Reuters, похоже, имеет отличные источники в глубинах Tesla. В отчете от 14 сентября 2023 года говорится, что не менее 5 человек сообщили, что компания приближается к своей цели — отливать днище своих автомобилей целиком. Литье под давлением — это, по сути, довольно простой процесс. Создайте форму, заполните ее расплавленным металлом, дайте остыть, снимите форму и вуаля! Мгновенный автомобиль. Это хорошо работает, если вы делаете машинки Tinkertoys или Matchbox, но это чрезвычайно сложно, если вы пытаетесь использовать его для изготовления полноразмерных автомобилей.
Фургоны Conestoga строились на каркасах из древесины. В ранних автомобилях также использовались деревянные рамы. Когда Генри Форд создал первую сборочную линию, нормой было строить автомобили на лестничной раме — двух железных рельсах, связанных вместе поперечинами. Первым серийным автомобилем с цельным кузовом стал Citroen Traction Avant в 1934 году, за которым в следующем году последовал Chrysler Airflow.
Автомобили с цельным кузовом не имеют рамы под собой. Вместо этого металлический кузов имеет такую форму и форму, что может выдерживать вес трансмиссии и защищать пассажиров в случае аварии. Начиная с 1950-х годов автопроизводители, подстегиваемые производственными инновациями, внедренными японскими компаниями, такими как Honda и Toyota, перешли на производство автомобилей с цельным кузовом и передним приводом.
Вся силовая установка, в комплекте с двигателем, трансмиссией, дифференциалом, приводными валами, стойками и тормозами, была установлена на отдельной платформе, которая поднималась на место снизу на сборочной линии, а не опускалась сверху, как это делалось для автомобилей, построенных на раме. Причина изменения? Более быстрое время сборки, что привело к снижению удельных затрат на производство.
Долгое время технология unibody была предпочтительна для так называемых экономичных автомобилей, в то время как лестничные рамы были выбором для более крупных седанов и универсалов. Были некоторые гибриды — автомобили с лонжеронами рамы спереди, прикрученными к unibody пассажирскому отсеку. Chevy Nova и MGB были примерами этой тенденции, которая просуществовала недолго.
Tesla переходит на литье под высоким давлением
Tesla, которая привыкла нарушать порядок производства автомобилей, несколько лет назад начала экспериментировать с литьем под высоким давлением. Сначала она сосредоточилась на изготовлении задней части. Когда все получилось, она переключилась на изготовление передней части. Теперь, по данным источников, Tesla сосредоточилась на литье под давлением передней, центральной и задней частей за одну операцию.
Почему? Потому что традиционные методы производства используют до 400 отдельных штамповок, которые затем должны быть сварены, скреплены болтами, прикручены или склеены вместе, чтобы получить полную цельную конструкцию. Если Tesla сможет сделать это правильно, стоимость ее производства может быть сокращена до 50 процентов. Это, в свою очередь, окажет огромное давление на всех остальных производителей, чтобы они отреагировали или оказались неспособными конкурировать.
Само собой разумеется, что эти производители чувствуют себя ущемленными со всех сторон, поскольку наглые профсоюзные работники стучат в ворота и требуют большую долю той прибыли, которую они еще получают.
Терри Войчовск, который проработал в General Motors 3 десятилетия, знает кое-что о производстве автомобилей. Сейчас он президент американской инжиниринговой компании Caresoft Global. Он рассказал Reuters, что если Tesla удастся гигалить большую часть днища электромобиля, это еще больше нарушит способ проектирования и производства автомобилей. «Это стимулятор на стероидах. Он имеет огромное значение для отрасли, но это очень сложная задача. Литье очень сложно делать, особенно если оно больше и сложнее».
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 сейчас уходит от трех до четырех лет. Одна большая рама — объединяющая переднюю и заднюю секции со средней частью днища, где размещается аккумулятор — может быть использована для производства нового, меньшего электромобиля, который будет продаваться по цене около 25 000 долларов. Ожидается, что Tesla примет решение о литье под давлением цельной платформы уже в этом месяце, сообщили три источника.
Впереди нас ждут серьезные испытания
Одной из самых больших проблем для Tesla при использовании литья под высоким давлением является проектирование подрамников, которые являются полыми, но имеют внутренние ребра, необходимые для рассеивания сил, возникающих во время столкновений. Источники утверждают, что инновации от специалистов по проектированию и литью в Великобритании, Германии, Японии и США используют 3D-печать и промышленный песок.
Изготовление форм, необходимых для литья под высоким давлением крупных компонентов, может быть довольно дорогим и сопряжено со значительными рисками. После изготовления большой металлической тестовой формы, корректировки обработки в процессе проектирования могут обойтись в 100 000 долларов за попытку, а полная переделка формы может обойтись в 1,5 миллиона долларов, по словам одного специалиста по литью. Другой сказал, что весь процесс проектирования большой металлической формы обычно стоит около 4 миллионов долларов.
Многие автопроизводители посчитали стоимость и риски слишком высокими, особенно с учетом того, что дизайну может потребоваться полдюжины или больше доработок для достижения 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 летать в обратном направлении.
Промышленный песок и 3D-печать
Tesla, как сообщается, обратилась к фирмам, которые изготавливают тестовые формы из промышленного песка с помощью 3D-принтеров. Используя файл цифрового дизайна, принтеры, известные как связующие струи, наносят жидкий связующий агент на тонкий слой песка и постепенно, слой за слоем, создают форму, которая может отливать расплавленные сплавы. Согласно одному источнику, стоимость процесса проверки дизайна с литьем в песчаные формы составляет около 3% от стоимости выполнения того же самого с металлическим прототипом.
Это означает, что Tesla может изменять прототипы столько раз, сколько необходимо, перепечатывая новый за считанные часы с помощью машин таких компаний, как Desktop Metal и ее подразделение ExOne. Цикл проверки конструкции с использованием литья в песчаные формы занимает всего два-три месяца, сообщили два источника, по сравнению с периодом от шести месяцев до года для формы, изготовленной из металла.
Однако, несмотря на большую гибкость, оставалось еще одно серьезное препятствие, которое нужно было преодолеть, прежде чем можно было успешно производить крупномасштабные отливки. Алюминиевые сплавы, используемые для производства отливок, ведут себя по-разному в формах из песка и в формах из металла. Ранние прототипы часто не соответствовали спецификациям Теслы.
Специалисты по литью преодолели это, разработав специальные сплавы, отрегулировав процесс охлаждения расплавленного сплава и придумав послепроизводственную термообработку, сообщили три источника. Как только Tesla будет удовлетворена прототипом песчаной формы, она сможет инвестировать в окончательную металлическую форму для массового производства.
Источники сообщили, что грядущий небольшой автомобиль/роботакси Tesla дал компании прекрасную возможность отлить платформу электромобиля в виде цельного куска, в основном потому, что его днище проще. У небольших автомобилей нет большого «навеса» спереди и сзади. «Это как лодка в некотором роде, поддон для батареи с маленькими крыльями, прикрепленными к обоим концам. Было бы разумно сделать это цельным куском», — сказал один из источников.
Источники утверждают, что Tesla еще должна решить, какой пресс использовать, если она решит отливать днище кузова целиком. Для быстрого производства крупных деталей кузова потребуются более крупные литейные машины с усилием зажима 16 000 тонн или более. Такие машины будут дорогими и могут потребовать более крупных заводских зданий.
Прессы с высокой силой зажима не могут вместить песчаные сердечники, напечатанные на 3D-принтере, необходимые для изготовления полых подрамников. Чтобы решить эту проблему, Tesla использует другой тип пресса, в который расплавленный сплав может быть введен медленно — метод, который, как правило, производит более качественные отливки и может вместить песчаные сердечники.
Проблема в том, что этот процесс занимает больше времени. «Tesla все еще может выбрать высокое давление для производительности, или они могут выбрать медленное впрыскивание сплава для качества и универсальности», — сказал один из людей. «На данный момент это все еще подбрасывание монеты».
Вывод
Какое бы решение ни приняла Tesla, оно будет иметь последствия, которые отразятся на всей мировой автомобильной промышленности. Tesla, несмотря на значительное снижение цен, по-прежнему производит электромобили с прибылью — то, что традиционным автопроизводителям крайне сложно сделать.
Если Tesla сможет значительно сократить свои производственные затраты, используя литье под высоким давлением, эти компании окажутся под еще большим экономическим давлением. Нетрудно представить, что случилось с Kodak и Nokia. Куда это приведет мировую экономику и всех рабочих, которые в настоящее время производят обычные автомобили, остается только гадать.
Источник:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Автор: Стив Хэнли
Под редакцией Мэй Цзян из MAT Aluminum
Время публикации: 05.06.2024
