當今，消失模成為了一個比較理想的解決方案，適合結構復雜、多腔、薄壁鑄件，可一次成型量產“多合一”鑄件。在2023第三屆xEV全球驅動系統技術暨產業大會上，福建省神悅鑄造股份有限公司副董事長朱家鋼詳細介紹了消失模的工藝流程。

“多合一”液冷電驅動模組是電驅動的發展趨勢，這類產品用低壓鑄造生產時面臨的問題：壁厚6毫米以上，重量太大；廢品率高，良率很少超過70%；機加工量大，生產效率太低而產能不足，最終會導致成本過高。面對“三合一”及以上的鑄件生產，高壓鑄造面臨的問題：外部多個（三個及以上）功能部件的集成工藝難度大，需要昂貴的大合模力壓鑄機和復雜模具；設計自由度低，帶內部流道則無法一體化鑄造成型，必須分體鑄造后機加、安裝或焊接；不帶內部流道則只能采用油冷，而油作為冷媒的比熱容僅為水的46%，造成總成增重，還需要加裝油管等，殼體是簡單了，但是電機則復雜了。

因此，“多合一”電驅動液冷殼體的理想生產工藝：一體化成型電驅動集成模組；凈型薄壁: 減重、減機加、減工序；質量好、精度高；清潔生產、綠色鑄造；研發生產效率高、成本低。

神悅在消失模工藝中幫助客戶完成極具挑戰性的項目，朱家鋼列舉了三個項目：寶馬EMP156、保時捷IPB項目、寶馬HV SGR項目，為其提供解決方案，滿足了薄壁減重、復雜腔室等要求。

以下是演講實錄。

消失模鑄造在燃油車時代一直處在一個me too狀態，就是屬于在產品研發的早期階段，一直處于陪跑的一個角色，一般來說工藝技術路線ABCD，前面可能是組芯、高壓、低壓、重力，最后輪到消失模，聽說消失模也神通廣大，那你也試一試，就是這樣的。所以知道的很少。現在新能源車時代，情況發生了巨大的變化，因為電驅動一體化鑄造，特別是大家都在做的多合一電驅動模組殼體，導致傳統的前面的ABC遇到了一些困難，總是在某一個點上不盡如人意，所以現在消失模反而成為了一個比較理想的解決方案。特別是今天這個卷時代，為什么大家都做集成，就是因為成本壓力和性能的壓力，都到了這個份上了。

消失模為什么突然在今天變成了一個關注度越來越高的工藝？主要就是它的特點，適合于結構復雜，腔室復雜的薄壁鑄件，比較容易一次成型量產多合一的鑄件。用別的工藝做，特別費勁。三合一現在是常態，大家都在做，夸張一些的有八合一、十二合一，這些用別的工藝做能做，但要低成本量產就很費勁，但用消失模就特別容易，特別簡單。

消失模是個什么東西？簡單來說，就是你想做一個什么東西，我就用聚苯乙烯塑料給你做出來，做出一模一樣的一個白模。首先用水蒸氣讓泡沫塑料顆粒膨脹，膨脹以后打到模具中，消失模的模具只跟聚苯乙烯這種軟質材料接觸，生產起來速度很快，用鋁模就行。這跟注塑和壓鑄沒有多大區別，原理一樣，做成一片片的模片。再把模片用膠水沾接成模片的模型。高壓鑄造必須鑄出來以后焊接起來，我這個是用泡沫塑料發出來以后用膠水沾起來，不用焊接也不用做焊接前的加工。然后為了提高效率，把它沾在膠道上，形成一個模簇，這樣能一箱一次澆鑄有多件。這個放在耐火涂料桶里進行浸涂，使得外表面和內腔都覆蓋一層涂料，涂料把鑄造的金屬液和其他環境隔離開來，再放到砂箱里，埋箱振實，這是比較復雜的一個學問，是通過多角度、多頻率振動形成一個一層層的應力場，保證澆鑄過程中不會發生變形。然后隨著金屬液進入，白模在高溫下汽化、液化，金屬液填充原來泡沫占據的空間。翻箱出件，倒出來以后凝固冷卻的就是我們要的鑄件。原理很簡單，但其實做起來不是那么簡單，因為消失模在有人叫“消失模陷阱”，形容消失模工藝有八個字，“一看就會”，原理很簡單，要做什么東西、我用白模先做一個，泡在涂料里，把鐵、鋁、銅倒進去就完了，但“一做就廢”，要是沒有掌握它的底層理論基礎，做出來廢品率非常高。

現在大家都在做集成化、集成度很高的產品，液冷電驅動的模組，現在看起來是一個大的發展趨勢，特別是多合一的。這類產品我們在過去和客戶同步研發的過程中，都試過用A方案是砂鑄，用射芯機射出來砂芯組成砂模，然后B方案是高壓，C方案是低壓和重力，這些都面臨比較大的困難，主要是低壓鑄造和重力鑄造不容易滿足年產幾十萬件的要求，新能源車現在已經到了一個量產的階段，量產的要求，上來就是10萬件一年。第一就是低壓和重力鑄造壁厚6mm以上，重量太大。同時，里面內腔室是用砂芯，會導致廢品率高，因為如果砂芯做的強度太大，清砂的時候倒不出來，不碎不出來，但要把潰散性做得太好了，澆鑄過程中可能就碎了，這樣就會有大量的飛邊毛刺，所以廢品率高，良率很少超過70%。還有，要留大量的鑄造余量，所以機加工量大、生產效率比較低，容易產能不足。生產效率低，低壓和重力一臺機器一天就十幾模，太慢了。所以綜合成本太高，在這個“卷時代”，這是一個比較大的問題。

某種情況下，大家首先想到的，用高壓鑄造，這是一個很成熟的工藝，而且在中國應該算最卷的行業之一，做的人實在太多了，所以成本很低。高壓鑄造在大部分的情況下其實是非常理想的一個工藝，但走到三合一以上的鑄件，它就面臨幾個問題。第一，外部多個功能部件要集成的話，工藝難度大，多加一個難度就提高很大的一個程度，需要昂貴的大合模力壓鑄機和復雜模具，導致前期模具研發和制造周期長。第二，設計自由度低，因為內部流道沒法一體化鑄造成型，如果里面有復雜的流道，必須分體鑄造以后，比如以前寶馬做的48V的電機，就是內殼、外殼機加工以后對合，然后摩擦焊，今天三合一用這個，沒法做了，因為里面的流道要同時冷卻逆變器部分，所以流道的空間結構不允許弄成內殼、外殼，難度很大。還有一種做法，索性就沒有腔室沒有流道，就用油冷，但用油冷也有油冷的問題，不是到處都能用的，因為油作為冷煤熱容率不高，達到同樣的效果的話，用一公斤的水的流量得用兩公斤以上的油的流量。而且油管也很討厭，設計起來很頭大，生產起來很麻煩。所以遇到這種三個以上的液冷電驅動的模組，用高壓鑄造的話也有難點。不能說不能做，也遇到過案例，SGR的前身，在研發過程中我們建議寶馬用高壓鑄造+摩擦焊做，而不是用消失模，因為但凡用這個做，各方面都有優勢，表面光潔度也比我們好看。

為什么做這個對客戶來說是解決問題一個比較輕松的路徑？比方說我做一個切片，多合一的，里面是復雜的流道，先用泡沫塑料把它做出來，然后再做鑄造，首先，比較容易做一體化成型的電驅動模組，小零小碎都集成上去，我就是在白模上給你沾一個東西就完了，對我來說沒有特別大的麻煩，它可以精確一體成型，集成多個功能的多合一的模組。同時，還能把冷卻流道也集成成為一體，做成一個貫通式的多介質的雙回路構造，風冷水冷雙重冷卻，一個殼體里一次成型。第二，它有三減，可以做凈型薄壁，而且不需要留什么鑄造余量，減重、減機加、減工序。壁厚現在能做到2.5mm，跟高壓鑄造差不太遠；第二近無余量，加工余量最多1.5到2mm，僅僅端面上需要機加工，和傳統的砂型鑄造方法相比，可以減少40%-50%的機械加工量。特別容易做一體成型，大幅度減機加工和安裝、焊接的工序。還有質量好、精度高。因為無型芯組合而造成的尺寸誤差，沒有砂芯尺寸不準或下芯位置不準確造成鑄件壁厚不均。無需取模，無分型面，無砂芯，沒有飛邊毛刺。鑄件表面粗糙度也好，鑄件尺寸精度可以達到CT7到9，批量生產良品率高于95%。寶馬的SGR應該是全世界第一家經過模流仿真模擬確定工藝參數以后第一次生產就一次成功的。還有清潔生產、綠色鑄造。我們在意大利的廠是在熱點旅游景區以內，離400m就是度假營地，環保這塊沒有問題，而且沒有化學的粘結劑，砂是浮砂，回收率95%以上，而且能耗比傳統的鑄造工藝低27%。還有最關鍵的，今天這個時代，新能源汽車迭代速度越來越快了，研發效率和成本是很關鍵的因素，我們現在能做到全數字化的產品研發和工藝過程的仿真模擬，時間過程的數字化現在正在進行中。將來，研發和生產全數字化以后，效率會非常高，可以適應新能源汽車的“卷時代”，現在看起來，以前39個月慢悠悠做，現在壓縮到一年以內，快的甚至10個月，這樣能大幅度提高復雜鑄件的創新研發效率和成功率。到現在為止，我們早期鑄件方案出來以后鑄件研發成功率100%，沒有失敗過，一般接到3D數模以后，可能是概念設計階段一個很粗糙的東西，也沒有關系，我們可以在一二周內出鑄件方案，一個月做樣件出來。還有一個特別好的，我們為鑄件結構設計、產品結構設計提供了充分的自由度，原來鑄件供應商跟電機電驅客戶之間，永遠是一個矛盾關系，做產品的我們的客戶的研發部門就是突發奇想，做出很有創意的一個東西，但往往鑄件沒法跟上，跟著做的話廢品率高，會賠得叮當響。我們這個情況下是反過來的，你想出來的越復雜的東西，我越高興，因為對我來說實現上有難度、但沒有風險說最后做不成。批生產的綜合成本，比傳統鑄造大概低5-15%。標致雪鐵龍集團是要求一半用消失模工藝，一般用傳統工藝，一比較是14%的成本的下降，主要是減重，二是省了加工、安裝、機加工、焊接。所以研發效率高、成本低，周期短。這樣對我們快速迭代會有一個比較好的助力作用。

我們的解決方案，就是用合適的工藝解決設計、成本、量產的問題。我們并不是向客戶玩命推銷消失模方案，也有案例我們反過來建議客戶（寶馬）改用高壓鑄造+摩擦焊的，因為流道復雜度沒有到一定要用消失模的程度。我們有成熟的工藝，多年的量產經驗和和客戶聯合開發的能力。

我們是“專精特新”“小巨人”，和寶馬、保時捷、ABB、日本電產都合作了一段時間了，從99年給德爾福和博世做第一批液冷電機開始到今天，主要是做新能源車的帶冷卻腔體的多合一殼體產品，其他工藝也在做，最主要就是多合一的殼體。車規級的領域，我們以前也給一大堆客戶做了燃油車時代排氣管和缸體缸蓋集成的那些東西，最核心的客戶是寶馬。在研發領域我們有成建制的研發團隊，一個在國內一個在國外，從博世開始和博格華納、寶馬和客戶都是以同步研發的方式開發。

這里介紹三個案例。第一個案例是寶馬，Mini的安裝空間，但要求有i3和i5輸出功率的新能源車型的液冷電機外殼，這種情況下能量密度很高，但要求表面溫度不能超過80度，而且壁厚不能超過4mm，量產必須做到1000件/周以上。我們方案就是雙介質、雙冷卻系統，風冷水冷同時集成在殼壁中，用消失模+機加工。綠色的是風冷冷卻轉子，藍色的是水冷，把殼體當成一個熱交換器，最后用水把熱量帶出去。第二個是保時捷的IPB項目，俗稱小三電。挑戰是要求電加熱器啟動的時候預熱電池，主要是在超低溫環境下能運營，要求液冷，而且尺寸非常緊湊，平面壁厚3mm，這對鑄造是非常麻煩的，我們用消失模技術把冷卻回路和加熱電池的電加熱器全部一次成型，鑄造在電機殼體鑄件里，直接鑄進去。原來是很麻煩的，這個地方要機加工，根據形狀銑出來，把電加熱器裝進去，然后激光焊焊起來。現在是通過預埋電加熱器，在鑄造過程中一次成型。這是做白模的模具，最后成品電加熱器一體成型，把三個東西集成在一起了，車載充電器、直流轉換器和高壓配電單元一體，52秒一箱兩個，所以生產效率非常高。第三個案例是比較有意思的一個典型，寶馬SGR。這個件的前身是48V的，這個件是400V的，壁厚3mm，里面有很復雜的水套結構，一周要1200件以上。這個件我們在前身型號是反過來建議他用高壓鑄造+摩擦焊，因為水套當時還沒有復雜到今天這個程度，所以就找一家做高壓鑄造的就可以了，又便宜又好。這一件就不行了，因為消失模工藝可以一次性鑄造三合一的產品，出于價格、生產效率的考慮，不再用高壓鑄造和摩擦焊，一前一后兩個型號，完成了一個工藝的轉換。它把電機、減速和逆變器三個集成在一起，而且是400V，對氣孔要求極其嚴格，不能漏水，因為400V、800V環境下會產生安全問題。

簡單總結。遇到幾個問題：一是“多”，要多個東西集成。二是“冷”，冷卻回路要做得很給力才能滿足熱管理的要求。三要“快”，生產速度、效率要很高。四對安全性的要求很高，不能漏水，水密性要求很高，還有就是成本不能高。這種情況下，除了其他你已經用慣的工藝以外，可以考慮用消失模工藝來做鑄件的開發。

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