Čini se da Reuters ima izvrsne izvore duboko u Tesli. U izvješću od 14. rujna 2023. kaže se da mu je najmanje 5 ljudi reklo da se tvrtka približava svom cilju da podvozje svojih automobila izlije u jednom komadu. Lijevanje pod pritiskom je u osnovi prilično jednostavan proces. Napravite kalup, napunite ga rastaljenim metalom, pustite da se ohladi, uklonite kalup i eto! Instant auto. Dobro funkcionira ako izrađujete autiće Tinkertoys ili Kutije šibica, ali je iznimno teško ako ga pokušate koristiti za izradu vozila pune veličine.
Kola Conestoga bila su izgrađena na okvirima od drveta. Rani automobili također su koristili drvene okvire. Kada je Henry Ford stvorio prvu proizvodnu traku, norma je bila izrada vozila na okviru od ljestvi - dvije željezne tračnice povezane križnim dijelovima. Prvi unibody proizvodni automobil bio je Citroen Traction Avant 1934. godine, a sljedeće godine uslijedio je Chrysler Airflow.
Unibody automobili nemaju okvir ispod sebe. Umjesto toga, metalna karoserija oblikovana je na takav način da može podnijeti težinu pogonskog sklopa i zaštititi putnike u slučaju sudara. Počevši od 1950-ih, proizvođači automobila, potaknuti proizvodnim inovacijama koje su uvele japanske tvrtke poput Honde i Toyote, prebacili su se na izradu jednodijelnih automobila s pogonom na prednje kotače.
Cijeli pogonski sklop, zajedno s motorom, mjenjačem, diferencijalom, pogonskim vratilima, podupiračima i kočnicama, instaliran je na zasebnoj platformi koja je podignuta na svoje mjesto odozdo na pokretnoj traci, umjesto da se motor i mjenjač ispuštaju odozgo na način na koji napravljeno je za automobile izgrađene na okviru. Razlog promjene? Brže vrijeme montaže što je dovelo do nižih jediničnih troškova proizvodnje.
Dugo je vremena unibody tehnologija bila preferirana za takozvane ekonomične automobile, dok su okviri s ljestvama bili izbor za veće limuzine i karavane. Umiješali su se neki hibridi — automobili s prednjim šinama pričvršćenim vijcima za jednodijelni putnički prostor. Chevy Nova i MGB bili su primjeri ovog trenda koji nije dugo potrajao.
Tesla se okreće visokotlačnom lijevanju
Tesla, koja je stekla naviku remetiti način na koji se proizvode automobili, počela je eksperimentirati s odljevcima pod visokim pritiskom prije nekoliko godina. Prvo se usredotočio na izradu stražnje strukture. Kad je to pošlo za rukom, prešlo se na izradu prednje strukture. Sada se, prema izvorima, Tesla usredotočuje na tlačno lijevanje prednjeg, središnjeg i stražnjeg dijela u jednoj operaciji.
Zašto? Budući da tradicionalne proizvodne tehnike koriste do 400 pojedinačnih žigova koji se zatim moraju zavariti, pričvrstiti vijcima, pričvrstiti vijcima ili zalijepiti kako bi se napravila cjelovita jednodijelna struktura. Ako Tesla to uspije, troškovi njegove proizvodnje mogli bi se smanjiti do 50 posto. To će zauzvrat staviti ogroman pritisak na sve druge proizvođače da odgovore ili se ne mogu natjecati.
Nije potrebno spominjati da se ti proizvođači osjećaju potučeni sa svih strana dok drski sindikalni radnici lupaju po vratima i zahtijevaju veći dio profita koji se još zarađuje.
Terry Woychowsk, koji je radio u General Motorsu 3 desetljeća, zna ponešto o proizvodnji automobila. Sada je predsjednik američke inženjerske tvrtke Caresoft Global. Reutersu je rekao da bi, ako Tesla uspije gigacastirati većinu podvozja EV-a, to dodatno poremetilo način na koji se automobili dizajniraju i proizvode. “To je pokretač steroida. Ima velike implikacije za industriju, ali je to vrlo izazovan zadatak. Castinge je jako teško napraviti, pogotovo veće i kompliciranije.”
Dva izvora rekla su da Teslin novi dizajn i proizvodne tehnike znače da bi tvrtka mogla razviti automobil od temelja za 18 do 24 mjeseca, dok je većini suparnika trenutno potrebno od tri do četiri godine. Jedan veliki okvir - koji kombinira prednji i stražnji dio sa srednjim podvozjem gdje je smještena baterija - mogao bi se koristiti za proizvodnju novog, manjeg električnog automobila koji se prodaje za oko 25.000 dolara. Očekuje se da će Tesla odlučiti hoće li lijevati jednodijelnu platformu već ovog mjeseca, rekla su tri izvora.
Pred nama su značajni izazovi
Jedan od najvećih izazova za Teslu u korištenju visokotlačnih odljevaka je projektiranje podokvira koji su šuplji, ali imaju unutarnja rebra potrebna kako bi mogli raspršiti sile koje se javljaju tijekom sudara. Izvori tvrde da inovacije stručnjaka za dizajn i lijevanje u Britaniji, Njemačkoj, Japanu i Sjedinjenim Državama koriste 3D ispis i industrijski pijesak.
Izrada kalupa potrebnih za visokotlačno lijevanje velikih komponenti može biti prilično skupa i povezana je sa značajnim rizicima. Nakon što se napravi veliki metalni testni kalup, strojne izmjene tijekom procesa dizajna mogle bi stajati 100.000 dolara po komadu, a potpuno ponovno pravljenje kalupa moglo bi koštati 1,5 milijuna dolara, prema jednom stručnjaku za lijevanje. Drugi je rekao da bi cijeli proces dizajniranja velikog metalnog kalupa obično koštao oko 4 milijuna dolara.
Mnogi proizvođači automobila smatraju da su troškovi i rizici previsoki, pogotovo zato što je dizajnu možda potrebno pet ili više izmjena da bi se postigla savršena matrica iz perspektive buke i vibracija, pristajanja i završne obrade, ergonomije i otpornosti na udarce. 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 obratio tvrtkama koje izrađuju testne kalupe od industrijskog pijeska s 3D printerima. Koristeći datoteku digitalnog dizajna, pisači poznati kao binder jets talože tekuće vezivno sredstvo na tanki sloj pijeska i postupno izgrađuju kalup, sloj po sloj, koji može lijevati rastaljene legure pod pritiskom. Prema jednom izvoru, trošak procesa validacije dizajna s lijevanjem u pijesak košta oko 3% iste stvari s metalnim prototipom.
To znači da Tesla može podešavati prototipove onoliko puta koliko je potrebno, ponovno tiskati novi u roku od nekoliko sati koristeći strojeve tvrtki kao što su Desktop Metal i njegova jedinica ExOne. Ciklus validacije dizajna pomoću lijevanja u pijesku traje samo dva do tri mjeseca, rekla su dva izvora, u usporedbi s bilo kojim od šest mjeseci do godine dana za kalup izrađen od metala.
Unatoč toj većoj fleksibilnosti, ipak je postojala još jedna velika prepreka koju je trebalo prevladati prije nego što se mogu uspješno izraditi odljevi velikih razmjera. Aluminijske legure koje se koriste za proizvodnju odljevaka drugačije se ponašaju u kalupima izrađenim od pijeska nego u kalupima izrađenim od metala. Rani prototipovi često nisu zadovoljavali Tesline specifikacije.
Stručnjaci za lijevanje su to prevladali formuliranjem posebnih legura, finim podešavanjem procesa hlađenja rastaljene legure i osmišljavanjem toplinske obrade nakon proizvodnje, rekla su tri izvora. Nakon što Tesla bude zadovoljan prototipom pješčanog kalupa, može investirati u konačni metalni kalup za masovnu proizvodnju.
Izvori su rekli da je Teslin nadolazeći mali automobil/robotaxi dao savršenu priliku za izlijevanje EV platforme u jednom komadu, uglavnom zato što mu je podvozje jednostavnije. Mali automobili nemaju veliki “prevjes” sprijeda i straga. “To je na neki način poput čamca, ladica za baterije s malim krilima pričvršćenim na oba kraja. To bi imalo smisla napraviti u jednom komadu”, rekla je jedna osoba.
Izvori su tvrdili da Tesla još mora odlučiti kakvu će prešu koristiti ako odluči izliti podvozje u jednom komadu. Za brzu proizvodnju velikih dijelova tijela bit će potrebni veći strojevi za lijevanje sa snagom stezanja od 16 000 tona ili više. Takvi strojevi bit će skupi i mogu zahtijevati veće tvorničke zgrade.
Preše s velikom snagom stezanja ne mogu primiti 3D ispisane pješčane jezgre potrebne za izradu šupljih podokvira. Kako bi riješio taj problem, Tesla koristi drugačiju vrstu preše u koju se rastaljena legura može polako ubrizgavati - metoda koja nastoji proizvesti kvalitetnije odljevke i može primiti pješčane jezgre.
Problem je: taj proces traje duže. "Tesla bi još uvijek mogao odabrati visoki tlak za produktivnost ili bi mogao odabrati sporo ubrizgavanje legure za kvalitetu i svestranost", rekao je jedan od ljudi. "U ovom trenutku to je još uvijek bacanje novčića."
Za ponijeti
Kakvu god odluku Tesla donese, ona će imati implikacije koje će zahvatiti automobilsku industriju diljem svijeta. Tesla, unatoč značajnim sniženjima cijena, još uvijek proizvodi električne automobile s profitom - nešto što je proizvođačima starih automobila iznimno teško.
Ako Tesla može značajno smanjiti svoje troškove proizvodnje korištenjem visokotlačnih odljevaka, te će tvrtke biti pod još većim ekonomskim pritiskom. Nije teško zamisliti što se dogodilo Kodaku i Nokiji da im se dogodilo. Može se samo nagađati gdje bi to ostavilo svjetsko gospodarstvo i sve radnike koji trenutno proizvode konvencionalne automobile.
Izvor:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Autor: Steve Hanley
Uredio May Jiang iz MAT Aluminiuma
Vrijeme objave: 5. lipnja 2024
