Zdá se, že Reuters má skvělé zdroje hluboko v Tesle. Ve zprávě ze 14. září 2023 se uvádí, že nejméně 5 lidí jí řeklo, že společnost se blíží svému cíli odlévat spodek svých vozů z jednoho kusu. Tlakové lití je v podstatě poměrně jednoduchý proces. Vytvořte formu, naplňte ji roztaveným kovem, nechte ji vychladnout, vyjměte formu a voila! Okamžité auto. Funguje to dobře, pokud vyrábíte auta Tinkertoys nebo Matchbox, ale je to extrémně obtížné, pokud se je pokoušíte použít k výrobě vozidel v plné velikosti.
Vagony Conestoga byly postaveny na rámech vyrobených ze dřeva. Brzy automobily také používaly dřevěné rámy. Když Henry Ford vytvořil první montážní linku, normou bylo stavět vozidla na žebřinovém rámu – dvou železných kolejnicích svázaných k sobě příčnými díly. Prvním unibody sériovým vozem byl v roce 1934 Citroen Traction Avant, v následujícím roce následoval Chrysler Airflow.
Unibody vozy nemají pod sebou žádný rám. Místo toho je kovová karoserie tvarována a tvarována tak, aby unesla hmotnost hnacího ústrojí a chránila cestující v případě nárazu. Počínaje 50. lety přešli automobilky, pobídnuté výrobními inovacemi, které propagovaly japonské společnosti jako Honda a Toyota, na výrobu jednolitých vozů s pohonem předních kol.
Celá hnací soustava, kompletní s motorem, převodovkou, diferenciálem, hnacími hřídeli, vzpěrami a brzdami, byla instalována na samostatné plošině, která byla zvednuta na místo zespodu na montážní lince, spíše než aby se motor a převodovka shazovaly shora tak, jak to bylo. byla provedena pro vozy postavené na rámu. Důvod změny? Rychlejší montážní časy, což vedlo k nižším jednotkovým výrobním nákladům.
Po dlouhou dobu byla u takzvaných ekonomických vozů preferována unibody technologie, zatímco žebřinové rámy byly volbou pro větší sedany a kombi. Bylo tam přimícháno několik hybridů – auta s rámovými kolejnicemi vpředu přišroubovanými k unibody prostoru pro cestující. Chevy Nova a MGB byly příklady tohoto trendu, který neměl dlouhého trvání.
Tesla se otáčí na vysokotlaké lití
Tesla, která má ve zvyku narušovat výrobu automobilů, začala před několika lety experimentovat s vysokotlakým litím. Nejprve se zaměřil na výrobu zadní stavby. Když se to povedlo, přešlo se na výrobu přední konstrukce. Nyní se podle zdrojů Tesla zaměřuje na tlakové lití přední, střední a zadní části v jedné operaci.
Proč? Protože tradiční výrobní techniky používají až 400 jednotlivých výlisků, které je pak nutné svařit, sešroubovat, sešroubovat nebo slepit dohromady, aby vznikla kompletní jednolitá konstrukce. Pokud to Tesla dokáže, její výrobní náklady by se mohly snížit až o 50 procent. To zase vyvine obrovský tlak na všechny ostatní výrobce, aby reagovali nebo zjistili, že nejsou schopni konkurovat.
Je samozřejmé, že se tito výrobci cítí ze všech stran týráni, protože povýšení odboráři bouchají na brány a požadují větší část zisků, které ještě vydělají.
Terry Woychowsk, který pracoval ve společnosti General Motors 3 desetiletí, ví něco o výrobě automobilů. Nyní je prezidentem americké strojírenské společnosti Caresoft Global. Řekl agentuře Reuters, že pokud se Tesle podaří gigacastovat většinu spodku EV, dále by to narušilo způsob, jakým jsou auta navrhována a vyráběna. "Je to aktivátor na steroidech." Má to obrovský dopad na průmysl, ale je to velmi náročný úkol. Castingy jsou velmi těžké, zvláště ty větší a složitější.“
Dva ze zdrojů uvedly, že nový design a výrobní techniky Tesly znamenají, že by společnost mohla vyvinout auto od základu za 18 až 24 měsíců, zatímco většině soupeřů to v současnosti může trvat tři až čtyři roky. Jediný velký rám – kombinující přední a zadní část se střední spodní částí, kde je umístěna baterie – by mohl být použit k výrobě nového, menšího elektromobilu, který se prodává za přibližně 25 000 $. Očekávalo se, že Tesla se již tento měsíc rozhodne, zda odlévat jednodílnou platformu, uvedly tři zdroje.
Před námi jsou významné výzvy
Jednou z největších výzev pro Teslu při používání vysokotlakých odlitků je navrhování pomocných rámů, které jsou duté, ale mají vnitřní žebra potřebná k tomu, aby byly schopny rozptýlit síly, ke kterým dochází při nárazech. Zdroje tvrdí, že inovace od specialistů na design a odlévání v Británii, Německu, Japonsku a Spojených státech využívají 3D tisk a průmyslový písek.
Výroba forem potřebných pro vysokotlaké lití velkých součástí může být poměrně nákladná a přináší značná rizika. Jakmile bude vyrobena velká kovová zkušební forma, úpravy obrábění během procesu návrhu by mohly stát 100 000 dolarů nebo celkové předělání formy může přijít na 1,5 milionu dolarů, podle jednoho specialisty na odlévání. Další uvedl, že celý proces návrhu velké kovové formy by obvykle stál asi 4 miliony dolarů.
Mnoho výrobců automobilů považuje náklady a rizika za příliš vysoké, zejména proto, že konstrukce může vyžadovat půl tuctu nebo více vylepšení, aby bylo dosaženo dokonalé matrice z hlediska hluku a vibrací, přizpůsobení a povrchové úpravy, ergonomie a odolnosti proti nárazu. Riziko je ale něco, co jen málokdy trápí Elona Muska, který jako první nechal rakety létat pozpátku.
Průmyslový písek a 3D tisk
Tesla se údajně obrátila na firmy, které vyrábějí testovací formy z průmyslového písku pomocí 3D tiskáren. Pomocí digitálního designového souboru tiskárny známé jako pojivové trysky ukládají tekuté pojivo na tenkou vrstvu písku a postupně vytvářejí formu, vrstvu po vrstvě, která může tlakově odlévat roztavené slitiny. Podle jednoho zdroje stojí proces validace návrhu s litím do písku asi 3 % toho, co se dělá s kovovým prototypem.
To znamená, že Tesla může vylepšovat prototypy tolikrát, kolikrát je potřeba, a dotisknout nový během několika hodin pomocí strojů od společností, jako je Desktop Metal a jeho jednotka ExOne. Cyklus ověření návrhu pomocí 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 této větší flexibilitě však bylo třeba překonat ještě jednu velkou překážku, než bylo možné úspěšně vyrábět odlitky ve velkém měřítku. Hliníkové slitiny používané k výrobě odlitků se chovají ve formách vyrobených z písku jinak než ve formách vyrobených z kovu. Rané prototypy často nesplňovaly specifikace Tesly.
Specialisté na odlévání to překonali formulováním speciálních slitin, doladěním procesu chlazení roztavené slitiny a navržením postprodukčního tepelného zpracování, uvedly tři zdroje. Jakmile je Tesla s prototypem pískové formy spokojená, může investovat do finální kovové formy pro sériovou výrobu.
Zdroje uvedly, že připravované malé auto/robotaxi od Tesly dalo dokonalou příležitost odlít platformu EV z jednoho kusu, hlavně proto, že jeho spodek je jednodušší. Malá auta nemají velký „převis“ vpředu a vzadu. „Je to svým způsobem jako loď, zásobník na baterie s malými křidélky připevněnými na obou koncích. To by dávalo smysl dělat v jednom kuse,“ řekl jeden člověk.
Zdroje tvrdily, že Tesla se ještě musí rozhodnout, jaký druh lisu použije, pokud se rozhodne odlít spodek z jednoho kusu. Rychlá výroba velkých dílů karoserie bude vyžadovat větší licí stroje s upínací silou 16 000 tun nebo více. Takové stroje budou drahé a mohou vyžadovat větší tovární budovy.
Lisy s vysokou upínací silou nemohou pojmout 3D tištěná písková jádra potřebná k výrobě dutých pomocných rámů. K vyřešení tohoto problému Tesla používá jiný typ lisu, do kterého může být roztavená slitina vstřikována pomalu - metoda, která má tendenci produkovat kvalitnější odlitky a může pojmout písková jádra.
Problém je, že tento proces trvá déle. "Tesla si stále mohla vybrat vysoký tlak pro produktivitu, nebo by mohla zvolit pomalé vstřikování slitiny kvůli kvalitě a všestrannosti," řekl jeden z lidí. "V tuto chvíli je to stále hod mincí."
Takeaway
Ať už Tesla učiní jakékoli rozhodnutí, bude mít důsledky, které se rozšíří v celém automobilovém průmyslu po celém světě. Tesla, navzdory výraznému snížení cen, stále vyrábí elektrická auta se ziskem – něco, co je pro starší automobilky extrémně obtížné.
Pokud Tesla dokáže výrazně snížit své výrobní náklady pomocí vysokotlakých odlitků, budou tyto společnosti ekonomicky pod ještě větším tlakem. Není těžké si představit, co se stalo s Kodakem a Nokií. Kde by to zanechalo světovou ekonomiku a všechny pracovníky, kteří v současné době vyrábějí konvenční auta, si může každý domyslet.
Zdroj:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Autor: Steve Hanley
Editoval May Jiang z MAT Aluminium
Čas odeslání: 05.06.2024
