Reuters verkar ha utmärkta källor djupt inom Tesla. I en rapport daterad den 14 september 2023 står det att inte mindre än 5 personer har berättat att företaget närmar sig sitt mål att gjuta underredet på sina bilar i ett stycke. Pressgjutning är i grunden en ganska enkel process. Skapa en form, fyll den med smält metall, låt den svalna, ta bort formen och voila! Omedelbar bil. Det fungerar bra om du gör Tinkertoys eller Matchbox-bilar, men det är extremt svårt om du försöker använda det för att göra fullstora fordon.
Conestoga-vagnar byggdes ovanpå ramar gjorda av timmer. Tidiga bilar använde också träramar. När Henry Ford skapade det första löpande bandet var normen att bygga fordon på en stegram - två järnskenor sammanbundna med tvärstycken. Den första unibody-produktionsbilen var Citroen Traction Avant 1934, följt av Chrysler Airflow året därpå.
Unibody-bilar har ingen ram under sig. Istället är metallkroppen formad och formad på ett sådant sätt att den kan bära upp tyngden av drivlinan och skydda de åkande i händelse av en krock. Med början på 1950-talet övergick biltillverkare, sporrade av tillverkningsinnovationer som pionjärer av japanska företag som Honda och Toyota, till att tillverka unibody-bilar med framhjulsdrift.
Hela drivlinan, komplett med motor, transmission, differential, drivaxlar, fjäderben och bromsar, installerades på en separat plattform som lyftes på plats underifrån på löpande bandet, snarare än att släppa in motorn och transmissionen ovanifrån. gjordes för bilar byggda på en ram. Anledningen till förändringen? Snabbare monteringstider vilket ledde till lägre enhetskostnader för produktionen.
Länge var unibody-teknik att föredra för så kallade ekonomibilar medan stegramar var valet för större sedaner och vagnar. Det var några hybrider blandade i — bilar med ramskenor fram bultade fast i ett unibody-kupé. Chevy Nova och MGB var exempel på denna trend, som inte varade länge.
Tesla svänger till högtrycksgjutning
Tesla, som har haft för vana att störa hur bilar tillverkas, började experimentera med högtrycksgjutgods för flera år sedan. Först fokuserade det på att göra den bakre strukturen. När det blev rätt gick det över till att göra frontstrukturen. Nu, enligt källor, fokuserar Tesla på att tryckgjuta fram-, mitt- och baksektionerna i en operation.
Varför? Eftersom traditionella tillverkningstekniker använder upp till 400 individuella stämplar som sedan måste svetsas, bultas, skruvas eller limmas ihop för att skapa en komplett unibody-struktur. Om Tesla kan få detta rätt kan dess tillverkningskostnad sänkas med upp till 50 procent. Det kommer i sin tur att sätta en enorm press på alla andra tillverkare att svara eller finna sig oförmögna att konkurrera.
Det säger sig självt att dessa tillverkare känner sig misshandlade från alla håll när fackliga arbetare bankar på portarna och kräver en större del av den vinst som fortfarande tjänas in.
Terry Woychowsk, som arbetade på General Motors i tre decennier, kan en sak eller två om biltillverkning. Han är nu president för det amerikanska ingenjörsföretaget Caresoft Global. Han säger till Reuters att om Tesla lyckas gigacasta det mesta av underredet på en elbil, skulle det ytterligare störa hur bilar designas och tillverkas. "Det är en möjliggörare på steroider. Det har en enorm betydelse för branschen, men det är en mycket utmanande uppgift. Castings är mycket svåra att göra, särskilt de större och de mer komplicerade.”
Två av källorna sa att Teslas nya design och tillverkningstekniker innebär att företaget kan utveckla en bil från grunden på 18 till 24 månader, medan de flesta konkurrenter för närvarande kan ta allt från tre till fyra år. En enda stor ram – som kombinerar de främre och bakre delarna med mittunderredet där batteriet är inrymt – skulle kunna användas för att tillverka en ny, mindre elbil som säljs för cirka 25 000 dollar. Tesla förväntades besluta om en plattform i ett stycke skulle gjutas så snart som denna månad, sa tre av källorna.
Betydande utmaningar framöver
En av de största utmaningarna för Tesla med att använda högtrycksgjutgods är att designa hjälpramar som är ihåliga men har de inre ribbor som behövs för att de ska kunna avleda de krafter som uppstår vid kraschar. Källorna hävdar att innovationer från design- och gjutspecialister i Storbritannien, Tyskland, Japan och USA använder sig av 3D-utskrift och industriell sand.
Att tillverka de formar som behövs för högtrycksgjutning av stora komponenter kan vara ganska dyrt och medför avsevärda risker. När en stor metalltestform har gjorts kan bearbetningsjusteringar under designprocessen kosta 100 000 USD per gång, eller att göra om formen helt och hållet kan komma till 1,5 miljoner USD, enligt en gjutspecialist. En annan sa att hela designprocessen för en stor metallform vanligtvis skulle kosta cirka 4 miljoner dollar.
Många biltillverkare har ansett att kostnaden och riskerna är för höga, särskilt eftersom en design kan behöva ett halvdussin eller fler justeringar för att uppnå en perfekt form ur perspektivet av buller och vibrationer, passform och finish, ergonomi och krocksäkerhet. Men risk är något som sällan stör Elon Musk, som var den första att få raketer att flyga baklänges.
Industriell sand & 3D-utskrift
Tesla har enligt uppgift vänt sig till företag som tillverkar testformar av industriell sand med 3D-skrivare. Med hjälp av en digital designfil avsätter skrivare som kallas bindemedelsstrålar ett flytande bindemedel på ett tunt lager av sand och bygger gradvis upp en form, lager för lager, som kan pressgjuta smälta legeringar. Enligt en källa kostar kostnaden för designvalideringsprocessen med sandgjutning cirka 3 % för att göra samma sak med en metallprototyp.
Det betyder att Tesla kan finjustera prototyper så många gånger som behövs och skriva ut en ny på några timmar med hjälp av maskiner från företag som Desktop Metal och dess ExOne-enhet. Designvalideringscykeln med sandgjutning tar bara två till tre månader, sade två av källorna, jämfört med allt från sex månader till ett år för en form gjord av metall.
Trots den större flexibiliteten fanns det dock ännu ett stort hinder att övervinna innan storskaliga gjutningar kunde göras framgångsrikt. De aluminiumlegeringar som används för att tillverka gjutgodset beter sig annorlunda i formar gjorda av sand än de gör i formar gjorda av metall. Tidiga prototyper uppfyllde ofta inte Teslas specifikationer.
Gjutspecialisterna övervann det genom att formulera speciallegeringar, finjustera kylprocessen för den smälta legeringen och komma med en efterproduktionsvärmebehandling, sa tre av källorna. När Tesla är nöjd med prototypen av sandformen kan den investera i en slutlig metallform för massproduktion.
Källorna sa att Teslas kommande småbil/robotaxi har gett den en perfekt möjlighet att gjuta en EV-plattform i ett stycke, främst för att dess underrede är enklare. Små bilar har inte ett stort "överhäng" fram och bak. ”Det är som en båt på ett sätt, en batteribricka med små vingar fästa i båda ändar. Det skulle vara vettigt att göra det i ett stycke, sa en person.
Källorna hävdade att Tesla fortfarande måste bestämma vilken typ av press som ska användas om de bestämmer sig för att gjuta underredet i ett stycke. För att snabbt tillverka stora kroppsdelar krävs större gjutmaskiner med en spännkraft på 16 000 ton eller mer. Sådana maskiner kommer att vara dyra och kan kräva större fabriksbyggnader.
Pressar med hög spännkraft kan inte ta emot de 3D-printade sandkärnorna som behövs för att göra ihåliga underramar. För att lösa det problemet använder Tesla en annan typ av press där smält legering kan injiceras långsamt - en metod som tenderar att producera gjutgods av högre kvalitet och som kan rymma sandkärnorna.
Problemet är: den processen tar längre tid. "Tesla kunde fortfarande välja högt tryck för produktivitet, eller så kunde de välja långsam legeringsinsprutning för kvalitet och mångsidighet", sa en av personerna. "Det är fortfarande en myntkastning vid det här laget."
Takeaway
Oavsett vilket beslut Tesla tar kommer det att få konsekvenser som kommer att sprida sig i hela bilindustrin världen över. Tesla, trots betydande prissänkningar, gör fortfarande elbilar med vinst - något äldre biltillverkare har extremt svårt att göra.
Om Tesla kan minska sina tillverkningskostnader avsevärt genom att använda högtrycksgjutgods kommer dessa företag att vara under ännu större press ekonomiskt. Det är inte svårt att föreställa sig vad som hände med Kodak och Nokia som hände dem. Var det skulle lämna världsekonomin och alla arbetare som för närvarande tillverkar konventionella bilar är någons gissning.
Källa:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Författare: Steve Hanley
Redigerad av May Jiang från MAT Aluminium
Posttid: 2024-05-05
