Zdá se, že agentura Reuters má vynikající zdroje hluboko v Tesle. Ve zprávě ze 14. září 2023 uvádí, že nejméně 5 lidí jí sdělilo, že se společnost blíží svému cíli, kterým je odlévání podvozku svých vozů v jednom kuse. Tlakové lití je v podstatě poměrně jednoduchý proces. Vytvořte formu, naplňte ji roztaveným kovem, nechte ji vychladnout, vyjměte formu a voilà! Okamžité auto. Funguje to dobře, pokud vyrábíte hračky Tinkertoys nebo auta Matchbox, ale je to extrémně obtížné, pokud se to snažíte použít k výrobě vozidel v plné velikosti.
Vozy Conestoga byly stavěny na dřevěných rámech. Rané automobily také používaly dřevěné rámy. Když Henry Ford vytvořil první montážní linku, normou bylo stavět vozidla na žebříkovém rámu – dvou železných kolejnicích spojených k sobě příčnými nosníky. Prvním sériově vyráběným vozem s jednolitou karoserií byl v roce 1934 Citroën Traction Avant, následovaný Chryslerem Airflow v následujícím roce.
Vozy s unibody karoserií nemají pod sebou žádný rám. Místo toho je kovová karoserie tvarována a vytvořena tak, aby unesla hmotnost hnacího ústrojí a ochránila cestující v případě nehody. Od 50. let 20. století automobilky, povzbuzené výrobními inovacemi, které prosazovaly japonské společnosti jako Honda a Toyota, přešly na výrobu vozů s unibody karoserií a pohonem předních kol.
Celý hnací ústrojí, kompletní s motorem, převodovkou, diferenciálem, hnacími hřídeli, vzpěrami a brzdami, bylo instalováno na samostatné plošině, která byla zvedána na místo zespodu na montážní lince, namísto spouštění motoru a převodovky shora, jak se to dělalo u vozů postavených na rámu. Důvod změny? Rychlejší montážní časy, které vedly k nižším jednotkovým výrobním nákladům.
Po dlouhou dobu byla unibody technologie preferována pro tzv. ekonomické vozy, zatímco žebříkový rám byl volbou pro větší sedany a kombi. Byly zde i hybridy – vozy s nosníky rámu vpředu přišroubovanými k unibody prostoru pro cestující. Chevy Nova a MGB byly příkladem tohoto trendu, který netrval dlouho.
Tesla přechází na lití za vysokého tlaku
Tesla, která si zvykla narušovat výrobu automobilů, začala před několika lety experimentovat s vysokotlakými odlitky. Nejprve se zaměřila na výrobu zadní struktury. Když se jí to podařilo, přešla na výrobu přední struktury. Nyní se Tesla podle zdrojů zaměřuje na tlakové odlévání přední, střední a zadní části v jedné operaci.
Proč? Protože tradiční výrobní techniky používají až 400 jednotlivých výlisků, které se pak musí svařit, sešroubovat, sešroubovat nebo slepit dohromady, aby se vytvořila kompletní unibody konstrukce. Pokud se Tesle podaří tento postup zvládnout správně, její výrobní náklady by se mohly snížit až o 50 procent. To následně vyvine obrovský tlak na všechny ostatní výrobce, aby reagovali, jinak se ocitnou neschopní konkurovat.
Je samozřejmé, že tito výrobci se cítí ze všech stran utlačováni, protože namyšlení odborově organizovaní dělníci buší na brány a požadují větší podíl ze zisků, které stále dosahují.
Terry Woychowsk, který pracoval tři desetiletí ve společnosti General Motors, ví o výrobě automobilů své. Nyní je prezidentem americké strojírenské společnosti Caresoft Global. Agentuře Reuters řekl, že pokud se Tesle podaří odlévat většinu podvozku elektromobilu pomocí gigalisu, dále by to narušilo způsob, jakým se auta navrhují a vyrábějí. „Je to hybná síla na steroidech. Má to obrovský dopad na toto odvětví, ale je to velmi náročný úkol. Odlitky se dělají velmi obtížně, zejména ty větší a složitější.“
Dva zdroje uvedly, že nové konstrukční a výrobní techniky Tesly znamenají, že společnost by mohla vyvinout vůz od základu za 18 až 24 měsíců, zatímco většině konkurentů to v současnosti trvá tři až čtyři roky. Jeden velký rám – kombinující přední a zadní část se středním podvozkem, kde je umístěna baterie – by mohl být použit k výrobě nového, menšího elektromobilu, který se prodává za přibližně 25 000 dolarů. Očekává se, že Tesla se již tento měsíc rozhodne, zda použije jednodílnou platformu vyrobenou tlakovým litím, uvedly tři zdroje.
Významné výzvy, které nás čekají
Jednou z největších výzev pro Teslu při používání vysokotlakých odlitků je návrh pomocných rámů, které jsou sice duté, ale mají vnitřní žebra potřebná k rozptýlení sil vznikajících při nehodách. Zdroje uvádějí, že inovace od specialistů na design a odlévání ve Velké Británii, Německu, Japonsku a Spojených státech využívají 3D tisk a průmyslový písek.
Výroba forem potřebných pro lití velkých součástí pod vysokým tlakem může být poměrně drahá a s sebou nese značná rizika. Jakmile je vyrobena velká kovová zkušební forma, úpravy obrábění během procesu návrhu mohou stát 100 000 dolarů na kus, nebo kompletní přepracování formy může vyjít na 1,5 milionu dolarů, uvádí jeden specialista na slévání. Jiný uvedl, že celý proces návrhu velké kovové formy by obvykle stál asi 4 miliony dolarů.
Mnoho automobilek považuje náklady a rizika za příliš vysoké, zejména proto, že konstrukce může vyžadovat půl tuctu nebo i více úprav, aby se dosáhlo dokonalého výsledku z hlediska hluku a vibrací, provedení, ergonomie a odolnosti proti nárazu. Riziko je však něco, co Elona Muska, který jako první dokázal létat rakety pozpátku, trápí jen zřídka.
Průmyslový písek a 3D tisk
Tesla se údajně obrátila na firmy, které vyrábějí testovací formy z průmyslového písku pomocí 3D tiskáren. Pomocí digitálního návrhového souboru nanášejí tiskárny známé jako binder jets tekuté pojivo na tenkou vrstvu písku a postupně, vrstvu po vrstvě, vytvářejí formu, která může tlakově odlévat roztavené slitiny. Podle jednoho zdroje stojí proces validace návrhu s litím do písku asi 3 % oproti stejnému procesu s kovovým prototypem.
To znamená, že Tesla může prototypy upravovat tolikrát, kolikrát je potřeba, a nový vytisknout během několika hodin pomocí strojů od společností, jako je Desktop Metal a její jednotka ExOne. Cyklus validace návrhu s použitím lití do písku trvá pouze dva až tři měsíce, uvedly dva zdroje, ve srovnání s šesti měsíci až rokem u formy vyrobené z kovu.
Navzdory větší flexibilitě však existovala ještě jedna zásadní překážka, kterou bylo třeba překonat, než bylo možné úspěšně vyrábět odlitky ve velkém měřítku. Hliníkové slitiny použité k výrobě odlitků se chovají jinak ve formách vyrobených z písku než ve formách vyrobených z kovu. První prototypy často nesplňovaly Teslovy specifikace.
Specialisté na slévárenství tento problém překonali vytvořením speciálních slitin, jemným doladěním procesu chlazení roztavené slitiny a následným tepelným zpracováním, uvedly tři zdroje. Jakmile bude Tesla spokojena s prototypem pískové formy, může investovat do finální kovové formy pro hromadnou výrobu.
Zdroje uvedly, že připravované malé auto/robotaxi od Tesly poskytlo společnosti perfektní příležitost k vytvoření platformy pro elektromobily v jednom kuse, hlavně proto, že jeho podvozek je jednodušší. Malé vozy nemají vpředu a vzadu velký „převis“. „Je to v jistém smyslu jako loď, přihrádka na baterii s malými křídly připevněnými na obou koncích. To by dávalo smysl udělat v jednom kuse,“ řekl jeden člověk.
Zdroje uváděly, že Tesla se stále musí rozhodnout, jaký typ lisu použije, pokud se rozhodne odlévat spodní část karoserie v jednom kuse. Pro rychlou výrobu velkých dílů karoserie budou zapotřebí větší licí stroje s uzavírací silou 16 000 tun nebo více. Takové stroje budou drahé a mohou vyžadovat větší výrobní haly.
Lisy s vysokou upínací silou nemohou pojmout 3D tištěná písková jádra potřebná k výrobě dutých pomocných rámů. Aby Tesla tento problém vyřešila, používá jiný typ lisu, do kterého lze pomalu vstřikovat roztavenou slitinu – tato metoda obvykle vede k produkci odlitků vyšší kvality a umožňuje použití pískových jader.
Problém je v tom, že tento proces trvá déle. „Tesla by si stále mohla zvolit vysoký tlak kvůli produktivitě, nebo by mohla zvolit pomalé vstřikování slitiny kvůli kvalitě a všestrannosti,“ řekl jeden ze zdrojů. „V tuto chvíli je to stále otázka hodu mincí.“
Jídlo s sebou
Ať už Tesla učiní jakékoli rozhodnutí, bude mít důsledky, které se dotknou celého automobilového průmyslu po celém světě. Tesla i přes výrazné snížení cen stále vyrábí elektromobily se ziskem – což je pro tradiční automobilky extrémně obtížné.
Pokud se Tesle podaří výrazně snížit výrobní náklady používáním vysokotlakých odlitků, budou tyto společnosti ekonomicky pod ještě větším tlakem. Není těžké si představit, co se stalo Kodaku a Nokii. Jaký by to měl dopad na světovou ekonomiku a všechny pracovníky, kteří v současnosti vyrábějí konvenční automobily, si lze jen hádat.
Zdroj:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Autor: Steve Hanley
Upraveno May Jiang z MAT Aluminum
Čas zveřejnění: 5. června 2024
