Reuters ser ut til å ha utmerkede kilder dypt inne i Tesla. I en rapport datert 14. september 2023 står det at ikke færre enn fem personer har fortalt dem at selskapet nærmer seg målet om å støpe understellet på bilene sine i ett stykke. Støping er i utgangspunktet en ganske enkel prosess. Lag en form, fyll den med smeltet metall, la den avkjøles, fjern formen, og vips! En umiddelbar bil. Det fungerer bra hvis du lager Tinkertoys- eller Matchbox-biler, men det er ekstremt vanskelig hvis du prøver å bruke det til å lage kjøretøy i full størrelse.
Conestoga-vogner ble bygget oppå rammer laget av tre. Tidlige biler brukte også trerammer. Da Henry Ford skapte det første samlebåndet, var normen å bygge kjøretøy på en stigeramme – to jernskinner bundet sammen med tverrstykker. Den første produksjonsbilen med unibody var Citroën Traction Avant i 1934, etterfulgt av Chrysler Airflow året etter.
Unibody-biler har ingen ramme under seg. I stedet er metallkarosseriet formet og utformet på en slik måte at det kan støtte vekten av drivverket og beskytte passasjerene i tilfelle en kollisjon. Fra 1950-tallet gikk bilprodusenter, ansporet av produksjonsinnovasjoner pionert av japanske selskaper som Honda og Toyota, over til å lage unibody-biler med forhjulsdrift.
Hele drivlinjen, komplett med motor, girkasse, differensial, drivaksler, støtdempere og bremser, ble installert på en separat plattform som ble løftet på plass nedenfra på samlebåndet, i stedet for å slippe motor og girkasse ned ovenfra slik det ble gjort for biler bygget på ramme. Årsaken til endringen? Raskere monteringstider som førte til lavere enhetskostnader for produksjonen.
I lang tid var unibody-teknologi foretrukket for såkalte økonomibiler, mens stigerammer var valget for større sedaner og stasjonsvogner. Det fantes noen hybrider blandet inn – biler med rammeskinner foran boltet til et unibody-kupé. Chevy Nova og MGB var eksempler på denne trenden, som ikke varte lenge.
Tesla satser på høytrykksstøping
Tesla, som har gjort det til en vane å forstyrre hvordan biler lages, begynte å eksperimentere med høytrykksstøpegods for flere år siden. Først fokuserte de på å lage bakre struktur. Da de lyktes med det, gikk de over til å lage frontstrukturen. Nå, ifølge kilder, fokuserer Tesla på å trykkstøpe front-, midt- og bakre delene i én operasjon.
Hvorfor? Fordi tradisjonelle produksjonsteknikker bruker opptil 400 individuelle stempler som deretter må sveises, boltes, skrus eller limes sammen for å lage en komplett enhetlig struktur. Hvis Tesla klarer dette, kan produksjonskostnadene reduseres med opptil 50 prosent. Det vil igjen legge et enormt press på alle andre produsenter til å reagere, ellers vil de ikke kunne konkurrere.
Det sier seg selv at disse produsentene føler seg hardt rammet fra alle kanter ettersom arrogante fagorganiserte arbeidere banker på portene og krever en større del av den fortjenesten som fortsatt tjenes.
Terry Woychowsk, som jobbet hos General Motors i tre tiår, vet en ting eller to om bilproduksjon. Han er nå president i det amerikanske ingeniørselskapet Caresoft Global. Han forteller Reuters at hvis Tesla klarer å gigacaste mesteparten av understellet til en elbil, vil det ytterligere forstyrre måten biler designes og produseres på. «Det er en muliggjører på steroider. Det har en enorm implikasjon for industrien, men det er en veldig utfordrende oppgave. Støpegods er veldig vanskelig å lage, spesielt de større og mer kompliserte.»
To av kildene sa at Teslas nye design- og produksjonsteknikker betyr at selskapet kan utvikle en bil fra grunnen av på 18 til 24 måneder, mens de fleste konkurrenter for øyeblikket kan bruke alt fra tre til fire år. Én stor ramme – som kombinerer front- og bakdelene med den midtre undersiden der batteriet er plassert – kan brukes til å produsere en ny, mindre elbil som selges for rundt 25 000 dollar. Tesla var forventet å bestemme seg for om de skulle støpe en plattform i ett stykke så tidlig som denne måneden, sa tre av kildene.
Betydelige utfordringer fremover
En av de største utfordringene for Tesla med bruk av høytrykksstøpegods er å designe underrammer som er hule, men som har de innvendige ribbene som trengs for å kunne avlede kreftene som oppstår under kollisjoner. Kildene hevder at innovasjoner fra design- og støpespesialister i Storbritannia, Tyskland, Japan og USA benytter seg av 3D-printing og industrisand.
Det kan være ganske dyrt og medfører betydelig risiko å lage formene som trengs for høytrykksstøping av store komponenter. Når en stor metalltestform er laget, kan maskinelle justeringer under designprosessen koste 100 000 dollar per forsøk, eller å lage hele formen på nytt kan komme opp i 1,5 millioner dollar, ifølge en støpespesialist. En annen sa at hele designprosessen for en stor metallform vanligvis ville koste rundt 4 millioner dollar.
Mange bilprodusenter har ansett kostnadene og risikoene som for høye, spesielt siden et design kan trenge et halvt dusin eller flere justeringer for å oppnå en perfekt dyse med tanke på støy og vibrasjon, passform og finish, ergonomi og kollisjonssikkerhet. Men risiko er noe som sjelden plager Elon Musk, som var den første som fikk raketter til å fly baklengs.
Industriell sand og 3D-printing
Tesla skal angivelig ha henvendt seg til firmaer som lager testformer av industrisand med 3D-printere. Ved hjelp av en digital designfil avsetter printere kjent som bindemiddelstråler et flytende bindemiddel på et tynt lag med sand og bygger gradvis en form, lag for lag, som kan støpe smeltede legeringer. Ifølge én kilde koster designvalideringsprosessen med sandstøping omtrent 3 % av å gjøre det samme med en metallprototype.
Det betyr at Tesla kan finjustere prototyper så mange ganger som nødvendig, og trykke en ny på nytt i løpet av timer ved hjelp av maskiner fra selskaper som Desktop Metal og deres ExOne-enhet. Designvalideringssyklusen ved bruk av sandstøping tar bare to til tre måneder, sa to av kildene, sammenlignet med alt fra seks måneder til et år for en støpeform laget av metall.
Til tross for den større fleksibiliteten, var det imidlertid fortsatt én stor hindring å overvinne før støpegods i stor skala kunne lages med hell. Aluminiumslegeringene som ble brukt til å produsere støpegodset oppfører seg annerledes i former laget av sand enn i former laget av metall. Tidlige prototyper klarte ofte ikke å oppfylle Teslas spesifikasjoner.
Støpespesialistene overvant dette ved å formulere spesielle legeringer, finjustere kjøleprosessen for den smeltede legeringen og komme opp med en varmebehandling etter produksjon, sa tre av kildene. Når Tesla er fornøyd med prototypen av sandformen, kan de investere i en ferdig metallform for masseproduksjon.
Kildene sa at Teslas kommende småbil/robotaxi har gitt dem en perfekt mulighet til å støpe en elbilplattform i ett stykke, hovedsakelig fordi understellet er enklere. Små biler har ikke et stort «overheng» foran og bak. «Det er som en båt på en måte, et batteribrett med små vinger festet i begge ender. Det ville være fornuftig å gjøre det i ett stykke», sa en person.
Kildene hevdet at Tesla fortsatt må bestemme seg for hvilken type presse de skal bruke hvis de bestemmer seg for å støpe understellet i ett stykke. Å produsere store karosserideler raskt vil kreve større støpemaskiner med klemkraft på 16 000 tonn eller mer. Slike maskiner vil være dyre og kan kreve større fabrikkbygninger.
Presser med høy klemkraft har ikke plass til de 3D-printede sandkjernene som trengs for å lage hule underrammer. For å løse dette problemet bruker Tesla en annen type presse der smeltet legering kan sprøytes sakte inn i – en metode som pleier å produsere støpegods av høyere kvalitet og som kan romme sandkjernene.
Problemet er: den prosessen tar lengre tid. «Tesla kan fortsatt velge høyt trykk for produktivitet, eller de kan velge langsom legeringsinjeksjon for kvalitet og allsidighet», sa en av personene. «Det er fortsatt et myntkast på dette tidspunktet.»
Takeaway
Uansett hvilken avgjørelse Tesla tar, vil det få implikasjoner som vil spre seg til hele bilindustrien over hele verden. Tesla, til tross for betydelige priskutt, produserer fortsatt elbiler med fortjeneste – noe tradisjonelle bilprodusenter synes er ekstremt vanskelig å gjøre.
Hvis Tesla kan redusere produksjonskostnadene betydelig ved å bruke høytrykksstøpegods, vil disse selskapene bli under enda større økonomisk press. Det er ikke vanskelig å forestille seg hva som skjedde med Kodak og Nokia. Hvor det ville etterlate verdensøkonomien og alle arbeiderne som for tiden lager konvensjonelle biler, er det ingen som vet.
Kilde:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Forfatter: Steve Hanley
Redigert av May Jiang fra MAT Aluminum
Publisert: 05.06.2024
