重塑未來汽車製造業 - 《華爾街日報》

或許有一天，人們造訪汽車經銷商的唯一理由就是獲取身體尺寸數據。

機器將用激光精確掃描購車者承重的臀部曲線，將數據傳送至經銷商門店的3D打印機，或是未來可能主導行業的數千家小型自動化製造中心之一——不妨稱之為"內飾打印工坊"。在此過程中，顧客可以從數千種由人工智能生成的虛擬配色與圖案中挑選，實現當前千篇一律的批量生產時代無法企及的個性化定製。

只需數小時或數日，你夢想中的汽車座椅就會在交付中心變成現實。

橫亙在我們與這種定製化個人交通世界之間的障礙是什麼？從技術層面而言並不多。但這要求汽車製造商徹底變革其設計、製造和銷售汽車的方式——更重要的是改變其運作的速度。頗具諷刺意味的是，交通運輸行業的變革步伐向來遲緩。

要理解這種以個體為核心的汽車製造未來，不妨審視當前行業標準。以美國曆史上最暢銷車型之一豐田凱美瑞為例：這款中型轎車外觀流暢，但其金屬結構實則是數百個小型鋼鋁複合部件的拼合體，這些部件經過沖壓、擠壓、鍛造或鑄造後，通過機械緊固件、焊接和粘合劑組裝成被稱為"一體式車身"的彈性結構。

豐田凱美瑞一直是美國曆史上最受歡迎的車型之一。圖為2006年1月推出的混合動力版本。圖片來源：STAN HONDA/AFP/Getty Images這種造車方式僵化低效、依賴人工且精度不足，同時伴隨高能耗、高排放與高材料成本。然而由於種種原因，汽車行業對新一代製造技術的接納始終遲緩。

唯有特斯拉例外。2010年代後半葉，這家硅谷車企開始押注名為"一體壓鑄"的技術——通過超大型高壓鋁鑄件替代數十個拼接部件。這項由意大利供應商IDRA首創的巨型壓鑄工藝，已成為特斯拉全球戰略的基石，更是其實現行業領先利潤率的關鍵。

上圖：柏林超級工廠的機械臂正在焊接Model Y車身。下圖：工人進行人工裝配環節。圖片來源：Patrick Pleul/dpa/picture alliance/Getty Images圖片來源：Patrick Pleul/dpa/picture alliance/Getty Images特斯拉CEO埃隆·馬斯克在採訪中透露，公司的終極目標是將整個汽車底盤一體壓鑄成型，實現尺寸零誤差，從而省去數百個零部件與無數道工序。

這類結構從鑄造機中出來時幾乎已經完成。“你不需要對它進行處理、修剪或做任何事，“密歇根州奧本Munro & Associates的製造顧問桑迪·芒羅説，“這就像魔法一樣。”

新的製造工藝可能服務於另一個目標：解決碳足跡問題。西方傳統汽車製造商已做出某種淨零排放承諾——不僅是碳中和，而是到本世紀中葉消除或抵消所有排放的更高標準。

凱文·辛格（左）和兒子盧卡斯·辛格在他們公司的辦公室照片：Tracy Nguyen for The Wall Street Journal加州託蘭斯先進製造諮詢公司Divergent Technologies的首席執行官凱文·辛格表示，無論傳統汽車製造商對實現淨零排放有多真誠，他們以常規方式製造汽車"毫無機會”。就整個生命週期的排放而言——包括能源、採礦、加工和製造的上游投入，以及報廢回收和處理——“我們製造汽車的方式對環境的影響比我們如何為它們提供燃料更大，“他説。

辛格的願景是通過在全球數千家3D打印微型工廠"民主化生產”，“減少汽車製造的材料使用”——即大幅減少材料和能源消耗。

盧卡斯·辛格駕駛着辛格21C。他從耶魯大學電子工程專業畢業後加入了父親的公司。圖片來源：Tracy Nguyen/《華爾街日報》Divergent Technologies成立於2015年，為汽車和國防工業客户提供增材製造（即3D打印）技術服務，包括人工智能設計優化和機器人裝配。2017年，辛格的兒子盧卡斯從耶魯大學電子工程專業畢業後加入公司。兩人於2019年創立辛格汽車公司，旨在打造21C這款顛覆性的油電混合動力車，其大部分部件採用3D打印技術。

經過輕量化設計的21C整備質量約3000磅，四輪驅動最高可輸出1250馬力，加速性能驚人：據辛格公司數據，0-60英里/小時加速不到2秒，1/4英里衝刺僅需8.1秒。2023年夏季，該公司的準量產原型車在全美各賽道屢破紀錄。

辛格21C的發動機特寫。圖片來源：Tracy Nguyen/《華爾街日報》目前尚無法3D打印輪胎。21C的玻璃和碳纖維面板也採用傳統工藝成型（如果非要這麼説的話）。雖然V8發動機缸體並非嚴格意義上的打印件，但也是通過六軸機牀從鋼坯上機器人銑削而成——勉強算殊途同歸。

其餘大部分部件採用辛格公司專有的高性能合金配方，通過一種名為激光燒結的增材製造工藝加工而成。在我最近的參觀中，盧卡斯邀請我觀察車輛的前制動"節點”——一個籃球大小的網狀金屬結構，它替代了傳統的轉向節、輪轂和制動卡鉗。某些結構採用中空設計，用於容納液壓系統並引導氣流。“這類部件根本無法用傳統工藝製造，“他説道。

經過人工智能優化產生的零件都帶有柔和、簡約的仿生特質。“這是迭代設計過程的自然產物，“凱文·辛格解釋，“自然選擇永遠追求極致效率，材料只會出現在真正需要的位置。”

以製造凱美瑞等經典車型聞名的豐田汽車，則致力於在客户按下打印按鈕之前，就精準預判他們的需求、偏好與潛在渴望。

2022年，豐田加州研究院的設計專家開始運用Stable Diffusion（一種能生成逼真圖像的文本轉圖AI模型）進行車輛設計實驗。這款人工智能能夠根據"流線型陽剛轎跑"等寬泛且模糊的指令，幫助設計師快速完成概念草圖階段。

豐田研究院設計師正在運用生成式AI進行創作。圖片來源：豐田研究院一張展示生成式AI優化豐田汽車空氣動力學的渲染圖。該圖像採用增強版Stable Diffusion結合公司專有技術生成。圖片來源：豐田研究院（渲染圖）項目負責人Avinash Balachandran指出：“該數據集顯然並非為汽車行業優化”。此後，豐田研究院團隊一直在訓練AI從空氣動力學效率角度分析圖像。Balachandran表示，下一步是理解可推斷的其他工程參數，並"找到整合豐田所有設計資源和工程檔案的方法”。

Balachandran強調，若AI優化汽車美學令您稍感不安，請知悉豐田的技術始終由人類決策者掌控。“我們的工作僅用於增強設計師和工程師的能力，而非取代他們。”

聯繫作者Dan Neil請致信 [email protected]

更正聲明本文先前版本中，Lukas Czinger的名字誤寫為Lucas Czinger，Kevin Czinger的名字誤寫為Keven Czinger。（已於1月2日更正）

本文刊登於2023年12月30日印刷版，標題為《重塑未來汽車製造業》。