Reuters, здається, має чудові джерела всередині Tesla. У звіті від 14 вересня 2023 року говориться, що не менше 5 людей повідомили, що компанія наближається до своєї мети — відлити днище своїх автомобілів з одного шматка. Лиття під тиском в основному є досить простим процесом. Створіть форму, заповніть її розплавленим металом, дайте охолонути, вийміть форму і вуаля! Миттєвий автомобіль. Це добре працює, якщо ви створюєте машинки Tinkertoys або Matchbox, але надзвичайно складно, якщо ви намагаєтеся використовувати його для виготовлення транспортних засобів повного розміру.
Вагони Conestoga були побудовані на дерев'яних каркасах. Ранні автомобілі також використовували дерев'яні рами. Коли Генрі Форд створив першу конвеєрну лінію, нормою було будувати транспортні засоби на драбинній рамі — двох залізних рейках, з’єднаних хрестовинами. Першим цілісним автомобілем був Citroen Traction Avant у 1934 році, а наступного року – Chrysler Airflow.
Цінні автомобілі не мають рами під собою. Натомість металевий кузов має таку форму, що витримує вагу трансмісії та захищає пасажирів у разі зіткнення. Починаючи з 1950-х років, автовиробники, підштовхнуті виробничими інноваціями, впровадженими японськими компаніями, такими як Honda та Toyota, перейшли на виготовлення автомобілів унікузова з переднім приводом.
Весь силовий агрегат, разом із двигуном, трансмісією, диференціалом, карданними валами, стійками та гальмами, було встановлено на окремій платформі, яку підняли на місце знизу на конвеєрі, а не скидали двигун і трансмісію зверху, як це було було зроблено для автомобілів, побудованих на рамі. Причина зміни? Швидший час складання, що призвело до зниження собівартості одиниці продукції.
Довгий час технологія unibody була віддана перевагу для так званих економ-автомобілів, тоді як драбини були вибором для більших седанів і універсалів. Було змішано кілька гібридів — автомобілі з рейками рами спереду, прикріпленими болтами до цільного салону. Chevy Nova та MGB були прикладами цієї тенденції, яка тривала недовго.
Tesla налаштована на лиття під високим тиском
Компанія Tesla, яка має звичку руйнувати виробництво автомобілів, кілька років тому почала експериментувати з литтям під високим тиском. Спочатку він зосередився на виготовленні задньої конструкції. Коли це сталося правильно, він перейшов до виготовлення передньої конструкції. Тепер, згідно з джерелами, Tesla зосереджується на лиття під тиском передньої, центральної та задньої частин за одну операцію.
чому Оскільки традиційні технології виробництва використовують до 400 окремих штампувань, які потім потрібно зварити, закріпити болтами, загвинтити або склеїти разом, щоб створити повну цільну структуру. Якщо Tesla зробить це правильно, вартість її виробництва може бути скорочена до 50 відсотків. Це, у свою чергу, створюватиме величезний тиск на будь-якого іншого виробника, щоб він реагував або виявився нездатним конкурувати.
Само собою зрозуміло, що ці виробники почуваються побитими з усіх боків, оскільки нахабні профспілкові працівники стукають у ворота та вимагають більшого шматка того прибутку, який усе ще отримується.
Террі Войховск, який працював у General Motors протягом 3 десятиліть, знає толк у виробництві автомобілів. Зараз він є президентом американської інжинірингової компанії Caresoft Global. Він каже Reuters, що якщо Tesla вдасться гігакастувати більшу частину днища електромобіля, це ще більше порушить спосіб проектування та виробництва автомобілів. «Це активатор стероїдів. Це має величезне значення для галузі, але це дуже складне завдання. Кастинги робити дуже важко, особливо більші та складніші».
Два з джерел сказали, що новий дизайн і технології виробництва Tesla означають, що компанія може розробити автомобіль з нуля за 18-24 місяці, тоді як більшості конкурентів зараз може знадобитися від трьох до чотирьох років. Одна велика рама — яка поєднує передню та задню частини з середньою днищем, де розміщена батарея — може бути використана для виробництва нового, меншого електромобіля, який продається приблизно за 25 000 доларів. Очікується, що Tesla вирішить, чи відливати цільну платформу вже цього місяця, повідомили три джерела.
Попереду значні виклики
Однією з найбільших проблем для Tesla при використанні лиття під високим тиском є конструювання підрамників, які є порожнистими, але мають внутрішні ребра, необхідні для розсіювання сил, які виникають під час аварій. Джерела стверджують, що інновації фахівців з дизайну та лиття з Британії, Німеччини, Японії та Сполучених Штатів використовують 3D-друк і промисловий пісок.
Виготовлення форм, необхідних для лиття під високим тиском великих компонентів, може бути досить дорогим і супроводжується значними ризиками. За словами одного фахівця з лиття, після виготовлення великої металевої випробувальної форми внесення змін під час розробки може коштувати 100 000 доларів США за один раз, або загальна переробка форми може скласти 1,5 мільйона доларів. Інший сказав, що весь процес проектування великої металевої форми зазвичай коштує близько 4 мільйонів доларів.
Багато автовиробників вважають, що вартість і ризики занадто високі, особливо тому, що конструкція може потребувати півдюжини або більше налаштувань, щоб отримати ідеальну матрицю з точки зору шуму та вібрації, підгонки та обробки, ергономіки та стійкості до ударів. Але ризик - це те, що рідко турбує Ілона Маска, який першим змусив ракети летіти назад.
Промисловий пісок і 3D-друк
Повідомляється, що Tesla звернулася до фірм, які виготовляють тестові форми з промислового піску за допомогою 3D-принтерів. Використовуючи файл цифрового дизайну, принтери, відомі як струменеві сполучні, наносять рідкий зв’язувальний агент на тонкий шар піску та поступово, шар за шаром, створюють форму, яка може лити під тиском розплавлені сплави. Згідно з одним джерелом, вартість процесу валідації конструкції з литтям у пісок коштує приблизно 3% від того, що потрібно зробити з металевим прототипом.
Це означає, що Tesla може налаштовувати прототипи скільки завгодно разів, передруковуючи новий за лічені години, використовуючи машини таких компаній, як Desktop Metal та її підрозділ ExOne. За словами двох джерел, цикл перевірки конструкції з використанням піщаного лиття займає лише два-три місяці, у порівнянні з від шести місяців до року для форми, виготовленої з металу.
Незважаючи на таку більшу гнучкість, існувала ще одна серйозна перешкода, яку потрібно було подолати, перш ніж можна було б успішно зробити великомасштабні відливки. Алюмінієві сплави, які використовуються для виготовлення виливків, поводяться інакше у формах з піску, ніж у формах з металу. Ранні прототипи часто не відповідали специфікаціям Tesla.
За словами трьох джерел, спеціалісти з лиття подолали це, створивши спеціальні сплави, точно налаштувавши процес охолодження розплавленого сплаву та запропонувавши термічну обробку після виробництва. Коли Tesla буде задоволена прототипом піщаної форми, вона може інвестувати в кінцеву металеву форму для масового виробництва.
Джерела сказали, що майбутній невеликий автомобіль/роботаксі Tesla дав їй чудову можливість відлити платформу електромобіля з одного шматка, головним чином тому, що його днище простіше. Маленькі автомобілі не мають великого «звису» спереду і ззаду. «У певному сенсі це схоже на човен, батарейний ящик із маленькими крилами, прикріпленими до обох кінців. Це було б сенс зробити цілим», – сказав один із людей.
Джерела стверджували, що Tesla все ще має вирішити, який тип преса використовувати, якщо вона вирішить відлити днище цілісним шматком. Щоб швидко виготовити великі корпусні частини, знадобляться більші ливарні машини з потужністю затиску 16 000 тонн або більше. Такі машини будуть дорогими і можуть потребувати більших заводських будівель.
Преси з високою потужністю затиску не можуть вмістити надруковані на 3D-принтері піщані серцевини, необхідні для виготовлення порожнистих підрамників. Щоб вирішити цю проблему, Tesla використовує інший тип преса, в який можна повільно впорскувати розплавлений сплав — метод, який має тенденцію до отримання виливків вищої якості та може вмістити піщані серцевини.
Проблема в тому, що цей процес триває довше. «Tesla може вибрати високий тиск для продуктивності або вони можуть вибрати повільне вприскування сплаву для якості та універсальності», — сказав один із людей. «На даний момент це все ще підкидання монети».
Винос
Яке б рішення не прийняла Tesla, воно матиме наслідки, які вплинуть на всю автомобільну промисловість у всьому світі. Tesla, незважаючи на значне зниження цін, все ще створює електричні автомобілі з прибутком — те, що виробникам старих автомобілів стає надзвичайно важко.
Якщо Tesla зможе суттєво скоротити свої витрати на виробництво за допомогою лиття під високим тиском, ці компанії зазнають ще більшого економічного тиску. Неважко уявити, що сталося з Kodak і Nokia. Можна лише здогадуватися, куди це призведе до світової економіки та всіх працівників, які зараз виробляють звичайні автомобілі.
Джерело:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Автор: Стів Хенлі
Під редакцією May Jiang з MAT Aluminium
Час публікації: 05 червня 2024 р
