Reuters pare să aibă surse excelente în Tesla. Într-un raport din 14 septembrie 2023, se spune că nu mai puțin de 5 persoane au spus că compania se apropie de obiectivul său de a turna sub caroseria mașinilor sale într-o singură bucată. Turnarea sub presiune este practic un proces destul de simplu. Creați o matriță, umpleți-o cu metal topit, lăsați-o să se răcească, îndepărtați matrița și voila! Mașină instantanee. Funcționează bine dacă faci mașini Tinkertoys sau Matchbox, dar este extrem de dificil dacă încerci să-l folosești pentru a face vehicule de dimensiuni mari.
Vagoanele Conestoga au fost construite deasupra cadrelor din lemn. Automobilele timpurii foloseau și rame din lemn. Când Henry Ford a creat prima linie de asamblare, norma era să construiască vehicule pe un cadru de scară - două șine de fier legate între ele cu piese transversale. Prima mașină de producție unibody a fost Citroen Traction Avant în 1934, urmată de Chrysler Airflow în anul următor.
Mașinile unibody nu au cadru sub ele. În schimb, corpul metalic este modelat și format astfel încât să poată susține greutatea transmisiei și să protejeze ocupanții în cazul unui accident. Începând cu anii 1950, producătorii de automobile, încurajați de inovațiile de producție inițiate de companii japoneze precum Honda și Toyota, au trecut la fabricarea de mașini unibody cu tracțiune față.
Întregul grup motopropulsor, complet cu motor, transmisie, diferențial, arbori de transmisie, bare și frâne, a fost instalat pe o platformă separată care a fost ridicată la loc de jos pe linia de asamblare, mai degrabă decât să scadă motorul și transmisia de sus, așa cum a fost făcut pentru mașini construite pe un cadru. Motivul schimbării? Timpi de asamblare mai rapidi care au condus la costuri unitare de producție mai mici.
Multă vreme, tehnologia unibody a fost preferată pentru așa-numitele mașini economice, în timp ce cadrele scărilor au fost alegerea pentru sedanurile și vagoanele mai mari. Au fost amestecați niște hibrizi - mașini cu șine de cadru în față fixate cu șuruburi într-un habitaclu monocaros. Chevy Nova și MGB au fost exemple ale acestei tendințe, care nu a durat mult.
Tesla pivotează la turnarea la presiune înaltă
Tesla, care și-a făcut obișnuința de a perturba modul în care sunt fabricate automobilele, a început să experimenteze cu turnarea la presiune înaltă în urmă cu câțiva ani. Mai întâi s-a concentrat pe realizarea structurii din spate. Când a fost corect, s-a trecut la realizarea structurii frontale. Acum, potrivit surselor, Tesla se concentrează pe turnarea sub presiune a secțiunilor din față, centrală și spate, toate într-o singură operațiune.
De ce? Pentru că tehnicile tradiționale de fabricație folosesc până la 400 de ștanțare individuale care apoi trebuie sudate, înșurubate, înșurubate sau lipite împreună pentru a face o structură unibody completă. Dacă Tesla poate remedia acest lucru, costul său de producție ar putea fi redus cu până la 50%. Acest lucru, la rândul său, va pune o presiune enormă asupra tuturor celorlalți producători să răspundă sau să nu fie capabili să concureze.
Este de la sine înțeles că acei producători se simt bătuți din toate părțile, în timp ce lucrătorii sindicalizați feroce bat la porți și cer o parte mai mare din orice profit încă câștigat.
Terry Woychowsk, care a lucrat la General Motors timp de 3 decenii, știe ceva sau două despre producția de automobile. Acum este președintele companiei americane de inginerie Caresoft Global. El spune pentru Reuters că, dacă Tesla reușește să gigacast cea mai mare parte a caroseriei unui vehicul electric, aceasta ar perturba și mai mult modul în care sunt proiectate și fabricate mașinile. „Este un activator pentru steroizi. Are o implicație uriașă pentru industrie, dar este o sarcină foarte provocatoare. Castingurile sunt foarte greu de făcut, mai ales cele mai mari și mai complicate.”
Două dintre surse au spus că noile tehnici de design și producție ale Tesla înseamnă că compania ar putea dezvolta o mașină de la zero în 18 până la 24 de luni, în timp ce majoritatea rivalilor pot dura în prezent oriunde de la trei până la patru ani. Un singur cadru mare – care combină secțiunile din față și din spate cu partea inferioară a caroseriei din mijloc unde este găzduită bateria – ar putea fi folosit pentru a fabrica o mașină electrică nouă, mai mică, care se vinde cu amănuntul la aproximativ 25.000 de dolari. Se aștepta ca Tesla să decidă dacă va turna o platformă dintr-o singură piesă de îndată ce luna aceasta, au spus trei dintre surse.
Provocări semnificative în viitor
Una dintre cele mai mari provocări pentru Tesla în utilizarea pieselor turnate la presiune înaltă este proiectarea subcadrelor care sunt goale, dar au nervurile interne necesare pentru a le face capabile să disipeze forțele care apar în timpul accidentelor. Sursele susțin că inovațiile specialiștilor în proiectare și turnare din Marea Britanie, Germania, Japonia și Statele Unite folosesc imprimarea 3D și nisipul industrial.
Realizarea matrițelor necesare pentru turnarea la presiune înaltă a componentelor mari poate fi destul de costisitoare și vine cu riscuri considerabile. Odată ce a fost realizată o matriță mare de testare a metalului, modificările de prelucrare în timpul procesului de proiectare ar putea costa 100.000 de dolari o dată, sau refacerea completă a matriței ar putea ajunge la 1,5 milioane de dolari, potrivit unui specialist în turnare. Un altul a spus că întregul proces de proiectare pentru o matriță metalică mare ar costa de obicei aproximativ 4 milioane de dolari.
Mulți producători de automobile au considerat că costurile și riscurile sunt prea mari, mai ales că un design ar putea avea nevoie de o jumătate de duzină sau mai multe modificări pentru a obține o matriță perfectă din perspectiva zgomotului și vibrațiilor, potrivirii și finisării, ergonomiei și rezistenței la impact. Dar riscul este ceva care rareori îl deranjează pe Elon Musk, care a fost primul care a făcut rachete să zboare înapoi.
Nisip industrial și imprimare 3D
Se pare că Tesla a apelat la firme care fac matrițe de testare din nisip industrial cu imprimante 3D. Folosind un fișier de design digital, imprimantele cunoscute sub numele de jeturi de liant depun un agent de legare lichid pe un strat subțire de nisip și construiesc treptat o matriță, strat cu strat, care poate turna aliajele topite. Potrivit unei surse, costul procesului de validare a designului cu turnarea în nisip costă aproximativ 3% din a face același lucru cu un prototip metalic.
Asta înseamnă că Tesla poate modifica prototipurile de câte ori este nevoie, retipărind unul nou în câteva ore folosind mașini de la companii precum Desktop Metal și unitatea sa ExOne. Ciclul de validare a proiectării folosind turnarea cu nisip durează doar două până la trei luni, au spus două dintre surse, în comparație cu oriunde de la șase luni la un an pentru o matriță din metal.
În ciuda acestei flexibilități mai mari, totuși, mai era încă un obstacol major de depășit înainte ca turnările la scară largă să poată fi realizate cu succes. Aliajele de aluminiu utilizate pentru producerea pieselor turnate se comportă diferit în formele din nisip decât în formele din metal. Prototipurile timpurii nu au reușit adesea să îndeplinească specificațiile Tesla.
Specialiștii în turnare au depășit asta prin formularea aliajelor speciale, reglarea fină a procesului de răcire a aliajului topit și venind cu un tratament termic post-producție, au spus trei dintre surse. Odată ce Tesla este mulțumit de matrița de nisip prototip, poate investi apoi într-o matriță metalică finală pentru producția de masă.
Sursele au spus că viitoarea mașină mică/robotaxi-ul Tesla i-a oferit o oportunitate perfectă de a turna o platformă EV într-o singură bucată, în principal pentru că partea de jos a caroseriei este mai simplă. Mașinile mici nu au o „surplontă” mare în față și în spate. „Într-un fel este ca o barcă, o tavă pentru baterii cu aripioare mici atașate la ambele capete. Acest lucru ar avea sens să fie făcut dintr-o singură bucată”, a spus o persoană.
Sursele au susținut că Tesla încă trebuie să decidă ce tip de presă să folosească dacă decide să arunce sub caroserie dintr-o singură bucată. Pentru a produce rapid piese mari de caroserie va fi nevoie de mașini de turnare mai mari, cu o putere de prindere de 16.000 de tone sau mai mult. Astfel de mașini vor fi scumpe și pot necesita clădiri mai mari ale fabricilor.
Presele cu putere mare de prindere nu pot găzdui miezurile de nisip imprimate 3D necesare pentru a face subcadre goale. Pentru a rezolva această problemă, Tesla folosește un alt tip de presă în care aliajul topit poate fi injectat lent - o metodă care tinde să producă piese turnate de calitate superioară și poate găzdui miezurile de nisip.
Problema este: acel proces durează mai mult. „Tesla ar putea alege în continuare presiune ridicată pentru productivitate sau ar putea alege injecția lentă din aliaj pentru calitate și versatilitate”, a spus unul dintre oameni. „Încă este o aruncare de monede în acest moment.”
The Takeaway
Indiferent de decizia pe care o va lua Tesla, aceasta va avea implicații care se vor răspândi în industria auto din întreaga lume. Tesla, în ciuda reducerilor semnificative de preț, face în continuare mașini electrice cu profit - ceva ce producătorii de automobile vechi o consideră extrem de dificil de realizat.
Dacă Tesla își poate reduce costurile de producție în mod semnificativ utilizând piese turnate la presiune înaltă, acele companii vor fi supuse unei presiuni și mai mari din punct de vedere economic. Nu este greu de imaginat ce s-a întâmplat cu Kodak și Nokia li se întâmplă. Unde ar lăsa asta economia mondială și toți muncitorii care produc în prezent mașini convenționale este de ghicit oricine.
Sursă:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Autor: Steve Hanley
Editat de May Jiang de la MAT Aluminium
Ora postării: 05-jun-2024
