Reuters ser ut til å ha utmerkede kilder dypt inne i Tesla. I en rapport datert 14. september 2023 står det at ikke mindre enn 5 personer har fortalt at selskapet nærmer seg målet om å støpe understellet til bilene sine i ett stykke. Pressestøping er i utgangspunktet en ganske enkel prosess. Lag en form, fyll den med smeltet metall, la den avkjøles, fjern formen, og voila! Øyeblikkelig 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 på toppen av rammer laget av tømmer. Tidlige biler brukte også trerammer. Da Henry Ford opprettet det første samlebåndet, var normen å bygge kjøretøy på en stigeramme - to jernskinner bundet sammen med tverrstykker. Den første unibody-produksjonsbilen var Citroen Traction Avant i 1934, etterfulgt av Chrysler Airflow året etter.
Unibody-biler har ingen ramme under seg. I stedet er metallkroppen formet og utformet på en slik måte at den kan bære vekten av drivverket og beskytte passasjerene i tilfelle en kollisjon. Fra og med 1950-tallet gikk bilprodusentene, ansporet av produksjonsinnovasjoner utviklet av japanske selskaper som Honda og Toyota, over til å lage unibody-biler med forhjulsdrift.
Hele drivverket, komplett med motor, girkasse, differensial, drivaksler, stivere og bremser, ble installert på en separat plattform som ble løftet på plass nedenfra på samlebåndet, i stedet for å slippe motoren og girkassen inn ovenfra slik den ble gjort for biler bygget på en ramme. Årsaken til endringen? Raskere monteringstider som førte til lavere enhetskostnader ved produksjon.
Lenge ble unibody-teknologi foretrukket for såkalte økonomibiler mens stigerammer var valget for større sedaner og vogner. Det var noen hybrider blandet inn - biler med rammeskinner foran boltet til en unibody-kupé. Chevy Nova og MGB var eksempler på denne trenden, som ikke varte lenge.
Tesla svinger til høytrykksstøping
Tesla, som har gjort det til en vane å forstyrre hvordan biler er laget, begynte å eksperimentere med høytrykksstøpegods for flere år siden. Først fokuserte det på å lage den bakre strukturen. Da den fikk det riktig, gikk den over til å lage frontstrukturen. Nå, ifølge kilder, fokuserer Tesla på trykkstøping av front-, senter- og bakseksjonene i én operasjon.
Hvorfor? Fordi tradisjonelle produksjonsteknikker bruker opptil 400 individuelle stemplinger som deretter må sveises, boltes, skrus eller limes sammen for å lage en komplett unibody-struktur. Hvis Tesla kan få dette riktig, kan produksjonskostnadene reduseres med opptil 50 prosent. Det vil igjen legge et enormt press på alle andre produsenter for å svare eller finne seg selv ute av stand til å konkurrere.
Det sier seg selv at disse produsentene føler seg slått fra alle kanter mens opphøyde fagorganiserte arbeidere banker på portene og krever en større del av den fortjenesten som fortsatt blir tjent.
Terry Woychowsk, som jobbet i General Motors i tre tiår, kan en ting eller to om bilproduksjon. Han er nå president for det amerikanske ingeniørselskapet Caresoft Global. Han sier til Reuters at hvis Tesla klarer å gigacaste det meste av underkroppen til en elbil, vil det ytterligere forstyrre måten bilene er designet og produsert på. "Det er en aktivator på steroider. Det har en enorm betydning for bransjen, men det er en veldig utfordrende oppgave. Castings er veldig vanskelig å gjøre, spesielt de større og de mer kompliserte.»
To av kildene sa at Teslas nye design og produksjonsteknikker betyr at selskapet kan utvikle en bil fra grunnen av i løpet av 18 til 24 måneder, mens de fleste rivaler for tiden kan ta alt fra tre til fire år. En enkelt stor ramme - som kombinerer de fremre og bakre delene med den midtre undervognen der batteriet er plassert - kan brukes til å produsere en ny, mindre elbil som selges for rundt 25 000 dollar. Tesla ble forventet å bestemme seg for om en plattform i ett stykke skulle støpes så snart denne måneden, sa tre av kildene.
Betydelige utfordringer fremover
En av de største utfordringene for Tesla ved bruk av høytrykksstøpegods er å designe underrammer som er hule, men som har de innvendige ribbene som trengs for å gjøre dem i stand til å spre kreftene som oppstår under krasj. Kildene hevder innovasjoner fra design- og støpespesialister i Storbritannia, Tyskland, Japan og USA bruker 3D-utskrift og industriell sand.
Å lage formene som trengs for høytrykksstøping av store komponenter kan være ganske kostbart og medfører betydelig risiko. Når en stor testform av metall er laget, kan maskinjusteringer under designprosessen koste 100 000 dollar per gang, eller å gjøre om støpeformen totalt kan koste 1,5 millioner dollar, ifølge en støpespesialist. En annen sa at hele designprosessen for en stor metallform typisk ville koste rundt 4 millioner dollar.
Mange bilprodusenter har ansett at kostnadene og risikoen er for høye, spesielt siden et design kan trenge et halvt dusin eller flere justeringer for å oppnå en perfekt dyse fra perspektivet til støy og vibrasjoner, 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-utskrift
Tesla skal ha henvendt seg til firmaer som lager testformer av industriell sand med 3D-printere. Ved hjelp av en digital designfil legger skrivere 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 en kilde koster kostnadene for designvalideringsprosessen med sandstøping omtrent 3 % av å gjøre det samme med en metallprototype.
Det betyr at Tesla kan finpusse prototyper så mange ganger som nødvendig, og trykke en ny i løpet av få timer ved å bruke maskiner fra selskaper som Desktop Metal og ExOne-enheten. 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 form laget av metall.
Til tross for den større fleksibiliteten, var det imidlertid enda et stort hinder å overvinne før støping i stor skala kunne gjøres vellykket. Aluminiumslegeringene som brukes til å produsere støpegodset, oppfører seg annerledes i støpeformer laget av sand enn de gjør i støpeformer laget av metall. Tidlige prototyper klarte ofte ikke å oppfylle Teslas spesifikasjoner.
Støpespesialistene overvant det ved å formulere spesielle legeringer, finjustere kjøleprosessen for smeltet legering og komme opp med en varmebehandling etter produksjon, sa tre av kildene. Når Tesla er fornøyd med prototypen av sandformen, kan den investere i en endelig metallform for masseproduksjon.
Kildene sa at Teslas kommende småbil/robotaxi har gitt den en perfekt mulighet til å støpe en EV-plattform i ett stykke, hovedsakelig fordi undervognen er enklere. Små biler har ikke et stort "overheng" foran og bak. «Det er på en måte som en båt, 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 hvilken type presse som skal brukes hvis den bestemmer seg for å støpe undervognen i ett stykke. For å produsere store kroppsdeler raskt vil det kreve større støpemaskiner med klemkraft på 16 000 tonn eller mer. Slike maskiner vil være dyre og kan kreve større fabrikkbygg.
Presser med høy klemkraft kan ikke romme de 3D-printede sandkjernene som trengs for å lage hule underrammer. For å løse det problemet bruker Tesla en annen type presse som smeltet legering kan injiseres sakte i - en metode som har en tendens til å produsere støpegods av høyere kvalitet og kan romme sandkjernene.
Problemet er: den prosessen tar lengre tid. "Tesla kunne fortsatt velge høyt trykk for produktivitet, eller de kunne velge langsom legeringsinjeksjon for kvalitet og allsidighet," sa en av personene. "Det er fortsatt en myntkast på dette tidspunktet."
Takeawayen
Uansett hvilken avgjørelse Tesla tar, vil den ha implikasjoner som vil bølge over hele bilindustrien over hele verden. Tesla, til tross for betydelige priskutt, gir fortsatt elbiler med fortjeneste – noe eldre bilprodusenter finner ekstremt vanskelig å gjøre.
Hvis Tesla kan redusere produksjonskostnadene betydelig ved å bruke høytrykksstøpegods, vil disse selskapene være under enda større press økonomisk. Det er ikke vanskelig å forestille seg hva som skjedde med Kodak og Nokia som skjedde med dem. Hvor det ville forlatt verdensøkonomien og alle arbeiderne som for tiden lager konvensjonelle biler er noens gjetning.
Kilde:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Forfatter: Steve Hanley
Redigert av May Jiang fra MAT Aluminium
Innleggstid: Jun-05-2024
