā)了皮卡的全鋁車身。

福特為此建立起5條全新的全鋁沖壓產(chǎn)線，并研發(fā)了多種用于鋁材的車身連接和制造工藝。[1]

有兩個基礎(chǔ)知識點需要指出：汽車行業(yè)所謂「全鋁車身」并不是字面意義上的100%純鋁。

由于鋁材本身的強度并不高，F(xiàn)150采用的是6000系列的高強度鋁合金。

此外，車架也不是100%的6000系鋁合金覆蓋，加上高強度鋼材設(shè)計的底盤，F(xiàn)150車身的鋁材用量實際占比為77.1%。

這是皮卡行業(yè)首次涉足全鋁車身，除了上面提到的在研發(fā)和制造方面的投入，福特還對新款F150進(jìn)行了累計1600萬公里的高溫高原高寒測試，模擬了全生命周期的車身表現(xiàn)。

對于消費者來說，由于鋁合金的物料成本高于鋼材，在保險和維修方面的使用成本會相對更高。

你可能要問了，鋼車身的研發(fā)和制造工藝如此成熟，福特何必投入那么多研發(fā)吃力不討好的全鋁車身？

要知道，由于全鋁車身的應(yīng)用，F(xiàn)150車身的整備質(zhì)量控制在了660磅，這個指標(biāo)相比全鋼車身降低了700多磅（317.5kg），比奧迪A8這樣的轎車還要輕。得益于此，F(xiàn)150的燃油效率提升了5%-29%（視不同工況）。

所有關(guān)于車身材料的選擇，都是強度、燃油經(jīng)濟性和成本之間的博弈，而這一次，福特在保證強度和成本不失衡的前提下倒向了燃油經(jīng)濟性。

特斯拉擁躉看到這里已經(jīng)眼前一亮了：純電動轎車對輕量化的追逐比燃油皮卡車要迫切得多，特斯拉真正意義上的首款車型ModelS就是全鋁車身。為了投產(chǎn)這一中大型轎車，特斯拉Fremont工廠配備了北美最大的沖壓產(chǎn)線。

而這里的背景是，全球范圍內(nèi)具備全鋁車身的設(shè)計、研發(fā)與制造能力的車企屈指可數(shù)。直到今天，除了特斯拉和福特，僅剩捷豹路虎、奧迪和蔚來等為數(shù)不多的車企擁有全鋁車身的生產(chǎn)經(jīng)驗。

純電動皮卡、輕量化、具備全鋁車身生產(chǎn)經(jīng)驗，無論從哪個角度看，特斯拉Cybertruck應(yīng)用全鋁車身都是水到渠成的選擇。

然而，特斯拉石破天驚地選擇了不銹鋼。

什么是冷軋不銹鋼？

在發(fā)布會上，Elon是這么介紹Cybertruck的不銹鋼材料的：

It is literally bulletproof to a nine millimeter handgun,that』s how strong the skin is—it』s ultra-hard, cold-rolled stainless steel alloy that we』ve developed. We』re going to be using the same alloy in the Starship rocket, and in the Cybertruck.[2]

對于9毫米口徑的手槍來說，它是防彈的。這就是車身的強度——基于我們研發(fā)的超硬冷軋不銹鋼合金。我們將在Starship火箭和Cybertruck上使用同款合金。

在特斯拉官網(wǎng)，這一材料被定義為ULTRA-HARD30X冷軋不銹鋼。

Elon在Twitter上澄清說，這里的30X不是指硬度30倍于普通不銹鋼，而是特斯拉研發(fā)的一種隸屬于不銹鋼30系列新的合金。

這讓我們愈發(fā)好奇：究竟是怎樣一種材料，可以兼容應(yīng)用于火箭和汽車，讓特斯拉從設(shè)計到制造做出全面調(diào)整？

要回答這個問題，還要把時鐘撥回2015年。

2015年12月，時任蘋果產(chǎn)品設(shè)計總監(jiān)的CharlesKuehmann和特斯拉CEOElonMusk達(dá)成了一項人事協(xié)議：Charles將同時擔(dān)任SpaceX和特斯拉（ElonMusk是上述兩家公司的創(chuàng)始人、CEO和最大股東）兩家公司的材料工程副總裁。

為什么要同時在特斯拉和SpaceX任職？我們不得不追溯Charles在蘋果前的上一家公司QuesTekInnovationsLLC。

QuesTek是ICME（IntegratedComputationalMaterialsEngineering）集成計算材料工程領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。

Questek獨立研發(fā)了名為MaterialsbyDesign材料設(shè)計方法，借助專業(yè)的應(yīng)用程序和計算機建模來開發(fā)新型合金。這種方法相比傳統(tǒng)的「試錯開發(fā)法」將開發(fā)周期上降低了50%，開發(fā)成本降低了70%。

實際上，QuesTek開發(fā)的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、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，以及SpaceX。

低成本、高效率、橫跨汽車和航空航天，如果你了解ElonMusk，你就能想象Charles對特斯拉和SpaceX有多么重要，他同時在特斯拉和SpaceX任職才是合乎邏輯的。

身兼兩職第二個原因，源于ElonMusk的工程交叉方法論。

在2017年8月的特斯拉Q2財報會議上，Elon解釋了他有意打通特斯拉和SpaceX的核心技術(shù)部門的原因：將火箭及宇宙飛船領(lǐng)域與汽車工業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)知識交叉應(yīng)用是非常有價值的——就在不到一個月前，在SpaceX科學(xué)家的幫助下，特斯拉工程師將Model3的制造工時降低了8個小時。

同時在兩家公司履職，并非多領(lǐng)一份薪水那么簡單。加入特斯拉/SpaceX后，Charles領(lǐng)導(dǎo)成立了特斯拉＆SpaceX聯(lián)合材料工程小組，并推動兩家公司定期舉行聯(lián)席會議來同步最新的研究進(jìn)展。

至于他本人，則和CEOElonMusk一起，開始了「Hawthorne（SpaceX總部）三天，硅谷（特斯拉總部）兩天，一周兩次往返灣區(qū)和LA」的工作節(jié)奏。[1]兩家公司的合作是如此的頻繁和深入，一個有趣的數(shù)據(jù)是，光是相關(guān)團隊在兩家公司總部之間的公務(wù)飛行，就要讓特斯拉一年支出110萬美元。

在2018年的CAMX（TheCompositesandAdvancedMaterials復(fù)合材料和先進(jìn)材料）大會上，Charles介紹了他所做的基本工作：「無論在特斯拉還是SpaceX，我們都采用了使材料工程真正成為產(chǎn)品整體設(shè)計和工程功能一部分的材料設(shè)計方法。我們使用集成計算材料工程（ICME）技術(shù)來實現(xiàn)這一點?！筟2]

Charles認(rèn)為，兩家公司在工程方面擁有很多相同的追求。例如，特斯拉汽車每增加1kg車身質(zhì)量，就會減少1kg有效載荷質(zhì)量。此外，特斯拉全系汽車都保持著同級量產(chǎn)車最低的風(fēng)阻，而SpaceX有地球上最專業(yè)的輕量化材料專家和風(fēng)阻設(shè)計工程師。

Cybertruck和星艦Starship的同宗同源的30x不銹鋼合金材料，終于讓Charles領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合材料工程小組所做的工作歸于統(tǒng)一。

為什么是不銹鋼？

文章的開頭我們提了一個問題：為什么特斯拉拋棄了延續(xù)多年的家族設(shè)計語言，轉(zhuǎn)而以銳利平直的線條來打造Cybertruck？

發(fā)布會結(jié)束三天后，特斯拉CEOElonMusk在Twitter上解答了這個問題。Cybertruck這樣設(shè)計的一大原因是打造車身的不銹鋼合金材料無法沖壓，因為這種材料會破壞沖壓機。

由于這種新型不銹鋼的強度過高，常規(guī)的車身制造方法已經(jīng)不再適用，特斯拉不得不探索新的制造方法。

也就是說，出于對皮卡嚴(yán)苛粗糙的應(yīng)用場景和車身強度的訴求，特斯拉選擇用30x不銹鋼合金材料來打造車身。

不過，這樣的理由似乎也不完全站得住腳。以前面提到的F150為例，我們提到福特倒向燃油經(jīng)濟性的前提，是鋁合金可以保證成本和強度不失衡。而F150的SuperCrew和SuperCab車型拿下了美國NHTSA的碰撞測試中拿下了五星評級，并被IIHS評為最安全的皮卡。

那是不是說，特斯拉這里的「強度過高」是個偽命題？

事實上，在決定采用30x不銹鋼材料前，特斯拉曾經(jīng)嘗試采用鈦合金打造Cybertruck車身。還記得Cybertruck發(fā)布會上特斯拉首席設(shè)計師FranzvonHolzhausen大錘砸門的那一幕嗎？

大錘錘門零變形體現(xiàn)了30x不銹鋼一個非常關(guān)鍵的性能：斷裂韌性。

2019年1月，SpaceX宣布星艦Starship的艦體材料從碳纖維更換為30x不銹鋼。

1月22日，Elon接受PopularMechanics采訪時表示，這是SpaceX「有史以來最好的材料設(shè)計決策」，并提到選擇30x不銹鋼一個重要的原因是：30x不銹鋼擁有非常好的斷裂韌性。[2]

斷裂韌性是材料組織裂紋和其它尖銳缺陷擴展的一種特性。

Elon介紹說，大多數(shù)鋼材在低溫下都會變得非常脆，斷裂韌性差的材料，例如陶瓷、玻璃，一旦出現(xiàn)裂紋就很難阻止裂紋變大。30x不銹鋼不是這樣。

最終的結(jié)果是，F(xiàn)150的車門在大錘重?fù)艉蟪霈F(xiàn)了相當(dāng)程度的變形，而Cybertruck似乎毫發(fā)無損。

此外Elon特別提到，不銹鋼合金不能太薄，不然整個殼體會有點像氣球一樣，無法復(fù)現(xiàn)材料的特性。

所以我們在Cybertruck上見到了高達(dá)3mm厚的不銹鋼車身面板，知名汽車網(wǎng)站Jalopnik評論說，現(xiàn)代汽車的鈑金厚度通常不超過0.8mm，Cybertruck的厚度是前者的近4倍。

理論上講，這會給Cybertruck的維修成本上帶來一定程度的降低——而F150的全鋁車身帶來的高維修成本，長期以來被競爭對手雪佛蘭和Ram口誅筆伐。

另外，不銹鋼合金材料超強的抗腐蝕性能也被特斯拉寫進(jìn)了官網(wǎng)。

300系列不銹鋼是使用最廣泛的一種耐酸不銹鋼，這意味著除了空氣、蒸汽和水，化學(xué)腐蝕介質(zhì)（酸、堿、鹽等）也很難對Ta造成影響。

最后是車身重量和成本方面，結(jié)合前面F150尚不及300kg的白車身質(zhì)量，即便Cybertruck的白車身全部換成了30x不銹鋼（實際上它無法替代熱成型鋼），所帶來的重量增加也十分有限。

至于成本，ElonMusk之前曾提到30x不銹鋼的成本僅為2500美元/噸，而福特F150當(dāng)年「由鋼轉(zhuǎn)鋁」使得成本上升了500美金。

Cybertruck采用30x不銹鋼合金，是典型的特斯拉和SpaceX協(xié)作的產(chǎn)物，也是特斯拉在汽車這個沿襲百年的行業(yè)的又一次探索。

就像ModelS率先打通EE架構(gòu)和中控OS，Model3完全移除儀表盤一樣，這是特斯拉給這個行業(yè)帶來的新的想象力。

從ModelS/X的全鋁，到Model3的鋼鋁混合，再到Cybertruck的不銹鋼，特斯拉正在一步步探索著材料工程的極限。

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