Zdi se, da ima Reuters odlične vire globoko v Tesli. V poročilu z dne 14. septembra 2023 piše, da je nič manj kot 5 ljudi povedalo, da se podjetje približuje svojemu cilju ulivanja podvozja svojih avtomobilov iz enega kosa. Tlačno litje je v bistvu dokaj preprost postopek. Ustvarite kalup, ga napolnite s staljeno kovino, pustite, da se ohladi, odstranite kalup in voila! Instant avto. Deluje dobro, če izdelujete igrače Tinkertoys ali škatlice za vžigalice, vendar je zelo težko, če ga poskušate uporabiti za izdelavo vozil polne velikosti.
Vagoni Conestoga so bili zgrajeni na okvirjih iz lesa. Zgodnji avtomobili so uporabljali tudi lesene okvirje. Ko je Henry Ford ustvaril prvo tekočo linijo, je bila norma izdelava vozil na lestvenem ogrodju – dveh železnih tirnicah, povezanih skupaj s prečnimi kosi. Prvi unibody proizvodni avtomobil je bil Citroen Traction Avant leta 1934, ki mu je naslednje leto sledil Chrysler Airflow.
Unibody avtomobili nimajo okvirja pod seboj. Namesto tega je kovinsko ohišje oblikovano tako, da lahko prenese težo pogonskega sklopa in zaščiti potnike v primeru trka. V petdesetih letih 20. stoletja so proizvajalci avtomobilov, ki so jih spodbudile proizvodne inovacije, ki so jih uvedla japonska podjetja, kot sta Honda in Toyota, prešli na izdelavo enodelnih avtomobilov s pogonom na prednji kolesni par.
Celoten pogonski sklop, skupaj z motorjem, menjalnikom, diferencialom, pogonskimi gredmi, vzmetnimi nogami in zavorami, je bil nameščen na ločeni platformi, ki je bila dvignjena od spodaj na tekočem traku, namesto da bi motor in menjalnik spustili od zgoraj, kot je je bilo narejeno za avtomobile, izdelane na okvirju. Razlog za spremembo? Hitrejši časi montaže, kar je privedlo do nižjih proizvodnih stroškov na enoto.
Dolgo časa je bila tehnologija unibody prednostna za tako imenovane varčne avtomobile, medtem ko so bili lestveni okvirji izbira za večje limuzine in karavane. Pomešanih je bilo nekaj hibridov – avtomobili z nosilci okvirja spredaj, pritrjeni na enodelni potniški prostor. Chevy Nova in MGB sta bila primera tega trenda, ki ni trajal dolgo.
Tesla se usmerja k visokotlačnemu litju
Tesla, ki je imela navado motiti izdelavo avtomobilov, je pred nekaj leti začela eksperimentirati z visokotlačnimi ulitki. Najprej se je osredotočil na izdelavo zadnje strukture. Ko je bilo to prav, je prešlo na izdelavo sprednje strukture. Zdaj se glede na vire Tesla osredotoča na tlačno ulivanje sprednjega, srednjega in zadnjega dela v eni operaciji.
Zakaj? Ker tradicionalne proizvodne tehnike uporabljajo do 400 posameznih žigov, ki jih je treba nato zvariti, priviti, priviti ali zlepiti skupaj, da sestavi popolna enodelna struktura. Če bo Tesla uspela to narediti pravilno, bi se lahko njeni stroški proizvodnje znižali za do 50 odstotkov. To pa bo povzročilo izjemen pritisk na vse druge proizvajalce, da se odzovejo ali pa se bodo znašli nezmožni tekmovati.
Ni treba posebej poudarjati, da se ti proizvajalci počutijo pretepene z vseh strani, saj predrzni sindikalni delavci trkajo po vratih in zahtevajo večji del dobička, ki se še zasluži.
Terry Woychowsk, ki je 3 desetletja delal pri General Motorsu, ve nekaj o proizvodnji avtomobilov. Zdaj je predsednik ameriškega inženirskega podjetja Caresoft Global. Za Reuters je povedal, da bi Tesla, če bi uspela gigacast večino podvozja EV, še dodatno motila način načrtovanja in izdelave avtomobilov. »To je sredstvo za steroide. Ima velike posledice za industrijo, vendar je zelo zahtevna naloga. Odlitke je zelo težko narediti, še posebej večje in bolj zapletene.”
Dva od virov sta povedala, da Teslina nova zasnova in proizvodne tehnike pomenijo, da bi podjetje lahko razvilo avtomobil od začetka v 18 do 24 mesecih, medtem ko lahko večina tekmecev trenutno potrebuje od tri do štiri leta. En sam velik okvir - ki združuje sprednji in zadnji del s srednjim podvozjem, kjer je nameščena baterija - bi lahko uporabili za izdelavo novega, manjšega električnega avtomobila, ki se prodaja za približno 25.000 $. Pričakuje se, da se bo Tesla odločil, ali bo platformo iz enega kosa ulil že ta mesec, so povedali trije viri.
Pred nami so pomembni izzivi
Eden največjih izzivov za Teslo pri uporabi visokotlačnih ulitkov je oblikovanje podokvirjev, ki so votli, vendar imajo notranja rebra, ki so potrebna, da lahko razpršijo sile, ki nastanejo med trki. Viri trdijo, da inovacije strokovnjakov za oblikovanje in litje v Veliki Britaniji, Nemčiji, na Japonskem in v Združenih državah uporabljajo 3D-tiskanje in industrijski pesek.
Izdelava kalupov, potrebnih za visokotlačno ulivanje velikih komponent, je lahko precej draga in prinaša znatna tveganja. Ko je izdelan velik kovinski preskusni kalup, lahko strojne prilagoditve med postopkom oblikovanja stanejo 100.000 dolarjev na delo ali pa bi celotna ponovna izdelava kalupa lahko znašala 1,5 milijona dolarjev, pravi en strokovnjak za litje. Drugi je dejal, da bi celoten proces oblikovanja velikega kovinskega kalupa običajno stal približno 4 milijone dolarjev.
Številni proizvajalci avtomobilov menijo, da so stroški in tveganja previsoki, še posebej zato, ker bo zasnova morda potrebovala pol ducata ali več popravkov, da bi dosegli popolno matrico z vidika hrupa in vibracij, prileganja in končne obdelave, ergonomije in odpornosti proti udarcem. Toda tveganje je nekaj, kar le redko zmoti Elona Muska, ki je prvi poskrbel, da so rakete letele vzvratno.
Industrijski pesek in 3D tiskanje
Tesla naj bi se obrnil na podjetja, ki s 3D tiskalniki izdelujejo testne kalupe iz industrijskega peska. Z uporabo digitalne oblikovalske datoteke tiskalniki, znani kot vezivni curki, nanesejo tekoče vezivo na tanko plast peska in postopoma izdelajo kalup, plast za plastjo, ki lahko uliva staljene zlitine. Po enem viru stroški postopka validacije zasnove z ulivanjem v pesek stanejo približno 3 % enake stvari s kovinskim prototipom.
To pomeni, da lahko Tesla prilagodi prototipe tolikokrat, kot je potrebno, in natisne novega v nekaj urah z uporabo strojev podjetij, kot sta Desktop Metal in njegova enota ExOne. Dva vira sta povedala, da cikel validacije zasnove z ulivanjem v pesek traja le dva do tri mesece, v primerjavi s šestimi meseci do enega leta za kalupe iz kovine.
Kljub tej večji prilagodljivosti pa je bilo še vedno treba premagati še eno večjo oviro, preden je bilo mogoče uspešno izdelati velike ulitke. Aluminijeve zlitine, ki se uporabljajo za izdelavo ulitkov, se v kalupih iz peska obnašajo drugače kot v kalupih iz kovine. Zgodnji prototipi pogosto niso izpolnjevali Teslinih specifikacij.
Strokovnjaki za litje so to premagali s formuliranjem posebnih zlitin, fino nastavitvijo postopka hlajenja staljene zlitine in pripravo postprodukcijske toplotne obdelave, so povedali trije viri. Ko je Tesla zadovoljna s prototipom peščenega kalupa, lahko investira v končni kovinski kalup za množično proizvodnjo.
Viri pravijo, da je Teslin prihajajoči majhen avto/robotaxi dal odlično priložnost, da iz enega kosa ulije platformo EV, predvsem zato, ker je njeno podvozje enostavnejše. Majhni avtomobili nimajo velikega “previsa” spredaj in zadaj. »Na nek način je kot čoln, baterijski pladenj z majhnimi krilci, pritrjenimi na obeh koncih. To bi bilo smiselno narediti v enem kosu,« je dejala ena oseba.
Viri trdijo, da se mora Tesla še odločiti, kakšno stiskalnico bo uporabila, če se odloči za ulivanje podvozja iz enega kosa. Za hitro izdelavo velikih karoserijskih delov bodo potrebni večji livarski stroji z močjo vpenjanja 16.000 ton ali več. Takšni stroji bodo dragi in bodo morda zahtevali večje tovarniške zgradbe.
Stiskalnice z visoko vpenjalno močjo ne morejo sprejeti 3D-natisnjenih peščenih jeder, potrebnih za izdelavo votlih podokvirjev. Da bi rešil to težavo, Tesla uporablja drugačno vrsto stiskalnice, v katero je mogoče počasi vbrizgati staljeno zlitino – metoda, ki teži k izdelavi bolj kakovostnih ulitkov in lahko sprejme peščena jedra.
Težava je v tem, da ta postopek traja dlje. "Tesla bi še vedno lahko izbrala visok pritisk za produktivnost ali pa bi lahko izbrala počasno vbrizgavanje zlitin za kakovost in vsestranskost," je dejal eden od ljudi. "Na tej točki je še vedno met kovanca."
Takeaway
Kakršno koli odločitev sprejme Tesla, bo imela posledice, ki bodo zamahnile po vsej avtomobilski industriji po vsem svetu. Tesla kljub precejšnjim znižanjem cen še vedno proizvaja električne avtomobile z dobičkom - nekaj, kar proizvajalci starih avtomobilov izredno težko počnejo.
Če bo Tesla lahko znatno zmanjšala svoje stroške proizvodnje z uporabo visokotlačnih ulitkov, bodo ta podjetja pod še večjim gospodarskim pritiskom. Ni si težko predstavljati, kaj se je zgodilo s Kodakom in Nokio. Kje bi to pustilo svetovno gospodarstvo in vse delavce, ki trenutno izdelujejo običajne avtomobile, je le ugibati.
Vir:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Avtor: Steve Hanley
Uredil May Jiang iz MAT Aluminium
Čas objave: jun-05-2024
