У Reuters, похоже, есть отличные источники внутри Tesla. В отчете от 14 сентября 2023 года говорится, что не менее 5 человек сообщили, что компания приближается к своей цели — отлить днище своих автомобилей как единое целое. Литье под давлением – это, по сути, довольно простой процесс. Создайте форму, заполните ее расплавленным металлом, дайте ей остыть, снимите форму и вуаля! Мгновенная машина. Это хорошо работает, если вы делаете игрушки Tinkertoy или машинки из спичечных коробков, но это будет чрезвычайно сложно, если вы попытаетесь использовать его для создания полноразмерных автомобилей.
Вагоны Conestoga строились на деревянных рамах. В ранних автомобилях также использовались деревянные рамы. Когда Генри Форд создал первую сборочную линию, нормой было собирать автомобили на лестничной раме — двух железных рельсах, связанных между собой поперечинами. Первым серийным автомобилем с цельным кузовом стал Citroen Traction Avant в 1934 году, а в следующем году последовал Chrysler Airflow.
У автомобилей с цельным кузовом нет рамы под ними. Вместо этого металлический корпус имеет такую форму, что он может выдержать вес трансмиссии и защитить пассажиров в случае аварии. Начиная с 1950-х годов автопроизводители, вдохновленные производственными инновациями, впервые внедренными японскими компаниями, такими как Honda и Toyota, переключились на производство цельных автомобилей с передним приводом.
Вся трансмиссия в комплекте с двигателем, трансмиссией, дифференциалом, карданными валами, стойками и тормозами была установлена на отдельной платформе, которую поднимали на место снизу на сборочной линии, а не опускали двигатель и трансмиссию сверху, как это было раньше. делалось для автомобилей построенных на раме. Причина изменения? Сокращение времени сборки, что привело к снижению удельных затрат на производство.
Долгое время цельная технология была предпочтительна для так называемых автомобилей эконом-класса, тогда как лестничные рамы были выбором для более крупных седанов и универсалов. Были и гибриды — автомобили с рамными рейками спереди, прикрученными к цельному салону. Chevy Nova и MGB были примерами этой тенденции, которая продлилась недолго.
Tesla переходит на литье под высоким давлением
Tesla, у которой вошло в привычку менять способы производства автомобилей, несколько лет назад начала экспериментировать с литьем под высоким давлением. Сначала он сосредоточился на изготовлении задней конструкции. Когда все получилось, компания перешла к созданию передней конструкции. Теперь, по словам источников, Tesla сосредоточилась на литье под давлением передней, центральной и задней частей за одну операцию.
Почему? Потому что в традиционных технологиях производства используется до 400 отдельных штамповок, которые затем нужно сваривать, скреплять болтами, привинчивать или склеивать, чтобы получить целостную цельную конструкцию. Если Tesla сможет сделать это правильно, ее производственные затраты могут быть сокращены до 50 процентов. Это, в свою очередь, окажет огромное давление на всех остальных производителей, которые заставят их отреагировать или окажутся неспособными конкурировать.
Само собой разумеется, что эти производители чувствуют себя побитыми со всех сторон, поскольку нахальные рабочие, состоящие в профсоюзах, ломятся в ворота и требуют большую часть прибыли, которую они все еще получают.
Терри Войчовск, проработавший в General Motors три десятилетия, знает кое-что о производстве автомобилей. Сейчас он является президентом американской инжиниринговой компании Caresoft Global. Он сообщает агентству Reuters, что если Тесле удастся гигакастовать большую часть днища электромобиля, это еще больше нарушит способ проектирования и производства автомобилей. «Это инструмент, способствующий приему стероидов. Это имеет огромное значение для отрасли, но это очень сложная задача. Отливки проводить очень сложно, особенно большие и сложные».
Два источника сообщили, что новые технологии проектирования и производства Tesla означают, что компания может разработать автомобиль с нуля за 18–24 месяца, в то время как у большинства конкурентов на это уходит от трех до четырех лет. Единая большая рама, объединяющая переднюю и заднюю части, а также среднюю часть днища, где расположен аккумулятор, может быть использована для производства нового, меньшего электромобиля, который продается по цене около 25 000 долларов. Ожидалось, что Tesla примет решение о том, следует ли отливать цельную платформу уже в этом месяце, сообщили три источника.
Впереди серьезные задачи
Одной из самых больших проблем для Tesla при использовании отливок под высоким давлением является разработка полых подрамников, но с внутренними ребрами, необходимыми для рассеивания сил, возникающих во время аварий. Источники утверждают, что в инновациях специалистов по дизайну и литью из Великобритании, Германии, Японии и США используются 3D-печать и промышленный песок.
Изготовление форм, необходимых для литья под высоким давлением крупных компонентов, может быть довольно дорогим и сопряжено со значительными рисками. По словам одного специалиста по литью, после того, как будет изготовлена большая металлическая испытательная форма, доработка механической обработки в процессе проектирования может стоить 100 000 долларов за штуку, а полная переделка формы может обойтись в 1,5 миллиона долларов. Другой сказал, что весь процесс проектирования большой металлической формы обычно обходится примерно в 4 миллиона долларов.
Многие автопроизводители сочли стоимость и риски слишком высокими, особенно потому, что в конструкцию может потребоваться полдюжины или более доработок, чтобы добиться идеального штампа с точки зрения шума и вибрации, подгонки и отделки, эргономики и ударопрочности. Но риск — это то, что редко беспокоит Илона Маска, который первым заставил ракеты лететь назад.
Промышленный песок и 3D-печать
Сообщается, что Tesla обратилась к фирмам, которые изготавливают тестовые формы из промышленного песка с помощью 3D-принтеров. Используя файл цифрового дизайна, принтеры, известные как струи связующего, наносят жидкое связующее вещество на тонкий слой песка и постепенно, слой за слоем, создают форму, которая может отливать расплавленные сплавы под давлением. По данным одного источника, стоимость процесса проверки конструкции с помощью литья в песчаные формы составляет около 3% от стоимости того же процесса с металлическим прототипом.
Это означает, что Tesla может настраивать прототипы столько раз, сколько необходимо, перепечатывая новый за считанные часы, используя машины таких компаний, как Desktop Metal и ее подразделение ExOne. По словам двух источников, цикл проверки конструкции с использованием литья в песчаные формы занимает всего два-три месяца, по сравнению с от шести месяцев до года для формы, изготовленной из металла.
Однако, несмотря на эту большую гибкость, оставалось еще одно серьезное препятствие, которое нужно было преодолеть, прежде чем можно было успешно производить крупномасштабные отливки. Алюминиевые сплавы, используемые для изготовления отливок, ведут себя в формах из песка по-разному, чем в формах из металла. Ранние прототипы часто не соответствовали спецификациям Tesla.
По словам трех источников, специалисты по литью преодолели эту проблему, разработав специальные сплавы, точно настроив процесс охлаждения расплавленного сплава и придумав постпроизводственную термообработку. Как только Tesla будет удовлетворена прототипом песчаной формы, она сможет инвестировать в окончательную металлическую форму для массового производства.
Источники сообщили, что предстоящий небольшой автомобиль/роботакси Tesla дал прекрасную возможность создать единую платформу электромобилей, главным образом потому, что ее днище проще. У маленьких автомобилей нет большого «свеса» спереди и сзади. «В каком-то смысле это похоже на лодку: аккумуляторный отсек с маленькими крыльями, прикрепленными к обоим концам. Было бы разумно сделать это целиком», — сказал один человек.
Источники утверждают, что Tesla еще предстоит решить, какой пресс использовать, если она решит отлить днище кузова целиком. Для быстрого изготовления крупных кузовных деталей потребуются более крупные литейные машины с усилием смыкания 16 000 тонн и более. Такие машины будут дорогими и могут потребовать более крупных производственных зданий.
Прессы с высокой силой зажима не могут вместить песчаные стержни, напечатанные на 3D-принтере, необходимые для изготовления полых подрамников. Чтобы решить эту проблему, Тесла использует другой тип пресса, в который можно медленно впрыскивать расплавленный сплав — метод, который позволяет производить отливки более высокого качества и позволяет разместить стержни из песка.
Проблема в том, что этот процесс занимает больше времени. «Tesla по-прежнему может выбрать высокое давление для повышения производительности или же выбрать медленное впрыскивание сплава для обеспечения качества и универсальности», — сказал один из собеседников. «На данный момент это все еще бросок монеты».
Вывод
Какое бы решение ни приняла Тесла, оно будет иметь последствия, которые окажут влияние на всю автомобильную промышленность по всему миру. Tesla, несмотря на значительное снижение цен, по-прежнему производит электромобили с прибылью, а производителям старых автомобилей это сделать крайне сложно.
Если Tesla сможет значительно сократить свои производственные затраты за счет использования литья под высоким давлением, эти компании окажутся под еще большим экономическим давлением. Нетрудно представить, что с ними произошло с Kodak и Nokia. Куда это приведет мировую экономику и всех рабочих, которые в настоящее время производят обычные автомобили, остается только догадываться.
Источник:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Автор: Стив Хэнли
Под редакцией Мэй Цзян из MAT Aluminium
Время публикации: 05 июня 2024 г.
