福特Universal EV平臺(tái)構(gòu)建起一個(gè)高度模塊化、高效且高靈活性的電動(dòng)汽車生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)流水線到并行裝配的跨越。該平臺(tái)取得多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破：采用“整體鑄造技術(shù)”打造大型一體化鋁制部件，既做車身結(jié)構(gòu)，又當(dāng)子組件基座；通過技術(shù)整合，實(shí)現(xiàn)“小電池高續(xù)航”；顛覆百年造車模式，推出全球首創(chuàng)的“裝配樹”（Assembly Tree）生產(chǎn)體系。

一體式鋁制壓鑄工藝

在電動(dòng)汽車市場競爭日趨激烈的背景下，百年車企福特正通過生產(chǎn)模式的顛覆性革新尋求突破。2025年8月，該車企宣布投資20 億美元改造肯塔基州路易斯維爾裝配工廠，使其成為新一代經(jīng)濟(jì)型電動(dòng)汽車生產(chǎn)基地。核心變革在于引入大型一體式鋁制壓鑄工藝，重構(gòu)電動(dòng)汽車生產(chǎn)流程，標(biāo)志著福特在電動(dòng)化轉(zhuǎn)型中對生產(chǎn)技術(shù)的深度重構(gòu)。  

整體鑄造工藝的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到制造的全流程優(yōu)化。福特計(jì)劃將鑄造設(shè)計(jì)軟件集成到研發(fā)環(huán)境中，形成涵蓋產(chǎn)品設(shè)計(jì)、碰撞與結(jié)構(gòu)分析、可制造性優(yōu)化、制造過程仿真及性能預(yù)測的閉環(huán)體系。在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面，一體化壓鑄件（包括后底板、前機(jī)艙、電池包底板等）取代傳統(tǒng)沖焊結(jié)構(gòu)，使研發(fā)能與車身優(yōu)化同步進(jìn)行。 

以碰撞安全性為例，研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對正面碰撞、側(cè)面碰撞等工況，通過仿真分析確定壓鑄件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分布，確保頭部損傷標(biāo)準(zhǔn)（HIC）、胸部加速度等指標(biāo)達(dá)標(biāo)。與此同時(shí)兼顧 NVH 性能（噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度）、車身靜態(tài)強(qiáng)度及駕駛性能，通過快速迭代實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)平衡。

制造過程的仿真分析成為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)對壓鑄件的可制造性、流道設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)布局、充型凝固過程進(jìn)行模擬，預(yù)判縮孔、裂紋等缺陷風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)分析鑄件應(yīng)力變形及模具變形規(guī)律，確保產(chǎn)品尺寸精度。這種數(shù)字化研發(fā)模式大幅縮短了試錯(cuò)周期，為2027 年首款車型的如期上市提供保障。

在產(chǎn)品性能方面，一體化壓鑄帶來多重提升。車身部件集成減少了約25%的緊固件，降低了車身重量，有助于提升電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力。結(jié)構(gòu)剛性的增強(qiáng)改善了車輛操控性和碰撞安全性，零部件減少使裝配誤差降低，間接提升了整車的NVH性能。此外，一體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為車內(nèi)空間優(yōu)化創(chuàng)造了條件，中型電動(dòng)皮卡雖尺寸與Maverick（獨(dú)行俠）相當(dāng)，但內(nèi)部空間更大，滿足用戶對實(shí)用空間的需求。

福特F-150 Lightning的部分車身結(jié)構(gòu)采用了大型壓鑄件技術(shù)，這主要體現(xiàn)在其‌車身框架和結(jié)構(gòu)部件‌上。該技術(shù)通過使用大型鋁鑄件替代傳統(tǒng)焊接的多個(gè)小型零件，旨在提升制造效率、減輕車身重量并增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度。‌大型壓鑄件技術(shù)在F-150 Lightning中主要用于‌非承載式車身的框架組件‌，例如底盤結(jié)構(gòu)或連接部件，以支持車輛的高負(fù)載和越野性能。這種設(shè)計(jì)有助于優(yōu)化電池布局和整體車身強(qiáng)度，同時(shí)與電動(dòng)皮卡的輕量化需求相匹配。‌

大型壓鑄件并非福特首創(chuàng)，但在F-150 Lightning上的應(yīng)用體現(xiàn)了對高強(qiáng)度鋁合金材料的集成，以平衡安全性與生產(chǎn)成本。不過，一體化壓鑄可能帶來維修挑戰(zhàn)，如部件損壞后需整體更換，但福特通過非承載式車身設(shè)計(jì)增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)冗余性。與行業(yè)對比，特斯拉在Model Y等車型中更廣泛采用一體化壓鑄（如后底板），而福特在F-150 Lightning上側(cè)重于關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的壓鑄集成，反映了皮卡車型對耐用性和負(fù)載能力的優(yōu)先考慮。這種技術(shù)選擇也影響了維修經(jīng)濟(jì)性，但福特通過材料優(yōu)化降低了潛在成本。

福特的直接目標(biāo)是通過成本控制（零部件減少和效率提升預(yù)計(jì)降低制造成本）和產(chǎn)能提升（生產(chǎn)速度提高15%），在3萬美元級(jí)別的經(jīng)濟(jì)型電動(dòng)汽車市場與其他品牌競爭；更深層的意圖在于重構(gòu)生產(chǎn)優(yōu)勢。一體化壓鑄與模塊化裝配的結(jié)合，正成為傳統(tǒng)制造業(yè)經(jīng)驗(yàn)向電動(dòng)化時(shí)代技術(shù)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵路徑。這種融合通過輕量化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)效率提升和智能制造升級(jí)，推動(dòng)汽車制造從經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)演進(jìn)。

“裝配樹”生產(chǎn)體系

2025年，福特推出全球首創(chuàng)的 “裝配樹”（Assembly Tree）生產(chǎn)體系，對單條傳送帶模式進(jìn)行了革新，改為三條分支的裝配線結(jié)構(gòu)，提升電動(dòng)汽車生產(chǎn)效率并降低成本。這種新模式的核心在于采用“樹狀工作流”替代線性流水線，與全新電動(dòng)車平臺(tái)深度集成，使零部件總量減少20%，其中冷卻軟管及連接件減少50%，緊固件減少25%，直接降低了供應(yīng)鏈復(fù)雜度和裝配難度。

路易斯維爾整車裝配廠正在實(shí)施這項(xiàng)制造工藝革新，重構(gòu)傳統(tǒng)生產(chǎn)線，采用類似樹狀的并行工作流：第一條分支負(fù)責(zé)車輛前艙大件總成，第二條分支處理后艙組裝，第三條分支則負(fù)責(zé)組裝結(jié)構(gòu)性電池包與座椅、地毯、中控臺(tái)等車內(nèi)部件形成“地板模組”，最終三大模塊在生產(chǎn)線末端合攏為完整車輛。“裝配樹”生產(chǎn)體系在該廠落地后，新款中型電動(dòng)皮卡的裝配時(shí)間縮短40%，凈裝配速度提升15%，有助于降低制造成本并增強(qiáng)競爭力。

福特同時(shí)應(yīng)用動(dòng)作改善法（動(dòng)改法）中的人體運(yùn)用原則：確保雙手同時(shí)開始和完成動(dòng)作、避免空閑，使操作更對稱流暢，減少了不必要的停頓；優(yōu)化工作場所布置，將工具和材料放置在人體舒適區(qū)內(nèi)，縮短移動(dòng)距離，并利用重力墮送系統(tǒng)自動(dòng)供料，降低動(dòng)作等級(jí)；調(diào)整工作站高度至可調(diào)節(jié)范圍，匹配員工肘部高度，減少扭轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)身和彎腰需求，并預(yù)留充足操作空間，避免轉(zhuǎn)身和扭轉(zhuǎn)。‌改善了人體工程學(xué)條件后，工人停頓、倚靠、站立的時(shí)間縮短了40%，動(dòng)作更加流暢，提升了安全性和舒適度。

圖2. 福特F-150 Lightning 的部分車身框架和結(jié)構(gòu)部件 采用了大型壓鑄件技術(shù)。

“裝配樹”生產(chǎn)體系被視為對特斯拉“無箱化”工藝的響應(yīng)，標(biāo)志著汽車制造業(yè)從線性生產(chǎn)向靈活、高速模式的轉(zhuǎn)變。特斯拉的“無箱化”流程通常指其在汽車制造中采用的解構(gòu)式組裝技術(shù)，這是一種顛覆傳統(tǒng)流水線生產(chǎn)的模塊化并行生產(chǎn)方式。‌核心是將汽車從傳統(tǒng)的線性流水線生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闃犯呤讲⒙?lián)組裝，即將車輛分解為幾個(gè)大型模塊（如中央下車體/電池包模塊、前車身模塊、后車身模塊等），這些模塊在工廠內(nèi)不同的專用工作站區(qū)域同時(shí)、并行地組裝，最后像拼積木一樣快速拼合。‌在具體操作時(shí)，首先放置基礎(chǔ)模塊，然后拼合前后底盤，接著安裝側(cè)圍模塊，最后完成內(nèi)飾與頂蓋的安裝，整個(gè)過程通過高度自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)。 

不過“組裝樹”模塊化生產(chǎn)體系依賴高度自動(dòng)化和數(shù)字化協(xié)調(diào)，技術(shù)整合難度高，可能導(dǎo)致生產(chǎn)線故障或效率不達(dá)預(yù)期。例如，福特在電動(dòng)化轉(zhuǎn)型中推出的Universal EV平臺(tái)雖宣稱工時(shí)壓縮15%，但模塊化生產(chǎn)若缺乏成熟軟件支持，易引發(fā)機(jī)械與電子系統(tǒng)的兼容性問題，放大安全風(fēng)險(xiǎn)。

圖3. 福特下一代 “突破性”車型將配備比競爭對手小至多三分之一的電池，同時(shí)保持相當(dāng)?shù)睦m(xù)航里程。

與歷史數(shù)據(jù)相比，福特2025年汽車召回頻率顯著上升。2024年全球召回67次，影響約477萬輛車，主要涉及傳統(tǒng)機(jī)械部件安全缺陷。而2025年截至6月22日發(fā)起81次召回行動(dòng)，超過2024年全年總數(shù)，平均約每2.12天一次，累計(jì)影響超過400萬輛汽車，問題大都集中于軟件（如倒車攝像頭、電子制動(dòng)系統(tǒng)），反映汽車行業(yè)共性挑戰(zhàn)如軟件集成復(fù)雜性增加。 

福特CEO吉姆·法利近期公開承認(rèn)，公司投入20億美元開發(fā)的“組裝樹”革命性生產(chǎn)系統(tǒng)旨在通過大型鋁鑄件、結(jié)構(gòu)化電池和模塊化子總成裝配，但存在不確定性，需應(yīng)對一體化壓鑄相關(guān)的投資成本、廢料率及維修復(fù)雜性等挑戰(zhàn)。他將這一戰(zhàn)略舉措描述為一次高風(fēng)險(xiǎn)的“賭博”，并坦言“沒有成功的保證”。‌
   
實(shí)現(xiàn) “小電池高續(xù)航”

當(dāng)前電動(dòng)汽車市場正面臨一種兩難的困境：消費(fèi)者既渴望更親民的價(jià)格，又對續(xù)航有剛性需求 —— 在美國市場，400至480公里已成為入門級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。而電池作為電動(dòng)車最昂貴的部件，成本往往占整車的30%以上，大型電動(dòng)皮卡的電池單獨(dú)成本甚至高達(dá)2萬至3萬美元。

福特通過技術(shù)整合實(shí)現(xiàn)“小電池高續(xù)航”的策略直擊這一矛盾，通過極致的效率優(yōu)化，讓小電池也能跑出大續(xù)航。即使只是小幅縮小電池尺寸，也能節(jié)省數(shù)千美元的成本，這意味著消費(fèi)者能以更低價(jià)格買到續(xù)航達(dá)標(biāo)的車型。對于福特自身而言，此舉更是扭轉(zhuǎn)電動(dòng)車業(yè)務(wù)虧損的關(guān)鍵。過去兩年半，其電動(dòng)汽車部門已虧損約120億美元，迫切需要通過降本增效實(shí)現(xiàn)盈利。

福特電動(dòng)汽車業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人、前特斯拉高管道格?菲爾德指出，“大容量電池＝長續(xù)航”的固有認(rèn)知在新能源汽車領(lǐng)域存在片面性，實(shí)際情況更復(fù)雜。電池容量確實(shí)會(huì)影響續(xù)航，但并不是唯一的決定因素。系統(tǒng)級(jí)創(chuàng)新并非單純堆砌電池，需綜合考慮能量密度、系統(tǒng)效率和外部條件等多方面，結(jié)合電池技術(shù)、車輛設(shè)計(jì)和能耗管理的整體優(yōu)化。在不顯著增加電池重量的前提下實(shí)現(xiàn)了續(xù)航提升，體現(xiàn)了系統(tǒng)優(yōu)化對續(xù)航的決定性作用。福特下一代 “突破性”車型將配備比競爭對手小至多三分之一的電池，同時(shí)保持相當(dāng)?shù)睦m(xù)航里程。

“小電池高續(xù)航”技術(shù)的核心在于系統(tǒng)效率提升，‌雖然電池包容量‌50 kWh‌，但通過輕量化設(shè)計(jì)（如鋁擠出殼體）和降低風(fēng)阻等措施，將電耗控制在‌10 kWh/100 km以下‌以實(shí)現(xiàn)長續(xù)航。鋁擠出殼體是以鋁合金為材料，通過擠壓工藝成型的外殼結(jié)構(gòu)，屬于鋁型材外殼的一種。‌動(dòng)力系統(tǒng)采用‌三合一電機(jī)集成設(shè)計(jì)‌，最高效率達(dá)‌93.2%‌，并配備‌70 kW動(dòng)能回收系統(tǒng)‌，提升能量利用效率?？斐浞逯倒β?zwnj;100 kW‌，平均功率‌67 kW‌，兼顧充電速度與電池壽命。‌

福特計(jì)劃于2027年推出的首款搭載“小電池高續(xù)航”技術(shù)的車型，是一款中型純電皮卡，目標(biāo)起售價(jià)約為‌3萬美元‌。‌這款車型基于福特全新的Universal EV平臺(tái)打造，定位為四門中型皮卡，旨在通過平臺(tái)化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)成本控制，同時(shí)平衡電池容量與續(xù)航性能以滿足實(shí)用性需求。

該車型將采用創(chuàng)新的電動(dòng)架構(gòu)，電池系統(tǒng)采用‌磷酸鐵鋰技術(shù)‌，由‌寧德時(shí)代供應(yīng)‌，通過優(yōu)化能量密度和成本實(shí)現(xiàn)高效能，續(xù)航里程可達(dá)‌500公里（CLTC工況）‌，并支持快充，‌10%至80%充電時(shí)間約25分鐘‌。‌其電池容量僅‌50 kWh‌，相當(dāng)于現(xiàn)款 F-150 Lightning 電池容量的一半，可能通過效率提升實(shí)現(xiàn)高續(xù)航。這一設(shè)計(jì)不僅能降低生產(chǎn)成本，還能減輕車身重量，提升整體性能。 

福特通過技術(shù)整合實(shí)現(xiàn)“小電池高續(xù)航”的策略，主要體現(xiàn)在混合動(dòng)力系統(tǒng)、電池技術(shù)優(yōu)化和能量管理策略的協(xié)同創(chuàng)新，旨在提升能源效率并降低對大容量電池的依賴。這些技術(shù)通過智能能量管理，在全速域平衡動(dòng)力輸出與能耗，減少里程焦慮。從行業(yè)視角看，福特的嘗試或許將推動(dòng)電動(dòng)汽車從“拼電池容量”的粗放競爭，轉(zhuǎn)向“拼效率優(yōu)化”的技術(shù)競賽。

通過優(yōu)化空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)、輕量化材料應(yīng)用和能源管理系統(tǒng)，讓每一度電發(fā)揮更大價(jià)值。若能成功，不僅能改寫電動(dòng)車的成本結(jié)構(gòu)，更可能重塑消費(fèi)者對電動(dòng)汽車的價(jià)值判斷 —— 畢竟，能以更少的資源實(shí)現(xiàn)同等功能，才是可持續(xù)出行的核心要義。不過，這一策略的落實(shí)仍需突破多重挑戰(zhàn)。如何在縮減電池容量的同時(shí)確保續(xù)航穩(wěn)定性？極端天氣下的電池性能是否會(huì)受影響？這些問題都需要福特用實(shí)際產(chǎn)品回應(yīng)。

（編譯自福特汽車公司網(wǎng)站）

編譯:李忠東

來源：榮格-《國際汽車設(shè)計(jì)及制造》

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