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 sagt att företaget kommer nära sitt mål att kasta underdelen av sina bilar i ett stycke. Die -gjutning är i princip 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 tillverkar Tinkertoys eller Matchbox -bilar, men det är extremt svårt om du försöker använda den för att göra fordon i full storlek.
Conestoga -vagnar byggdes ovanpå ramar gjorda av virke. Tidiga bilar använde också träramar. När Henry Ford skapade den första monteringslinjen var normen att bygga fordon på en stege -ram - två järnskenor bundna tillsammans med tvärstycken. Den första Unibody -produktionsbilen var Citroen Traction Avant 1934, följt av Chrysler Airflow året efter.
Unibody -bilar har ingen ram under dem. Istället formas och bildas metallkroppen på ett sådant sätt att den kan stödja drivningen och skydda de boende i händelse av en krasch. Från 1950-talet bytte biltillverkare, stimulerade av tillverkning av innovationer som var banbrytande av japanska företag som Honda och Toyota, till att göra unibody-bilar med framhjulsdrift.
Hela drivlinan, komplett med motor, växellåda, differentiella, drivaxlar, stagar och bromsar, installerades på en separat plattform som lyftes på plats underifrån på monteringslinjen, snarare än att släppa motorn och transmissionen inifrån över det sätt som den gjordes för bilar byggda på en ram. Anledningen till förändringen? Snabbare monteringstider vilket ledde till lägre enhetskostnader för produktion.
Under lång tid föredrogs Unibody-tekniken för så kallade ekonomiska bilar medan stege-ramar var valet för större sedans och vagnar. Det var några hybrider blandade i - bilar med ramskenor framför bultade till ett unibody passagerarutrymme. Chevy Nova och MGB var exempel på denna trend, som inte varade länge.
Tesla pivots till högtrycksgjutning
Tesla, som har gjort en vana att störa hur bilar görs, började experimentera med högtrycksgjutningar för flera år sedan. Först fokuserade det på att göra den bakre strukturen. När det fick rätt, bytte den till att göra den främre strukturen. Nu, enligt källor, fokuserar Tesla på tryck som kastar fram-, mitten och bakre sektioner allt i en operation.
Varför? Eftersom traditionella tillverkningstekniker använder upp till 400 individuella stämplingar som sedan måste svetsas, bultas, skruvas eller limmas ihop för att göra en fullständig unibody -struktur. Om Tesla kan få detta rätt kan dess tillverkningskostnader 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 inte kunna tävla.
Det säger sig självt att dessa tillverkare känner sig misshandlade från alla sidor när de uppförda arbetarna slår på grindarna och kräver en större del av de vinster som fortfarande tjänas.
Terry Woychowsk, som arbetade på General Motors i tre decennier, vet en sak eller två om att tillverka bilar. Han är nu president för det amerikanska ingenjörsföretaget Caresoft Global. Han berättar för Reuters att om Tesla lyckas gigacast de flesta av underdelen av en EV, skulle det ytterligare störa hur bilar är designade och tillverkade. ”Det är en möjliggörare på steroider. Det har en enorm implikation för branschen, men det är en mycket utmanande uppgift. Gjutningarna är mycket svåra att göra, särskilt de större och mer komplicerade. ”
Två av källorna sa att Teslas nya design- och tillverkningstekniker innebär att företaget kunde utveckla en bil från grunden på 18 till 24 månader, medan de flesta rivaler för närvarande kan ta allt från tre till fyra år. En enda stor ram - som kombinerar de främre och bakre sektionerna med mitten av batteriet där batteriet är inrymt - kan användas för att tillverka en ny, mindre elbil som säljer för cirka 25 000 dollar. Tesla förväntades bestämma om han skulle gjutas av en plattform i ett stycke så snart som denna månad, säger tre av källorna.
Betydande utmaningar framöver
En av de största utmaningarna för Tesla med att använda högtrycksgjutningar är att utforma underramar som är ihåliga men har de inre revbenen som behövs för att få dem att kunna sprida krafterna som uppstår under krascher. Källorna hävdar innovationer genom design och casting -specialister i Storbritannien, Tyskland, Japan och USA använder 3D -tryck och industriell sand.
Att göra formarna som behövs för att gjutning av hög tryck av stora komponenter kan vara ganska dyrt och kommer med betydande risker. När en stor metalltestform har gjorts, kan bearbetningstjuvningar under designprocessen kosta 100 000 dollar per gång, eller att göra om formen helt och hållet kan uppgå till 1,5 miljoner dollar, enligt en casting -specialist. En annan sa att hela designprocessen för en stor metallform skulle vanligtvis kosta cirka 4 miljoner dollar.
Många biltillverkare har ansett kostnaden och riskerna vara för höga, särskilt eftersom en design kan behöva ett halvt dussin eller fler tweaks för att uppnå ett perfekt munstycke av perspektivet av brus och vibrationer, passform och finish, ergonomi och kraschvärdighet. Men risk är något som sällan stör Elon Musk, som var den första som fick raketer att flyga bakåt.
Industrial Sand & 3D Printing
Tesla har enligt uppgift vänt sig till företag som gör testformar av industriell sand med 3D -skrivare. Med hjälp av en digital designfil sätter skrivare kända som bindemedelsstrålar ett flytande bindande medel på ett tunt lager sand och bygg gradvis en form, skikt för lager, som kan dö gjutna smält legeringar. Enligt en källa kostar kostnaden för designvalideringsprocessen med sandgjutning cirka 3% av att göra samma sak med en metallprototyp.
Det betyder att Tesla kan finjustera prototyper så många gånger som behövs, och trycker på en ny på några timmar med hjälp av maskiner från företag som Desktop Metal och dess exone -enhet. Designvalideringscykeln med hjälp av sandgjutning tar bara till två till tre månader, säger två av källorna, jämfört med någonstans från sex månader till ett år för en form gjord av metall.
Trots den större flexibiliteten fanns det dock fortfarande ett större hinder att övervinna innan stora skala kunde göras framgångsrikt. De aluminiumlegeringar som används för att producera gjutningarna beter sig annorlunda i formar gjorda av sand än de gör i formar gjorda av metall. Tidiga prototyper misslyckades ofta med att möta Teslas specifikationer.
Gjutningspecialisterna övervann det genom att formulera speciella legeringar, finjustera den smälta legeringskylningsprocessen och komma med en värmebehandling efter produktionen, säger tre av källorna. När Tesla är nöjd med prototypsandformen kan den sedan investera i en slutlig metallform för massproduktion.
Källorna sa att Teslas kommande lilla bil/robotaxi har gett den en perfekt möjlighet att kasta en EV -plattform i ett stycke, främst för att dess underkropp är enklare. Små bilar har inte ett stort "överhäng" framtill och baksidan. ”Det är som en båt på ett sätt, ett batterifat med små vingar fästa vid båda ändarna. Det skulle vara vettigt att göra i ett stycke, ”sa en person.
Källorna hävdade att Tesla fortfarande måste bestämma vilken typ av press som ska användas om den bestämmer sig för att kasta underdelen i ett stycke. För att tillverka stora kroppsdelar kommer snabbt att kräva större gjutmaskiner med en klämkraft på 16 000 ton eller mer. Sådana maskiner kommer att vara dyra och kan kräva större fabriksbyggnader.
Pressar med hög klämkraft kan inte rymma de 3D-tryckta sandkärnorna som behövs för att göra ihåliga underramar. För att lösa problemet använder Tesla en annan typ av press i vilken smältlegering kan injiceras långsamt - en metod som tenderar att producera gjutning av högre kvalitet och rymma sandkärnorna.
Problemet är: den processen tar längre tid. "Tesla kunde fortfarande välja högt tryck för produktivitet, eller så kan de välja långsam legeringsinjektion för kvalitet och mångsidighet," sa en av folket. "Det är fortfarande ett myntkast på denna punkt."
Takeaway
Oavsett beslut som Tesla fattar kommer det att få konsekvenser som kommer att krusas under hela bilindustrin över hela världen. Tesla, trots betydande prissänkningar, gör fortfarande elbilar till vinst - något äldre bilproducenter har extremt svårt att göra.
Om Tesla kan trimma sina kostnader för tillverkning avsevärt genom att använda högtrycksgjutningar kommer dessa företag att vara ännu större tryck ekonomiskt. Det är inte svårt att föreställa sig vad som hände med Kodak och Nokia som händer med dem. Där det skulle lämna världsekonomin och alla arbetare som för närvarande gör konventionella bilar är någons gissning.
Källa:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-shave-perfected-o-piece casting-technology/
Författare: Steve Hanley
Redigerad av May Jiang från Mat Aluminium
Posttid: jun-05-2024
