Похоже, у Reuters есть отличные источники в самом Tesla. В отчёте от 14 сентября 2023 года говорится, что не менее пяти источников сообщили компании, что она близка к достижению своей цели — отливать днище своих автомобилей цельным литьём. Литье под давлением — довольно простой процесс. Создайте форму, заполните её расплавленным металлом, дайте остыть, снимите форму, и вуаля! Готовый автомобиль. Этот метод хорошо подходит для машинок из конструктора Tinkertoys или Matchbox, но крайне сложно использовать его для создания полноразмерных автомобилей.
Фургоны Conestoga строились на деревянных рамах. В ранних автомобилях также использовались деревянные рамы. Когда Генри Форд создал первую сборочную линию, стандартом было производство автомобилей на лестничной раме — двух железных рельсах, соединённых поперечинами. Первым серийным автомобилем с несущим кузовом стал Citroen Traction Avant в 1934 году, а в следующем году за ним последовал Chrysler Airflow.
У автомобилей с несущим кузовом нет рамы. Вместо этого металлический кузов имеет форму и форму, позволяющую выдерживать вес трансмиссии и защищать пассажиров в случае столкновения. Начиная с 1950-х годов, автопроизводители, вдохновлённые технологическими инновациями, внедренными японскими компаниями, такими как Honda и Toyota, перешли на производство автомобилей с несущим кузовом и передним приводом.
Вся силовая установка, включая двигатель, трансмиссию, дифференциал, карданные валы, стойки и тормоза, была установлена на отдельной платформе, которую поднимали снизу на сборочной линии, а не опускали двигатель и трансмиссию сверху, как это делалось в случае с рамными автомобилями. Причина изменения? Сокращение времени сборки, что привело к снижению себестоимости единицы продукции.
Долгое время технология несущего кузова предпочиталась для так называемых экономичных автомобилей, в то время как лестничные рамы были выбором для более крупных седанов и универсалов. Существовали и гибриды — автомобили с лонжеронами рамы спереди, прикрученными к несущему кузову. Примерами этой тенденции, которая просуществовала недолго, были Chevrolet Nova и MGB.
Tesla переходит на литье под высоким давлением
Tesla, которая привыкла вносить изменения в процесс производства автомобилей, несколько лет назад начала экспериментировать с литьём под высоким давлением. Сначала компания сосредоточилась на производстве задней части кузова. Получив желаемый результат, компания переключилась на производство передней части. Теперь, по данным источников, Tesla сосредоточилась на литье под давлением передней, центральной и задней частей кузова за один этап.
Почему? Потому что традиционные технологии производства предполагают использование до 400 отдельных штампованных деталей, которые затем необходимо сварить, скрепить болтами, винтами или склеить, чтобы получить цельную конструкцию кузова. Если Tesla сможет сделать это правильно, себестоимость производства может сократиться на 50%. Это, в свою очередь, окажет огромное давление на всех остальных производителей, которые будут вынуждены реагировать иначе окажутся неконкурентоспособными.
Само собой разумеется, что эти производители чувствуют себя ущемленными со всех сторон, поскольку наглые рабочие, входящие в профсоюзы, ломятся в их ворота и требуют большую долю той прибыли, которую они еще получают.
Терри Войчовск, проработавший в General Motors три десятилетия, кое-что знает о производстве автомобилей. Сейчас он занимает пост президента американской инжиниринговой компании Caresoft Global. В интервью Reuters он заявил, что если Tesla удастся гигалитом изготовить большую часть днища электромобиля, это ещё больше изменит подход к проектированию и производству автомобилей. «Это мощный инструмент. Он имеет огромное значение для отрасли, но это очень сложная задача. Литье — очень сложная задача, особенно если речь идёт о больших размерах и сложных деталях».
Два источника сообщили, что новые технологии проектирования и производства Tesla позволяют компании разработать автомобиль с нуля за 18–24 месяца, в то время как у большинства конкурентов на это сейчас уходит от трёх до четырёх лет. Единая большая рама, объединяющая переднюю и заднюю части со средней частью днища, где размещается аккумулятор, может быть использована для производства нового, более компактного электромобиля, розничная цена которого составляет около 25 000 долларов. Ожидается, что Tesla примет решение о литье под давлением цельной платформы уже в этом месяце, сообщили три источника.
Впереди серьезные задачи
Одной из самых сложных задач Tesla при использовании литья под высоким давлением является проектирование полых подрамников с внутренними рёбрами, необходимыми для рассеивания сил, возникающих при столкновениях. Источники утверждают, что инновационные разработки специалистов по проектированию и литью из Великобритании, Германии, Японии и США основаны на 3D-печати и промышленном песке.
Изготовление форм для литья под высоким давлением крупных деталей может быть довольно дорогостоящим и сопряжено со значительными рисками. По словам одного специалиста по литью, после изготовления большой металлической тестовой формы, внесение изменений в конструкцию может обойтись в 100 000 долларов за попытку, а полная переделка формы может обойтись в 1,5 миллиона долларов. Другой специалист отметил, что весь процесс проектирования большой металлической формы обычно обходится примерно в 4 миллиона долларов.
Многие автопроизводители посчитали стоимость и риски слишком высокими, особенно учитывая, что для достижения идеального результата с точки зрения шума и вибрации, качества сборки и отделки, эргономики и ударопрочности конструкции может потребоваться не менее полудюжины доработок. Однако риск редко беспокоит Илона Маска, который первым заставил ракеты летать в обратном направлении.
Промышленный песок и 3D-печать
Сообщается, что Tesla обратилась к компаниям, которые изготавливают тестовые формы из промышленного песка с помощью 3D-принтеров. Используя цифровой файл проекта, принтеры, известные как «биндер-струйные», наносят жидкое связующее вещество на тонкий слой песка и постепенно, слой за слоем, создают форму, в которой можно отливать расплавленные сплавы. По данным одного источника, стоимость проверки конструкции при литье в песчаные формы составляет около 3% от стоимости аналогичной процедуры с металлическим прототипом.
Это означает, что Tesla может дорабатывать прототипы столько раз, сколько необходимо, перепечатывая новый экземпляр за считанные часы на станках таких компаний, как Desktop Metal и её подразделение ExOne. По словам двух источников, цикл проверки конструкции при литье в песчаные формы занимает всего два-три месяца, в то время как для металлической формы требуется от шести месяцев до года.
Однако, несмотря на большую гибкость, оставалось ещё одно серьёзное препятствие, предстояло преодолеть, прежде чем стало возможным успешное производство крупномасштабных отливок. Алюминиевые сплавы, используемые для производства отливок, ведут себя в песчаных формах по-разному, чем в металлических. Ранние прототипы часто не соответствовали требованиям Теслы.
Специалисты по литью преодолели эту проблему, разработав специальные сплавы, отрегулировав процесс охлаждения расплавленного сплава и применив термообработку после производства, сообщили три источника. Как только Tesla будет удовлетворена прототипом песчаной формы, она сможет инвестировать в изготовление окончательной металлической формы для массового производства.
Источники сообщили, что будущий малолитражный автомобиль/роботакси Tesla предоставил компании прекрасную возможность отлить платформу электромобиля целиком, главным образом благодаря более простой конструкции днища. У малолитражных автомобилей нет большого «свеса» спереди и сзади. «Это своего рода лодка: поддон для аккумулятора с небольшими крыльями по обоим концам. Было бы логично сделать его цельным», — сказал один из источников.
Источники утверждают, что Tesla ещё не решила, какой пресс использовать, если она решит отливать днище кузова целиком. Для быстрого изготовления крупных кузовных деталей потребуются более мощные литейные машины с усилием зажима 16 000 тонн и более. Такие машины будут дорогими и могут потребовать более крупных производственных зданий.
Прессы с высокой силой зажима не могут обрабатывать песчаные стержни, напечатанные на 3D-принтере, необходимые для изготовления полых подрамников. Чтобы решить эту проблему, Tesla использует другой тип пресса, в который расплавленный сплав можно впрыскивать медленно — этот метод, как правило, обеспечивает более высокое качество отливок и позволяет обрабатывать песчаные стержни.
Проблема в том, что этот процесс занимает больше времени. «Tesla всё ещё может выбрать высокое давление для повышения производительности или медленную впрыскку сплава для повышения качества и универсальности», — сказал один из источников. «Сейчас всё ещё вопрос».
Вынос
Какое бы решение ни приняла Tesla, его последствия будут иметь последствия для всей мировой автомобильной промышленности. Несмотря на значительное снижение цен, Tesla продолжает производить электромобили с прибылью, что для традиционных автопроизводителей крайне сложно.
Если Tesla сможет значительно снизить производственные расходы, используя литьё под высоким давлением, эти компании окажутся под ещё большим экономическим давлением. Нетрудно представить, что случилось с Kodak и Nokia. Что это даст мировой экономике и всем рабочим, которые сейчас производят обычные автомобили, остаётся 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 июня 2024 г.
