„Reuters“ atrodo turinti puikių šaltinių giliai „Tesla“ viduje. 2023 m. rugsėjo 14 d. ataskaitoje teigiama, kad ne mažiau kaip 5 žmonės teigė, jog bendrovė artėja prie savo tikslo – išlieti savo automobilių kėbulo apačią iš vientiso gabalo. Liejimas slėgiu iš esmės yra gana paprastas procesas. Sukurkite formą, užpildykite ją išlydytu metalu, leiskite jai atvėsti, išimkite formą ir štai! Automobilis akimirksniu pagamintas. Tai gerai veikia, jei gaminate „Tinkertoys“ ar „Matchbox“ automobilius, bet labai sunku, jei bandote tai naudoti gaminant viso dydžio automobilius.
„Conestoga“ universalai buvo statomi ant medinių rėmų. Ankstyvieji automobiliai taip pat naudojo medinius rėmus. Kai Henry Fordas sukūrė pirmąją surinkimo liniją, norma buvo gaminti transporto priemones ant kopėčių rėmo – dviejų geležinių bėgių, sujungtų skersinėmis dalimis. Pirmasis vientiso kėbulo gamybos automobilis buvo „Citroen Traction Avant“ 1934 m., o kitais metais – „Chrysler Airflow“.
Vientisi automobiliai po apačia neturi rėmo. Vietoj to, metalinis kėbulas yra suformuotas taip, kad galėtų išlaikyti transmisijos svorį ir apsaugoti keleivius susidūrimo atveju. Nuo šeštojo dešimtmečio automobilių gamintojai, paskatinti Japonijos kompanijų, tokių kaip „Honda“ ir „Toyota“, gamybos inovacijų, perėjo prie vientisų automobilių su priekiniais varomaisiais ratais gamybos.
Visa jėgos agregatas su varikliu, transmisija, diferencialu, kardaniniais velenais, amortizatoriais ir stabdžiais buvo sumontuotas ant atskiros platformos, kuri buvo pakeliama iš apačios ant surinkimo linijos, o ne įleidžiama iš viršaus, kaip buvo daroma su rėminiais automobiliais. Kokia šio pakeitimo priežastis? Greitesnis surinkimo laikas, dėl kurio sumažėjo vieneto gamybos sąnaudos.
Ilgą laiką vadinamiesiems ekonomiškiems automobiliams buvo teikiama pirmenybė vienkūnio kėbulo technologijai, o didesniems sedanams ir universalams – kopėčių formos rėmams. Buvo ir hibridų – automobilių su priekiniais rėmo bėgeliais, pritvirtintais prie vienkūnio kėbulo keleivių skyriaus. „Chevy Nova“ ir MGB buvo šios neilgai trukusios tendencijos pavyzdžiai.
„Tesla“ pereina prie aukšto slėgio liejimo
„Tesla“, kuri įprato keisti automobilių gamybos procesą, prieš keletą metų pradėjo eksperimentuoti su aukšto slėgio liejiniais. Iš pradžių ji sutelkė dėmesį į galinės konstrukcijos gamybą. Kai tai pavyko, ji perėjo prie priekinės konstrukcijos gamybos. Dabar, anot šaltinių, „Tesla“ daugiausia dėmesio skiria priekinės, centrinės ir galinės dalių liejimui vienu metu.
Kodėl? Nes tradicinėse gamybos technologijose naudojama iki 400 atskirų štampuotų detalių, kurios vėliau turi būti suvirintos, sujungtos varžtais, įsuktos arba suklijuotos, kad būtų sukurta visa vientisa konstrukcija. Jei „Tesla“ pavyks tai padaryti teisingai, jos gamybos sąnaudos gali sumažėti iki 50 procentų. Tai savo ruožtu sukels didžiulį spaudimą visiems kitiems gamintojams reaguoti arba tapti nepajėgiais konkuruoti.
Savaime suprantama, kad tie gamintojai jaučiasi mušami iš visų pusių, nes pasipūtę profsąjungų nariai beldžiasi į vartus ir reikalauja didesnės dalies vis dar uždirbamo pelno.
Terry Woychowskas, tris dešimtmečius dirbęs „General Motors“, apie automobilių gamybą išmano vieną kitą dalyką. Dabar jis yra JAV inžinerijos bendrovės „Caresoft Global“ prezidentas. Jis „Reuters“ sakė, kad jei „Tesla“ pavyks išlieti didžiąją dalį elektromobilio dugno, tai dar labiau pakeis automobilių projektavimo ir gamybos būdą. „Tai steroidinis variklis. Tai turi didžiulę įtaką pramonei, tačiau tai labai sudėtinga užduotis. Liejinius labai sunku atlikti, ypač didesnius ir sudėtingesnius.“
Du šaltiniai teigė, kad nauji „Tesla“ projektavimo ir gamybos metodai reiškia, jog bendrovė galėtų sukurti automobilį nuo nulio per 18–24 mėnesius, o daugumai konkurentų tai šiuo metu gali užtrukti nuo trejų iki ketverių metų. Vienas didelis rėmas – sujungiantis priekinę ir galinę dalis su vidurine kėbulo dalimi, kurioje yra akumuliatorius, – galėtų būti naudojamas naujam, mažesniam elektromobiliui, kurio mažmeninė kaina būtų apie 25 000 USD, pagaminti. Trys šaltiniai teigė, kad „Tesla“ jau šį mėnesį turėtų nuspręsti, ar gaminti vientisą platformą liejinio būdu.
Svarbūs iššūkiai ateityje
Vienas didžiausių „Tesla“ iššūkių naudojant aukšto slėgio liejinius yra tuščiavidurių, bet su vidinėmis briaunomis, reikalingomis išsklaidyti susidūrimo metu atsirandančias jėgas, rėmų projektavimas. Šaltiniai teigia, kad Didžiosios Britanijos, Vokietijos, Japonijos ir Jungtinių Amerikos Valstijų projektavimo ir liejinių specialistų inovacijos naudoja 3D spausdinimą ir pramoninį smėlį.
Didelių komponentų liejimui aukštu slėgiu reikalingų formų gamyba gali būti gana brangi ir susijusi su nemaža rizika. Pagaminus didelę metalinę bandomąją formą, apdirbimo pakeitimai projektavimo proceso metu gali kainuoti 100 000 USD už vienetą, o visos formos perdarymas gali siekti 1,5 mln. USD, teigia vienas liejybos specialistas. Kitas teigė, kad visas didelės metalinės formos projektavimo procesas paprastai kainuotų apie 4 mln. USD.
Daugelis automobilių gamintojų manė, kad kaina ir rizika yra per didelės, ypač turint omenyje, kad norint pasiekti tobulą lustą triukšmo ir vibracijos, apdailos, ergonomikos ir atsparumo smūgiams požiūriu, gali prireikti pusšimčio ar daugiau pakeitimų. Tačiau rizika retai kada jaudina Eloną Muską, kuris pirmasis privertė raketas skristi atbulai.
Pramoninis smėlis ir 3D spausdinimas
Pranešama, kad „Tesla“ kreipėsi į įmones, kurios gamina bandomąsias formas iš pramoninio smėlio naudodamos 3D spausdintuvus. Naudodami skaitmeninį dizaino failą, spausdintuvai, vadinami rišiklio purkštukais, ant plono smėlio sluoksnio užtepa skystą rišamąją medžiagą ir palaipsniui, sluoksnis po sluoksnio, sukuria formą, kuri gali lieti išlydytus lydinius slėgiu. Remiantis vienu šaltiniu, projekto patvirtinimo procesas naudojant smėlio liejimo metodą kainuoja apie 3 % mažiau nei tas pats procesas su metalo prototipu.
Tai reiškia, kad „Tesla“ gali modifikuoti prototipus tiek kartų, kiek reikia, o naują atspausdinti per kelias valandas, naudodama tokių kompanijų kaip „Desktop Metal“ ir jos „ExOne“ įrenginius. Dviejų šaltinių teigimu, projekto patvirtinimo ciklas naudojant smėlio liejimo metodą trunka tik du tris mėnesius, palyginti su nuo šešių mėnesių iki metų, jei liejimo forma gaminama iš metalo.
Nepaisant didesnio lankstumo, prieš sėkmingai gaminant didelio masto liejinius, reikėjo įveikti dar vieną didelę kliūtį. Aliuminio lydiniai, naudojami liejiniams gaminti, smėlio formose elgiasi kitaip nei metalo formose. Ankstyvieji prototipai dažnai neatitikdavo „Tesla“ specifikacijų.
Trys šaltiniai teigė, kad liejimo specialistai šią problemą įveikė kurdami specialius lydinius, tiksliai sureguliuodami išlydyto lydinio aušinimo procesą ir sugalvodami terminį apdorojimą po gamybos. Kai „Tesla“ bus patenkinta prototipine smėlio liejimo forma, ji galės investuoti į galutinę metalo liejimo formą masinei gamybai.
Šaltiniai teigė, kad būsimas „Tesla“ mažas automobilis / robotaksi suteikė puikią galimybę išlieti elektromobilių platformą iš vieno gabalo, daugiausia dėl to, kad jos kėbulas yra paprastesnis. Maži automobiliai neturi didelio „išsikišimo“ priekyje ir gale. „Tam tikra prasme tai kaip valtis – akumuliatoriaus dėklas su mažais sparneliais, pritvirtintais prie abiejų galų. Būtų prasminga tai padaryti iš vieno gabalo“, – sakė vienas asmuo.
Šaltiniai teigė, kad „Tesla“ vis dar turi nuspręsti, kokį presą naudoti, jei nuspręstų lieti kėbulo apačią iš vieno gabalo. Norint greitai pagaminti dideles kėbulo dalis, reikės didesnių liejimo mašinų, kurių prispaudimo galia būtų 16 000 tonų ar didesnė. Tokios mašinos bus brangios ir joms gali prireikti didesnių gamyklos pastatų.
Didelės prispaudimo galios presai negali sutalpinti 3D spausdintuvu atspausdintų smėlio šerdžių, reikalingų tuščiaviduriams rėmams gaminti. Siekdama išspręsti šią problemą, „Tesla“ naudoja kitokio tipo presą, į kurį lėtai galima įpurkšti išlydytą lydinį – šis metodas leidžia pagaminti aukštesnės kokybės liejinius ir sutalpinti smėlio šerdis.
Problema ta, kad šis procesas užtrunka ilgiau. „Tesla vis dar galėtų rinktis aukštą slėgį dėl našumo arba lėtą lydinio įpurškimą dėl kokybės ir universalumo“, – sakė vienas iš žmonių. „Šiuo metu tai vis dar sunkus metas.“
Išsinešimui
Kad ir kokį sprendimą priimtų „Tesla“, jis turės pasekmių visai automobilių pramonei visame pasaulyje. „Tesla“, nepaisant reikšmingų kainų sumažinimų, vis dar pelningai gamina elektromobilius – tai, ką tradiciniams automobilių gamintojams padaryti itin sunku.
Jei „Tesla“ pavyks gerokai sumažinti gamybos sąnaudas naudodama aukšto slėgio liejinius, šios įmonės patirs dar didesnį ekonominį spaudimą. Nesunku įsivaizduoti, kas nutiko „Kodak“ ir „Nokia“. Kaip tai paveiktų pasaulio ekonomiką ir visus darbuotojus, kurie šiuo metu gamina įprastus automobilius, galima tik spėlioti.
Šaltinis:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Autorius: Steve'as Hanley
Redagavo May Jiang iš MAT Aluminum
Įrašo laikas: 2024 m. birželio 5 d.
