Zdi se, da ima Reuters odlične vire globoko v Tesli. V poročilu z dne 14. septembra 2023 piše, da jim je kar 5 ljudi povedalo, da se podjetje bliža svojemu cilju, da bi podvozje svojih avtomobilov ulilo v enem kosu. Litje pod pritiskom je v osnovi dokaj preprost postopek. Ustvarite kalup, ga napolnite s staljeno kovino, pustite, da se ohladi, odstranite kalup in voila! Instant avto. Dobro deluje, če izdelujete igrače Tinkertoy ali avtomobilčke Matchbox, vendar je izjemno težko, če ga poskušate uporabiti za izdelavo vozil v polni velikosti.
Vagoni Conestoga so bili zgrajeni na lesenih okvirjih. Tudi zgodnji avtomobili so uporabljali lesene okvirje. Ko je Henry Ford ustvaril prvo montažno linijo, je bila norma gradnja vozil na lestvenem okvirju – dveh železnih tirnicah, povezanih s prečnimi nosilci. Prvi serijski avtomobil z enojno karoserijo je bil Citroen Traction Avant leta 1934, naslednje leto pa mu je sledil Chrysler Airflow.
Avtomobili z enojno karoserijo nimajo spodnjega okvirja. Namesto tega je kovinska karoserija oblikovana in izdelana tako, da lahko podpira težo pogonskega sklopa in zaščiti potnike v primeru trčenja. Od petdesetih let prejšnjega stoletja so se proizvajalci avtomobilov, spodbujeni z inovacijami v proizvodnji, ki so jih uvedla japonska podjetja, kot sta Honda in Toyota, preusmerili na izdelavo avtomobilov z enojno karoserijo in pogonom na sprednji kolesi.
Celoten pogonski sklop, skupaj z motorjem, menjalnikom, diferencialom, pogonskimi gredmi, vzmetmi in zavorami, je bil nameščen na ločeni ploščadi, ki je bila dvignjena od spodaj na montažni liniji, namesto da bi motor in menjalnik spuščali od zgoraj, kot je to potekalo pri avtomobilih, zgrajenih na šasiji. Razlog za spremembo? Hitrejši časi montaže, ki so privedli do nižjih stroškov proizvodnje na enoto.
Dolgo časa je bila tehnologija enodelne karoserije prednostna za tako imenovane ekonomične avtomobile, medtem ko so bili lestve okvirja izbira za večje limuzine in karavane. Pojavili so se tudi nekateri hibridi – avtomobili z vodilnimi okvirji spredaj, pritrjenimi na enodelno potniško kabino. Chevy Nova in MGB sta bila primera tega trenda, ki ni dolgo trajal.
Tesla se preusmerja na litje pod visokim tlakom
Tesla, ki ima navado spreminjati način izdelave avtomobilov, je pred nekaj leti začela eksperimentirati z ulitki pod visokim tlakom. Najprej se je osredotočila na izdelavo zadnje strukture. Ko jim je to uspelo, so prešli na izdelavo sprednje strukture. Zdaj se Tesla po navedbah virov osredotoča na tlačno litje sprednjega, srednjega in zadnjega dela v enem samem postopku.
Zakaj? Ker tradicionalne proizvodne tehnike uporabljajo do 400 posameznih odlitkov, ki jih je nato treba zvariti, priviti, zvijačiti ali zlepiti skupaj, da se ustvari popolna enojna konstrukcija. Če bo Tesli to uspelo, bi se lahko njeni stroški proizvodnje zmanjšali za do 50 odstotkov. To bo posledično močno obremenilo vse druge proizvajalce, da se odzovejo ali pa se znajdejo v situaciji, ko ne bodo mogli konkurirati.
Samoumevno je, da se ti proizvajalci počutijo pretepene z vseh strani, saj predrzni sindikalno organizirani delavci trkajo na vrata in zahtevajo večji delež dobička, ki ga še vedno ustvarjajo.
Terry Woychowsk, ki je tri desetletja delal pri General Motorsu, ve nekaj o proizvodnji avtomobilov. Zdaj je predsednik ameriškega inženirskega podjetja Caresoft Global. Za Reuters je povedal, da bi Tesli uspelo odlivati večino podvozja električnega vozila, kar bi še dodatno spremenilo način načrtovanja in izdelave avtomobilov. »To je spodbuda na steroidih. Ima ogromen vpliv na industrijo, vendar je zelo zahtevna naloga. Odlitki so zelo težki, še posebej večji in bolj zapleteni.«
Dva vira sta povedala, da Teslini novi načini oblikovanja in izdelave pomenijo, da bi lahko podjetje avtomobil razvilo iz nič v 18 do 24 mesecih, medtem ko 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 se lahko uporabil za izdelavo novega, manjšega električnega avtomobila, ki se prodaja za približno 25.000 dolarjev. Trije viri so povedali, da naj bi se Tesla že ta mesec odločila, ali bo izdelala platformo iz enega kosa.
Pomembni izzivi pred nami
Eden največjih izzivov za Teslo pri uporabi visokotlačnih ulitkov je oblikovanje votlih podokvirjev, ki pa imajo notranja rebra, potrebna za razpršitev sil, ki nastanejo med trki. Viri trdijo, da inovacije strokovnjakov za oblikovanje in ulivanje v Veliki Britaniji, Nemčiji, na Japonskem in v Združenih državah Amerike uporabljajo 3D-tiskanje in industrijski pesek.
Izdelava kalupov, potrebnih za litje velikih komponent pod visokim tlakom, je lahko precej draga in prinaša precejšnja tveganja. Ko je izdelan velik kovinski testni kalup, lahko strojne prilagoditve med procesom načrtovanja stanejo 100.000 dolarjev na poskus, ali pa lahko celotna predelava kalupa stane 1,5 milijona dolarjev, pravi eden od strokovnjakov za litje. Drug je dejal, da celoten proces načrtovanja velikega kovinskega kalupa običajno stane približno 4 milijone dolarjev.
Mnogi proizvajalci avtomobilov so menili, da so stroški in tveganja previsoki, še posebej ker lahko zasnova zahteva pol ducata ali več prilagoditev, da bi dosegli popoln model z vidika hrupa in vibracij, prileganja in končne obdelave, ergonomije in odpornosti proti trkom. Toda tveganje je nekaj, kar redko moti Elona Muska, ki je prvi uspel narediti rakete, ki letijo vzvratno.
Industrijski pesek in 3D-tiskanje
Tesla se je menda obrnila na podjetja, ki iz industrijskega peska s 3D-tiskalniki izdelujejo testne kalupe. Z digitalno oblikovalsko datoteko tiskalniki, znani kot binder jets, nanesejo tekoče vezivno sredstvo na tanko plast peska in postopoma, plast za plastjo, zgradijo kalup, ki lahko tlačno uliva staljene zlitine. Po navedbah enega vira stane postopek validacije zasnove z ulivanjem v pesek približno 3 % stroškov enakega postopka s kovinskim prototipom.
To pomeni, da lahko Tesla prototipe po potrebi spreminja tolikokrat in v nekaj urah natisne novega s stroji podjetij, kot sta Desktop Metal in njihova enota ExOne. Cikel validacije zasnove z ulivanjem v pesek traja le dva do tri mesece, sta povedala dva vira, v primerjavi s šestimi meseci do enega leta za kalup iz kovine.
Kljub večji prilagodljivosti pa je bilo treba pred uspešno izdelavo ulitkov v velikem obsegu premagati še eno veliko oviro. Aluminijeve zlitine, uporabljene za izdelavo ulitkov, se v kalupih iz peščenih kalupov obnašajo drugače kot v kalupih iz kovine. Zgodnji prototipi pogosto niso ustrezali Teslinim specifikacijam.
Strokovnjaki za litje so to težavo premagali z oblikovanjem posebnih zlitin, finim uravnavanjem postopka hlajenja staljene zlitine in pripravo toplotne obdelave po proizvodnji, so povedali trije viri. Ko bo Tesla zadovoljna s prototipnim peščenim kalupom, lahko investira v končni kovinski kalup za množično proizvodnjo.
Viri so povedali, da je Teslin prihajajoči majhen avtomobil/robotaksi ponudil odlično priložnost za izdelavo platforme za električno vozilo v enem kosu, predvsem zato, ker je njegovo podvozje preprostejše. Majhni avtomobili nimajo velikega "previsa" spredaj in zadaj. "Na nek način je kot čoln, predal za akumulator z majhnimi krili, pritrjenimi na oba konca. To bi bilo smiselno narediti v enem kosu," je dejal nekdo.
Viri trdijo, da se mora Tesla še odločiti, kakšno stiskalnico bo uporabila, če se bo odločila za litje podvozja v enem kosu. Za hitro izdelavo velikih delov karoserije bodo potrebni večji livarski stroji z vpenjalno močjo 16.000 ton ali več. Takšni stroji bodo dragi in bodo morda zahtevali večje tovarniške hale.
Stiskalnice z veliko vpenjalno močjo ne morejo sprejeti 3D-natisnjenih peščenih jeder, potrebnih za izdelavo votlih podokvirjev. Da bi rešili to težavo, Tesla uporablja drugačno vrsto stiskalnice, v katero se lahko staljena zlitina počasi vbrizgava – metoda, ki običajno omogoča izdelavo ulitkov višje kakovosti in lahko sprejme peščena jedra.
Težava je v tem, da ta postopek traja dlje. »Tesla bi se lahko še vedno odločila za visok tlak zaradi produktivnosti ali pa bi se lahko odločila za počasno vbrizgavanje zlitin zaradi kakovosti in vsestranskosti,« je dejal eden od ljudi. »Trenutno je še vedno vprašanje časa.«
S seboj
Ne glede na to, kakšno odločitev bo Tesla sprejela, bo imela posledice, ki bodo zaznamovale vso avtomobilsko industrijo po vsem svetu. Tesla kljub znatnim znižanjem cen še vedno izdeluje električne avtomobile z dobičkom – kar je za starejše proizvajalce avtomobilov izjemno težko.
Če bo Tesla lahko znatno znižala stroške proizvodnje z uporabo visokotlačnih ulitkov, bodo ta podjetja ekonomsko pod še večjim pritiskom. Ni težko si predstavljati, kaj se je zgodilo Kodaku in Nokii. Kam bi to pripeljalo svetovno gospodarstvo in vse delavce, ki trenutno izdelujejo konvencionalne avtomobile, je le še vprašanje.
Vir:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Avtor: Steve Hanley
Uredil May Jiang iz MAT Aluminum
Čas objave: 5. junij 2024
