Схоже, що Reuters має чудові джерела глибоко в Tesla. У звіті від 14 вересня 2023 року йдеться, що не менше 5 осіб повідомили, що компанія наближається до своєї мети – відливання днища своїх автомобілів одним шматком. Лиття під тиском – це, по суті, досить простий процес. Створіть форму, заповніть її розплавленим металом, дайте їй охолонути, вийміть форму, і вуаля! Миттєвий автомобіль. Це добре працює, якщо ви робите іграшки Tinkertoys або машинки Matchbox, але це надзвичайно складно, якщо ви намагаєтеся використовувати це для виготовлення повнорозмірних автомобілів.
Вагони Конестога будувалися на дерев'яних рамах. Ранні автомобілі також використовували дерев'яні рами. Коли Генрі Форд створив першу складальну лінію, нормою було будувати транспортні засоби на драбинчастій рамі — двох залізних рейках, з'єднаних між собою поперечними балками. Першим серійним автомобілем з цільним кузовом став Citroen Traction Avant у 1934 році, а наступного року — Chrysler Airflow.
Автомобілі з цільним кузовом не мають рами під собою. Натомість металевий кузов має таку форму, що може витримувати вагу трансмісії та захищати пасажирів у разі зіткнення. Починаючи з 1950-х років, автовиробники, натхненні виробничими інноваціями, започаткованими японськими компаніями, такими як Honda та Toyota, перейшли на виробництво автомобілів з цільним кузовом та переднім приводом.
Весь силовий агрегат, включаючи двигун, коробку передач, диференціал, карданні вали, стійки та гальма, був встановлений на окремій платформі, яку піднімали знизу на складальній лінії, а не опускали двигун і коробку передач зверху, як це робилося для автомобілів, побудованих на рамі. Причина змін? Швидший час складання, що призвело до зниження собівартості продукції.
Протягом тривалого часу технологія unibody була кращою для так званих економ-автомобілів, тоді як сходові рами були вибором для більших седанів та універсалів. Були й гібриди — автомобілі з передніми рейками рами, прикріпленими болтами до салону unibody. Chevy Nova та MGB були прикладами цієї тенденції, яка тривала недовго.
Tesla переходить на лиття під високим тиском
Tesla, яка має звичку змінювати принципи виробництва автомобілів, почала експериментувати з литтям під високим тиском кілька років тому. Спочатку вона зосередилася на виготовленні задньої конструкції. Коли їй вдалося це зробити, вона перейшла до виготовлення передньої конструкції. Зараз, за даними джерел, Tesla зосереджується на литті під тиском передньої, центральної та задньої секцій в рамках однієї операції.
Чому? Тому що традиційні технології виробництва використовують до 400 окремих штампованих деталей, які потім потрібно зварювати, скріплювати болтами, шурупами або склеювати, щоб створити повну цільну конструкцію кузова. Якщо Tesla зможе зробити це правильно, її виробничі витрати можуть бути скорочені до 50 відсотків. Це, у свою чергу, створить величезний тиск на всіх інших виробників, щоб вони реагували, інакше вони виявлять себе нездатними конкурувати.
Само собою зрозуміло, що ці виробники відчувають тиск з усіх боків, оскільки зухвалі профспілкові працівники стукають у ворота та вимагають більшої частки будь-якого прибутку, який вони все ще отримують.
Террі Войховськ, який пропрацював у General Motors три десятиліття, дещо знає про виробництво автомобілів. Зараз він є президентом американської інженерної компанії Caresoft Global. Він розповів Reuters, що якщо Tesla вдасться гігалиттям зробити більшу частину днища електромобіля, це ще більше порушить спосіб проектування та виробництва автомобілів. «Це рушійна сила на стероїдах. Це має величезне значення для галузі, але це дуже складне завдання. Лиття дуже важко робити, особливо більші та складніші».
Два джерела повідомили, що нові методи проектування та виробництва Tesla означають, що компанія може розробити автомобіль з нуля за 18-24 місяці, тоді як більшість конкурентів наразі можуть витратити від трьох до чотирьох років. Єдина велика рама, що поєднує передню та задню частини із середнім днищем, де розміщена батарея, може бути використана для виробництва нового, меншого електромобіля, який продається за ціною близько 25 000 доларів. Очікується, що Tesla вирішить, чи використовувати литий під тиском цілісний корпус, вже цього місяця, повідомили три джерела.
Значні виклики попереду
Однією з найбільших проблем для Tesla у використанні лиття під високим тиском є проектування підрамників, які є порожнистими, але мають внутрішні ребра, необхідні для розсіювання сил, що виникають під час аварій. Джерела стверджують, що інновації, розроблені фахівцями з проектування та лиття у Великій Британії, Німеччині, Японії та Сполучених Штатах, використовують 3D-друк та промисловий пісок.
Виготовлення форм, необхідних для лиття під високим тиском великих компонентів, може бути досить дорогим і пов'язане зі значними ризиками. За словами одного спеціаліста з лиття, після виготовлення великої металевої випробувальної форми, механічні корекції під час процесу проектування можуть коштувати 100 000 доларів за спробу, або повна переробка форми може коштувати 1,5 мільйона доларів. Інший сказав, що весь процес проектування великої металевої форми зазвичай коштує близько 4 мільйонів доларів.
Багато автовиробників вважають вартість і ризики занадто високими, особливо враховуючи, що конструкція може потребувати півдюжини або більше налаштувань, щоб досягти ідеального штампа з точки зору шуму та вібрації, оздоблення, ергономіки та ударостійкості. Але ризик — це те, що рідко турбує Ілона Маска, який першим змусив ракети летіти назад.
Промисловий пісок та 3D-друк
Повідомляється, що Tesla звернулася до фірм, які виготовляють тестові форми з промислового піску за допомогою 3D-принтерів. Використовуючи цифровий файл дизайну, принтери, відомі як Binder Jets, наносять рідкий зв'язуючий агент на тонкий шар піску та поступово, шар за шаром, створюють форму, яка може відливати розплавлені сплави під тиском. За даними одного джерела, вартість процесу перевірки дизайну з литтям у піщані форми становить приблизно 3% від вартості виконання того ж процесу з металевим прототипом.
Це означає, що Tesla може вдосконалювати прототипи скільки завгодно разів, передруковуючи новий за лічені години, використовуючи машини таких компаній, як Desktop Metal та її підрозділ ExOne. Цикл перевірки конструкції з використанням лиття в піщані форми займає лише два-три місяці, повідомили два джерела, порівняно з шістьма місяцями-роком для форми, виготовленої з металу.
Однак, попри таку більшу гнучкість, існувала ще одна суттєва перешкода, яку потрібно було подолати, перш ніж можна було успішно виготовляти великомасштабні виливки. Алюмінієві сплави, що використовуються для виробництва виливків, поводяться по-різному у формах з піску та у формах з металу. Ранні прототипи часто не відповідали специфікаціям Тесли.
Фахівці з лиття подолали цю проблему, розробивши спеціальні сплави, точно налаштувавши процес охолодження розплавленого сплаву та розробивши поствиробничу термічну обробку, повідомили три джерела. Щойно Tesla буде задоволена прототипом піщаної форми, вона зможе інвестувати у кінцеву металеву форму для масового виробництва.
Джерела повідомили, що майбутній невеликий автомобіль/роботаксі від Tesla дав компанії ідеальну можливість відлити платформу для електромобілів з одного шматка, головним чином тому, що його днище простіше. Невеликі автомобілі не мають великого «звису» спереду та ззаду. «Це щось на кшталт човна, лоток для акумулятора з маленькими крилами, прикріпленими до обох кінців. Було б логічно зробити це з одного шматка», – сказав один із джерел.
Джерела стверджують, що Tesla все ще має вирішити, який прес використовувати, якщо вирішить відливати днище кузова одним шматком. Для швидкого виготовлення великих деталей кузова знадобляться більші ливарні машини із силою затискання 16 000 тонн або більше. Такі машини будуть дорогими та можуть вимагати великих заводських приміщень.
Преси з високою силою затискання не можуть вмістити надруковані на 3D-принтері піщані стрижні, необхідні для виготовлення порожнистих підрамників. Щоб вирішити цю проблему, Tesla використовує інший тип преса, в який можна повільно вводити розплавлений сплав — метод, який, як правило, дозволяє виготовляти виливки вищої якості та може вмістити піщані стрижні.
Проблема полягає в тому, що цей процес займає більше часу. «Tesla все ще могла б обрати високий тиск для продуктивності, або ж повільне впорскування сплаву для якості та універсальності», — сказав один із джерел. «На даний момент це все ще питання підкидання монети».
Їжа на винос
Яке б рішення не прийняла Tesla, воно матиме наслідки, які вплинуть на всю автомобільну промисловість світу. Tesla, попри значне зниження цін, все ще виробляє електромобілі з прибутком, що надзвичайно важко зробити традиційним автовиробникам.
Якщо Tesla зможе значно скоротити свої виробничі витрати, використовуючи лиття під високим тиском, ці компанії опиняться під ще більшим економічним тиском. Неважко уявити, що сталося з Kodak та Nokia. Яким би це сталося зі світовою економікою та всіма працівниками, які зараз виробляють звичайні автомобілі, можна тільки здогадуватися.
Джерело:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Автор: Стів Хенлі
Під редакцією Мей Цзян з MAT Aluminum
Час публікації: 05 червня 2024 р.
