Reuters ser ud til at have fremragende kilder dybt inde i Tesla. I en rapport dateret 14. september 2023 står der, at ikke færre end 5 personer har fortalt dem, at virksomheden nærmer sig sit mål om at støbe undervognen på sine biler i ét stykke. Støbning er dybest set en forholdsvis simpel proces. Lav en form, fyld den med smeltet metal, lad den køle af, fjern formen, og voila! Instant-bil. Det fungerer godt, hvis du laver Tinkertoys- eller Matchbox-biler, men det er ekstremt vanskeligt, hvis du prøver at bruge det til at lave køretøjer i fuld størrelse.
Conestoga-vogne blev bygget oven på rammer af træ. Tidlige biler brugte også trærammer. Da Henry Ford skabte det første samlebånd, var normen at bygge køretøjer på en stigeramme - to jernskinner bundet sammen med tværstykker. Den første produktionsbil med unibody-chassis var Citroën Traction Avant i 1934, efterfulgt af Chrysler Airflow året efter.
Unibody-biler har ingen ramme under sig. I stedet er metalkarosseriet formet og udformet på en sådan måde, at det kan bære vægten af drivlinjen og beskytte passagererne i tilfælde af et uheld. Fra 1950'erne gik bilproducenter, ansporet af produktionsinnovationer, der var banebrydende for japanske virksomheder som Honda og Toyota, over til at lave unibody-biler med forhjulstræk.
Hele drivlinjen, komplet med motor, transmission, differentiale, drivaksler, støddæmpere og bremser, blev installeret på en separat platform, der blev løftet på plads nedefra på samlebåndet, i stedet for at motor og transmission blev sænket ned ovenfra, sådan som det blev gjort for biler bygget på en ramme. Årsagen til ændringen? Hurtigere monteringstider, hvilket førte til lavere enhedsproduktionsomkostninger.
I lang tid var unibody-teknologi foretrukket til såkaldte økonomibiler, mens stigerammer var valget til større sedaner og stationcars. Der var nogle hybridbiler blandet ind - biler med rammeskinner foran boltet til et unibody-kabinekabine. Chevy Nova og MGB var eksempler på denne tendens, som ikke varede længe.
Tesla skifter til højtryksstøbning
Tesla, som har gjort det til en vane at revolutionere den måde, biler fremstilles på, begyndte at eksperimentere med højtryksstøbning for flere år siden. Først fokuserede de på at fremstille bagkonstruktionen. Da de fik det til at fungere, skiftede de til at fremstille frontkonstruktionen. Nu fokuserer Tesla ifølge kilder på at støbe for-, midter- og bagsektionerne i én operation.
Hvorfor? Fordi traditionelle fremstillingsteknikker bruger op til 400 individuelle stempler, der derefter skal svejses, boltes, skrues eller limes sammen for at danne en komplet unibody-struktur. Hvis Tesla kan gøre dette rigtigt, kan produktionsomkostningerne reduceres med op til 50 procent. Det vil til gengæld lægge et enormt pres på alle andre producenter for at reagere, ellers vil de være ude af stand til at konkurrere.
Det siger sig selv, at disse producenter føler sig hårdt ramt fra alle sider, idet arrogante fagorganiserede arbejdere banker på portene og kræver en større andel af den overskud, der stadig tjenes.
Terry Woychowsk, der arbejdede hos General Motors i 3 årtier, ved en ting eller to om produktion af biler. Han er nu præsident for den amerikanske ingeniørvirksomhed Caresoft Global. Han fortæller Reuters, at hvis Tesla formår at gigacaste det meste af undervognen på en elbil, vil det yderligere forstyrre den måde, biler designes og fremstilles på. "Det er en steroidbaseret katalysator. Det har en enorm betydning for industrien, men det er en meget udfordrende opgave. Støbegods er meget vanskeligt at lave, især de større og mere komplicerede."
To af kilderne sagde, at Teslas nye design- og produktionsteknikker betyder, at virksomheden kan udvikle en bil fra bunden på 18 til 24 måneder, mens de fleste konkurrenter i øjeblikket kan tage alt fra tre til fire år. En enkelt stor ramme - der kombinerer for- og bagsektionen med den midterste undervogn, hvor batteriet er placeret - kan bruges til at fremstille en ny, mindre elbil, der vil blive solgt til omkring $25.000. Tesla forventedes at beslutte, om de ville støbe en platform i ét stykke, allerede i denne måned, sagde tre af kilderne.
Betydelige udfordringer forude
En af de største udfordringer for Tesla ved brug af højtryksstøbegods er at designe hule underrammer, men med de indvendige ribber, der er nødvendige for at kunne aflede de kræfter, der opstår under ulykker. Kilderne hævder, at innovationer fra design- og støbespecialister i Storbritannien, Tyskland, Japan og USA gør brug af 3D-print og industrielt sand.
Det kan være ret dyrt og indebærer betydelige risici at fremstille de forme, der er nødvendige til højtryksstøbning af store komponenter. Når en stor metaltestform er fremstillet, kan maskinelle justeringer under designprocessen koste 100.000 dollars pr. forsøg, eller en helt ny form kan løbe op i 1,5 millioner dollars, ifølge en støbespecialist. En anden sagde, at hele designprocessen for en stor metalform typisk ville koste omkring 4 millioner dollars.
Mange bilproducenter har vurderet omkostningerne og risiciene til at være for høje, især da et design måske kræver et halvt dusin eller flere justeringer for at opnå en perfekt designudførelse set fra støj- og vibrations-, pasform- og finish-, ergonomi- og kollisionssikkerhedsperspektiv. Men risiko er noget, der sjældent generer Elon Musk, som var den første til at få raketter til at flyve baglæns.
Industrielt sand og 3D-printning
Tesla har angiveligt henvendt sig til firmaer, der laver testforme af industrisand med 3D-printere. Ved hjælp af en digital designfil afsætter printere kendt som bindemiddelstråler et flydende bindemiddel på et tyndt lag sand og bygger gradvist en form, lag for lag, der kan støbe smeltede legeringer. Ifølge en kilde koster omkostningerne ved designvalideringsprocessen med sandstøbning omkring 3% af at gøre det samme med en metalprototype.
Det betyder, at Tesla kan justere prototyper så mange gange som nødvendigt og genoptrykke en ny på få timer ved hjælp af maskiner fra virksomheder som Desktop Metal og deres ExOne-enhed. Designvalideringscyklussen ved hjælp af sandstøbning tager kun to til tre måneder, sagde to af kilderne, sammenlignet med alt fra seks måneder til et år for en form lavet af metal.
Trods den større fleksibilitet var der dog stadig én større hindring at overvinde, før støbegods i stor skala kunne fremstilles med succes. De aluminiumlegeringer, der blev brugt til at producere støbegodset, opførte sig anderledes i forme lavet af sand end i forme lavet af metal. Tidlige prototyper opfyldte ofte ikke Teslas specifikationer.
Støbespecialisterne overvandt dette ved at formulere specielle legeringer, finjustere køleprocessen for den smeltede legering og udvikle en varmebehandling efter produktionen, oplyser tre af kilderne. Når Tesla er tilfreds med prototypen af sandformen, kan de investere i en færdig metalform til masseproduktion.
Kilderne sagde, at Teslas kommende lille bil/robotaxi har givet dem en perfekt mulighed for at støbe en elbilsplatform i ét stykke, primært fordi undervognen er enklere. Små biler har ikke et stort "udhæng" foran og bagpå. "Det er på en måde som en båd, en batteribakke med små vinger fastgjort til begge ender. Det ville give mening at gøre det i ét stykke," sagde en person.
Kilderne hævdede, at Tesla stadig skal beslutte, hvilken slags presse de skal bruge, hvis de beslutter sig for at støbe undervognen i ét stykke. At fremstille store karrosseridele hurtigt vil kræve større støbemaskiner med en klemkraft på 16.000 tons eller mere. Sådanne maskiner vil være dyre og kan kræve større fabriksbygninger.
Presser med høj klemkraft kan ikke rumme de 3D-printede sandkerner, der er nødvendige for at lave hule underrammer. For at løse dette problem bruger Tesla en anden type presse, hvori smeltet legering kan sprøjtes langsomt ind i – en metode, der har tendens til at producere støbegods af højere kvalitet og kan rumme sandkernerne.
Problemet er: den proces tager længere tid. "Tesla kunne stadig vælge højt tryk for produktivitetens skyld, eller de kunne vælge langsom legeringsindsprøjtning for kvalitet og alsidighed," sagde en af personerne. "Det er stadig et møntkast på nuværende tidspunkt."
Takeaway
Uanset hvilken beslutning Tesla træffer, vil det få konsekvenser, der vil smitte af på bilindustrien verden over. Tesla producerer stadig elbiler med profit, på trods af betydelige prisnedsættelser – noget, som traditionelle bilproducenter har ekstremt svært ved.
Hvis Tesla kan reducere sine produktionsomkostninger betydeligt ved at bruge højtryksstøbegods, vil disse virksomheder være under endnu større økonomisk pres. Det er ikke svært at forestille sig, hvad der skete med Kodak og Nokia. Hvor det ville efterlade verdensøkonomien og alle de arbejdere, der i øjeblikket producerer konventionelle biler, er ingen til at gætte på.
Kilde:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Forfatter: Steve Hanley
Redigeret af May Jiang fra MAT Aluminum
Opslagstidspunkt: 05. juni 2024
