Čini se da Reuters ima izvrsne izvore duboko u Tesli. U izvješću od 14. rujna 2023. navodi se da im je najmanje 5 ljudi reklo da se tvrtka približava svom cilju lijevanja podvozja svojih automobila u jednom komadu. Lijevanje pod pritiskom je u osnovi prilično jednostavan proces. Napravite kalup, napunite ga rastaljenim metalom, pustite da se ohladi, izvadite kalup i voila! Instant automobil. Dobro funkcionira ako izrađujete Tinkertoy igračke ili Matchbox automobile, ali je izuzetno teško ako ga pokušavate koristiti za izradu vozila u punoj veličini.
Vagoni Conestoga građeni su na okvirima od drveta. Rani automobili također su koristili drvene okvire. Kada je Henry Ford stvorio prvu montažnu traku, norma je bila graditi vozila na ljestvama - dvije željezne šine povezane poprečnim dijelovima. Prvi unibody serijski automobil bio je Citroen Traction Avant 1934. godine, a sljedeće godine uslijedio je Chrysler Airflow.
Automobili s jednom karoserijom nemaju okvir ispod sebe. Umjesto toga, metalna karoserija je oblikovana i formirana na način da može podnijeti težinu pogonskog sklopa i zaštititi putnike u slučaju sudara. Počevši od 1950-ih, proizvođači automobila, potaknuti inovacijama u proizvodnji koje su uvele japanske tvrtke poput Honde i Toyote, prešli su na proizvodnju automobila s jednom karoserijom i pogonom na prednje kotače.
Cijeli pogonski sklop, zajedno s motorom, mjenjačem, diferencijalom, pogonskim vratilima, amortizerima i kočnicama, bio je ugrađen na zasebnu platformu koja se podizala odozdo na montažnoj traci, umjesto da se motor i mjenjač spuštaju odozgo kao što se to radilo kod automobila izgrađenih na okviru. Razlog promjene? Brže vrijeme montaže što je dovelo do nižih jediničnih troškova proizvodnje.
Dugo se vremena unibody tehnologija preferirala za takozvane ekonomične automobile, dok su ljestvesti okviri bili izbor za veće limuzine i karavane. Bilo je i nekih hibrida - automobili s prednjim nosačima okvira pričvršćenim vijcima za unibody putnički prostor. Chevy Nova i MGB bili su primjeri ovog trenda, koji nije dugo trajao.
Tesla prelazi na lijevanje pod visokim tlakom
Tesla, koja je stekla naviku mijenjanja načina proizvodnje automobila, prije nekoliko godina počela je eksperimentirati s lijevanjem pod visokim tlakom. Prvo se usredotočila na izradu stražnje strukture. Kad je to uspjela, prešla je na izradu prednje strukture. Sada se, prema izvorima, Tesla usredotočuje na lijevanje pod tlakom prednjeg, središnjeg i stražnjeg dijela, sve u jednoj operaciji.
Zašto? Zato što tradicionalne proizvodne tehnike koriste do 400 pojedinačnih dijelova koji se zatim moraju zavariti, spojiti vijcima, spojiti vijcima ili lijepiti kako bi se napravila potpuna jednodijelna struktura. Ako Tesla to uspije postići, troškovi proizvodnje mogli bi se smanjiti i do 50 posto. To će zauzvrat izvršiti ogroman pritisak na sve ostale proizvođače da reagiraju ili se neće moći natjecati.
Ne treba ni spominjati da se ti proizvođači osjećaju pogođeno sa svih strana dok arogantni sindikalno organizirani radnici kucaju na vrata i zahtijevaju veći dio profita koji se još uvijek ostvaruje.
Terry Woychowsk, koji je tri desetljeća radio u General Motorsu, zna ponešto o proizvodnji automobila. Sada je predsjednik američke inženjerske tvrtke Caresoft Global. Za Reuters kaže da bi, ako Tesla uspije gigacastom izraditi veći dio podvozja električnog vozila, to dodatno poremetilo način na koji se automobili dizajniraju i proizvode. „To je pokretač na steroidima. Ima ogroman utjecaj na industriju, ali je vrlo izazovan zadatak. Odljevke je vrlo teško napraviti, posebno one veće i kompliciranije.“
Dva izvora rekla su da Tesline nove tehnike dizajna i proizvodnje znače da tvrtka može razviti automobil od nule za 18 do 24 mjeseca, dok većini konkurenata trenutno treba od tri do četiri godine. Jedan veliki okvir - koji kombinira prednji i stražnji dio sa srednjim podvozjem gdje se nalazi baterija - mogao bi se koristiti za proizvodnju novog, manjeg električnog automobila koji se prodaje po cijeni od oko 25.000 dolara. Očekivalo se da će Tesla već ovog mjeseca odlučiti hoće li lijevati jednodijelnu platformu.
Značajni izazovi pred nama
Jedan od najvećih izazova za Teslu u korištenju visokotlačnih odljevaka jest projektiranje podokvira koji su šuplji, ali imaju unutarnja rebra potrebna za raspršivanje sila koje nastaju tijekom sudara. Izvori tvrde da inovacije stručnjaka za dizajn i odljevke u Britaniji, Njemačkoj, Japanu i Sjedinjenim Državama koriste 3D printanje i industrijski pijesak.
Izrada kalupa potrebnih za lijevanje velikih komponenti pod visokim tlakom može biti prilično skupa i dolazi sa znatnim rizicima. Nakon što se izradi veliki metalni testni kalup, strojne prilagodbe tijekom procesa dizajniranja mogle bi koštati 100.000 dolara po pokušaju, ili bi potpuna prerada kalupa mogla koštati 1,5 milijuna dolara, prema riječima jednog stručnjaka za lijevanje. Drugi je rekao da bi cijeli proces dizajniranja velikog metalnog kalupa obično koštao oko 4 milijuna dolara.
Mnogi proizvođači automobila smatrali su da su troškovi i rizici previsoki, posebno zato što bi dizajn mogao zahtijevati pola tuceta ili više prilagodbi kako bi se postigao savršen kalup s gledišta buke i vibracija, pristajanja i završne obrade, ergonomije i otpornosti na sudare. Ali rizik je nešto što rijetko smeta Elona Muska, koji je prvi natjerao rakete da lete unatrag.
Industrijski pijesak i 3D ispis
Tesla se navodno okrenula tvrtkama koje izrađuju testne kalupe od industrijskog pijeska pomoću 3D pisača. Koristeći digitalnu dizajnersku datoteku, pisači poznati kao binder jets nanose tekuće vezivno sredstvo na tanki sloj pijeska i postupno grade kalup, sloj po sloj, koji može tlačno lijevati rastaljene legure. Prema jednom izvoru, trošak procesa validacije dizajna s lijevanjem u pijesku košta oko 3% cijene iste stvari s metalnim prototipom.
To znači da Tesla može prilagođavati prototipove onoliko puta koliko je potrebno, ponovno tiskajući novi u nekoliko sati koristeći strojeve tvrtki kao što su Desktop Metal i njihova jedinica ExOne. Ciklus validacije dizajna korištenjem lijevanja u pijesku traje samo dva do tri mjeseca, rekla su dva izvora, u usporedbi sa šest mjeseci do godinu dana za kalup izrađen od metala.
Unatoč toj većoj fleksibilnosti, ipak je postojala još jedna velika prepreka koju je trebalo prevladati prije nego što su se mogli uspješno izrađivati odljevci velikih razmjera. Aluminijske legure korištene za proizvodnju odljevaka ponašaju se drugačije u kalupima od pijeska nego u kalupima od metala. Rani prototipovi često nisu zadovoljavali Tesline specifikacije.
Specijalisti za lijevanje prevladali su to formuliranjem posebnih legura, finim podešavanjem procesa hlađenja rastaljene legure i osmišljavanjem toplinske obrade nakon proizvodnje, rekla su tri izvora. Nakon što Tesla bude zadovoljna prototipom pješčanog kalupa, može investirati u konačni metalni kalup za masovnu proizvodnju.
Izvori navode da je Teslin nadolazeći mali automobil/robotaksi pružio savršenu priliku za izradu platforme za električna vozila u jednom komadu, uglavnom zato što je podvozje jednostavnije. Mali automobili nemaju veliki "prevjes" sprijeda i straga. "To je kao brod, nosač baterije s malim krilima pričvršćenim na oba kraja. To bi imalo smisla napraviti u jednom komadu", rekla je jedna osoba.
Izvori tvrde da Tesla još uvijek mora odlučiti koju će vrstu preše koristiti ako odluči lijevati podvozje u jednom komadu. Za brzu proizvodnju velikih dijelova karoserije bit će potrebni veći strojevi za lijevanje sa silom stezanja od 16.000 tona ili više. Takvi strojevi bit će skupi i mogu zahtijevati veće tvorničke hale.
Preše s velikom silom stezanja ne mogu primiti 3D printane pješčane jezgre potrebne za izradu šupljih podokvira. Kako bi riješila taj problem, Tesla koristi drugačiju vrstu preše u koju se rastaljena legura može polako ubrizgavati - metoda koja obično proizvodi odljevke više kvalitete i može primiti pješčane jezgre.
Problem je u tome što taj proces traje dulje. „Tesla bi i dalje mogla odabrati visoki tlak zbog produktivnosti ili bi mogla odabrati sporo ubrizgavanje legure zbog kvalitete i svestranosti“, rekao je jedan od ljudi. „U ovom trenutku je to još uvijek pitanje izbora.“
Hrana za van
Kakvu god odluku Tesla donese, ona će imati implikacije koje će se odraziti na automobilsku industriju diljem svijeta. Tesla, unatoč značajnom smanjenju cijena, i dalje proizvodi električne automobile s profitom - nešto što tradicionalni proizvođači automobila izuzetno teško postižu.
Ako Tesla uspije značajno smanjiti troškove proizvodnje korištenjem visokotlačnih lijevaka, te će tvrtke biti pod još većim ekonomskim pritiskom. Nije teško zamisliti što se dogodilo Kodaku i Nokiji. Gdje bi to ostavilo svjetsko gospodarstvo i sve radnike koji trenutno proizvode konvencionalne automobile, nitko ne može nagađati.
Izvor:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Autor: Steve Hanley
Uredio May Jiang iz MAT Aluminuma
Vrijeme objave: 05.06.2024.
