A Reutersnek kiváló forrásai vannak a Teslán belül. Egy 2023. szeptember 14-i jelentésben azt írják, hogy nem kevesebb, mint 5 ember mondta nekik, hogy a vállalat közeledik ahhoz a céljához, hogy autóinak alvázát egy darabban öntse. A nyomásos öntés alapvetően egy meglehetősen egyszerű folyamat. Készítsen egy öntőformát, töltse meg olvadt fémmel, hagyja kihűlni, vegye ki a formát, és voilá! Azonnali autó. Jól működik, ha Tinkertoys vagy Matchbox autókat készít, de rendkívül nehéz, ha teljes méretű járművek gyártásához próbálja használni.
A Conestoga kiskocsikat fából készült vázra építették. A korai autók is favázat használtak. Amikor Henry Ford létrehozta az első összeszerelő sort, a járműveket létravázra építették – két vassínre, amelyeket keresztdarabokkal kötöttek össze. Az első önkarosszériás autó a Citroen Traction Avant volt 1934-ben, majd a következő évben a Chrysler Airflow.
Az önhordó karosszériás autóknak nincs vázuk alattuk. Ehelyett a fém karosszériát úgy alakították ki és alakították ki, hogy elbírja a hajtáslánc súlyát, és ütközés esetén megvédje az utasokat. Az 1950-es évektől kezdődően az autógyártók, a japán cégek, mint például a Honda és a Toyota által úttörő gyártási újítások ösztönzésére, áttértek az elsőkerék-hajtású önhordó karosszériás autók gyártására.
A teljes hajtásláncot, a motorral, sebességváltóval, differenciálművel, kardántengelyekkel, rugóstagokkal és fékekkel együtt, egy külön platformra szerelték, amelyet alulról emeltek a helyére a szerelősoron, ahelyett, hogy a motort és a sebességváltót felülről ejtették volna be, ahogyan azt az alvázra épített autóknál tették. A változás oka? A gyorsabb összeszerelési idő, ami alacsonyabb egységnyi gyártási költségekhez vezetett.
Hosszú ideig az önkarosszériás technológiát részesítették előnyben az úgynevezett gazdaságos autók esetében, míg a létravázas autók a nagyobb szedánok és kombik voltak a választási lehetőségek. Voltak hibridek is – olyan autók, amelyek elöl vázsínekkel voltak rögzítve az önkarosszériás utastérhez. A Chevy Nova és az MGB példái voltak ennek a trendnek, amely nem tartott sokáig.
A Tesla áttér a nagynyomású öntésre
A Tesla, amely szokásává tette az autógyártás folyamatának megváltoztatását, néhány évvel ezelőtt kezdett kísérletezni a nagynyomású öntvényekkel. Először a hátsó szerkezet gyártására koncentrált. Amikor ez sikerült, áttért az első szerkezet gyártására. Források szerint most a Tesla az első, a középső és a hátsó részek egyetlen műveletben történő nyomásöntésére összpontosít.
Miért? Mert a hagyományos gyártási technikák akár 400 egyedi sajtolt darabot is használnak, amelyeket aztán össze kell hegeszteni, csavarozni, csavarozni vagy ragasztani, hogy egy komplett önhordó szerkezetet hozzanak létre. Ha a Teslának sikerül ezt jól megvalósítania, a gyártási költségei akár 50 százalékkal is csökkenhetnek. Ez viszont óriási nyomást gyakorol majd minden más gyártóra, hogy reagáljanak, különben képtelenek lesznek versenyezni.
Mondani sem kell, hogy ezek a gyártók minden oldalról úgy érzik, hogy a beképzelt szakszervezeti tag munkások dörömbölnek a kapukon, és a még megtermelt profit nagyobb szeletét követelik.
Terry Woychowsk, aki három évtizeden át dolgozott a General Motorsnál, ért az autógyártáshoz. Jelenleg az amerikai Caresoft Global mérnöki vállalat elnöke. A Reutersnek elmondta, hogy ha a Teslának sikerülne egy elektromos jármű alvázának nagy részét gigaöntvényben öntenie, az tovább forradalmasítaná az autók tervezését és gyártását. „Ez egy szteroidokon dúsuló lehetőség. Óriási következményekkel jár az iparágra nézve, de nagyon kihívást jelentő feladat. Az öntvények elkészítése nagyon nehéz, különösen a nagyobbak és bonyolultabbak.”
Két forrás szerint a Tesla új tervezési és gyártási technikáinak köszönhetően a vállalat 18-24 hónap alatt képes lesz egy autót a nulláról kifejleszteni, míg a legtöbb versenytársnak jelenleg három-négy évre van szüksége ehhez. Egyetlen nagy váz – amely az első és a hátsó részt ötvözi a középső alvázzal, ahol az akkumulátor található – felhasználható egy új, kisebb elektromos autó gyártásához, amelynek kiskereskedelmi ára körülbelül 25 000 dollár. Három forrás szerint a Tesla várhatóan már ebben a hónapban eldönti, hogy egy darabból álló platformot gyárt-e.
Jelentős kihívások előttünk
A Tesla számára a nagynyomású öntvények használatának egyik legnagyobb kihívása az olyan segédvázak tervezése, amelyek üregesek, de rendelkeznek a belső bordákkal, amelyek lehetővé teszik az ütközések során fellépő erők elvezetését. A források szerint a brit, német, japán és amerikai tervező és öntészeti szakemberek innovációi 3D nyomtatást és ipari homokot használnak.
A nagyméretű alkatrészek nagynyomású öntéséhez szükséges öntőformák elkészítése meglehetősen költséges lehet, és jelentős kockázatokkal jár. Miután egy nagyméretű fém tesztformát elkészítettek, a tervezési folyamat során elvégzett megmunkálási módosítások akár 100 000 dollárba is kerülhetnek darabonként, vagy a forma teljes újragyártása akár 1,5 millió dollárba is kerülhet egy öntészeti szakember szerint. Egy másik szerint egy nagyméretű fémforma teljes tervezési folyamata jellemzően körülbelül 4 millió dollárba kerülne.
Sok autógyártó túl magasnak ítélte a költségeket és a kockázatokat, különösen mivel egy tervhez akár fél tucat vagy több módosításra is szükség lehet egy tökéletes chip eléréséhez a zaj és rezgés, az illeszkedés és a kidolgozás, az ergonómia és az ütközésállóság szempontjából. De a kockázat ritkán zavarja Elon Muskot, aki elsőként készített rakétákat hátrafelé repülni.
Ipari homok és 3D nyomtatás
A Tesla állítólag olyan cégekhez fordult, amelyek ipari homokból készítenek tesztformákat 3D nyomtatókkal. Egy digitális tervfájl segítségével a kötőanyag-fúvókáknak nevezett nyomtatók folyékony kötőanyagot visznek fel egy vékony homokrétegre, és fokozatosan, rétegről rétegre felépítik a formát, amely képes olvadt ötvözetek fröccsöntésére. Egy forrás szerint a homoköntéssel végzett tervellenőrzési folyamat költsége körülbelül 3%-a egy fém prototípusénak.
Ez azt jelenti, hogy a Tesla annyiszor tudja módosítani a prototípusokat, ahányszor csak szükséges, és órák alatt újranyomtathat egy újat olyan cégek gépeivel, mint a Desktop Metal és annak ExOne egysége. A homoköntéses tervellenőrzési ciklus mindössze két-három hónapot vesz igénybe, mondta két forrás, szemben a fémből készült öntőformák hat hónaptól egy évig terjedő időtartamával.
A nagyobb rugalmasság ellenére azonban még egy jelentős akadályt kellett leküzdeni, mielőtt a nagyméretű öntvények sikeresen előállíthatók lettek volna. Az öntvények előállításához használt alumíniumötvözetek másképp viselkednek a homokból készült formákban, mint a fémből készült formákban. A korai prototípusok gyakran nem feleltek meg a Tesla specifikációinak.
Az öntészeti szakemberek speciális ötvözetek előállításával, az olvadt ötvözet hűtési folyamatának finomhangolásával és egy utólagos hőkezelés kidolgozásával küzdötték le ezt a problémát – mondta három forrás. Miután a Tesla elégedett lesz a prototípus homokformával, beruházhat egy végső fémformába a tömeggyártáshoz.
A források szerint a Tesla hamarosan megjelenő kisautója/robotatxija tökéletes lehetőséget adott a cégnek arra, hogy egy darabban öntsék ki az elektromos jármű platformját, főleg azért, mert az alváza egyszerűbb. A kisautóknak nincs nagy „túlnyúlásuk” elöl és hátul. „Bizonyos értelemben olyan, mint egy hajó, egy akkumulátortálca, amelynek mindkét végéhez kis szárnyak vannak rögzítve. Logikus lenne egy darabban megcsinálni” – mondta az egyik személy.
A források szerint a Teslának még el kell döntenie, hogy milyen prést használjon, ha úgy dönt, hogy egy darabban önti az alvázat. A nagy karosszériaelemek gyors gyártásához nagyobb öntőgépekre lesz szükség, amelyek szorítóereje 16 000 tonna vagy annál nagyobb. Az ilyen gépek drágák lesznek, és nagyobb gyárépületeket igényelhetnek.
A nagy szorítóerejű prések nem tudják befogadni az üreges alvázak készítéséhez szükséges 3D nyomtatott homokmagokat. A probléma megoldására a Tesla egy más típusú prést használ, amelybe az olvadt ötvözetet lassan lehet befecskendezni – ez a módszer általában jobb minőségű öntvényeket eredményez, és képes befogadni a homokmagokat.
A probléma az, hogy ez a folyamat tovább tart. „A Tesla továbbra is választhatná a nagy nyomást a termelékenység érdekében, vagy a lassú ötvözetbefecskendezést a minőség és a sokoldalúság érdekében” – mondta az egyik megkérdezett. „Ezen a ponton még mindig csak érmefeldobás kérdése.”
Az Elvitel
Bármilyen döntést is hoz a Tesla, annak következményei lesznek, amelyek világszerte végigsöpörnek az autóiparon. A Tesla a jelentős árcsökkentések ellenére is nyereségesen gyárt elektromos autókat – amit a hagyományos autógyártók rendkívül nehezen tudnak megtenni.
Ha a Tesla jelentősen csökkenteni tudja a gyártási költségeit nagynyomású öntvények használatával, akkor ezek a vállalatok még nagyobb gazdasági nyomás alá kerülnek. Nem nehéz elképzelni, mi történt a Kodakkal és a Nokiával. Hogy ez mivé tenné a világgazdaságot és az összes olyan munkást, akik jelenleg hagyományos autókat gyártanak, senki sem tudja.
Forrás:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Szerző: Steve Hanley
Szerkesztette: May Jiang, a MAT Aluminum oldaláról
Közzététel ideje: 2024. június 5.
