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 det, at virksomheden nærmer sig sit mål om at støbe undervognen af sine biler i ét stykke. Trykstøbning er grundlæggende en ret simpel proces. Lav en form, fyld den med smeltet metal, lad den køle af, fjern formen, og voila! Øjeblikkelig bil. Det fungerer godt, hvis du laver Tinkertoys eller Matchbox-biler, men det er ekstremt svært, hvis du prøver at bruge det til at lave køretøjer i fuld størrelse.
Conestoga vogne blev bygget oven på rammer lavet af tømmer. 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 unibody-produktionsbil var Citroen Traction Avant i 1934, efterfulgt af Chrysler Airflow året efter.
Unibody-biler har ingen ramme under dem. I stedet er metalkroppen formet og formet på en sådan måde, at den kan understøtte vægten af drivlinjen og beskytte passagererne i tilfælde af et styrt. Begyndende i 1950'erne skiftede bilproducenter, ansporet af produktionsinnovationer, banebrydende af japanske virksomheder som Honda og Toyota, til at lave unibody-biler med forhjulstræk.
Hele drivlinjen, komplet med motor, transmission, differentiale, drivaksler, stivere og bremser, blev installeret på en separat platform, der blev løftet på plads nedefra på samlebåndet, i stedet for at tabe motoren og transmissionen nedefra, som den blev udført for biler bygget på en ramme. Årsagen til ændringen? Hurtigere montagetider, hvilket førte til lavere enhedsomkostninger ved produktionen.
I lang tid var unibody-teknologien foretrukket til såkaldte økonomibiler, mens stigerammer var valget til større sedaner og vogne. Der var nogle hybrider blandet ind - biler med rammeskinner foran boltet til en unibody-kabine. Chevy Nova og MGB var eksempler på denne tendens, som ikke varede længe.
Tesla drejer til højtryksstøbning
Tesla, som har gjort det til en vane at forstyrre, hvordan biler fremstilles, begyndte at eksperimentere med højtryksstøbegods for flere år siden. Først fokuserede det på at lave den bageste struktur. Da det fik det rigtigt, skiftede det til at lave frontstrukturen. Nu, ifølge kilder, fokuserer Tesla på trykstøbning af front-, center- og bagsektionerne i én operation.
Hvorfor? Fordi traditionelle fremstillingsteknikker bruger op til 400 individuelle prægninger, som derefter skal svejses, boltes, skrues eller limes sammen for at lave en komplet unibody-struktur. Hvis Tesla kan få dette rigtigt, kan dens produktionsomkostninger blive reduceret med op til 50 procent. Det vil til gengæld lægge et enormt pres på alle andre producenter for at reagere eller finde sig i at være ude af stand til at konkurrere.
Det siger sig selv, at disse producenter føler sig voldsramte fra alle sider, mens ophøjede fagforeningsmedarbejdere banker på portene og kræver en større del af det overskud, der stadig opnås.
Terry Woychowsk, som arbejdede hos General Motors i 3 årtier, ved en ting eller to om fremstilling af biler. Han er nu præsident for det amerikanske ingeniørfirma Caresoft Global. Han siger til Reuters, at hvis Tesla formår at gigacaste det meste af undervognen på en EV, vil det yderligere forstyrre den måde, biler er designet og fremstillet på. "Det er en enabler på steroider. Det har en enorm betydning for branchen, men det er en meget udfordrende opgave. Castings er meget svære at lave, især de større og de mere komplicerede."
To af kilderne sagde, at Teslas nye design og fremstillingsteknikker 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 de forreste og bageste sektioner med den midterste undervogn, hvor batteriet er anbragt - kunne bruges til at fremstille en ny, mindre elbil, der sælges for omkring $25.000. Tesla forventedes at beslutte, om en platform i ét stykke skulle støbes, så snart denne måned, sagde tre af kilderne.
Væsentlige udfordringer forude
En af de største udfordringer for Tesla ved at bruge højtryksstøbegods er at designe underrammer, der er hule, men som har de indvendige ribber, der er nødvendige for at gøre dem i stand til at sprede de kræfter, der opstår under styrt. Kilderne hævder innovationer fra design- og støbespecialister i Storbritannien, Tyskland, Japan og USA, der gør brug af 3D-print og industrisand.
Det kan være ret dyrt at lave de forme, der er nødvendige til højtryksstøbning af store komponenter, og det er forbundet med betydelige risici. Når først en stor metaltestform er lavet, kan bearbejdningstilpasninger under designprocessen koste 100.000 dollars pr. gang, eller det kan koste 1,5 millioner dollars at lave om på formen, ifølge en støbespecialist. En anden sagde, at hele designprocessen for en stor metalform typisk ville koste omkring 4 millioner dollars.
Mange bilproducenter har anset omkostningerne og risiciene for at være for høje, især da et design kan have brug for et halvt dusin eller flere justeringer for at opnå en perfekt matrice ud fra støj og vibrationer, pasform og finish, ergonomi og kollisionssikkerhed. 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-print
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 trykstøbte smeltede legeringer. Ifølge en kilde koster omkostningerne ved designvalideringsprocessen med sandstøbning omkring 3 % ved at gøre det samme med en metalprototype.
Det betyder, at Tesla kan justere prototyper så mange gange, som det er nødvendigt, og genudskrive en ny i løbet af få timer ved hjælp af maskiner fra virksomheder som Desktop Metal og dens ExOne-enhed. Designvalideringscyklussen ved brug 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.
På trods af den større fleksibilitet var der dog stadig en større hindring at overvinde, før støbninger i stor skala kunne udføres med succes. De aluminiumslegeringer, der bruges til at fremstille støbegodset, opfører sig anderledes i forme lavet af sand, end de gør i forme lavet af metal. Tidlige prototyper levede ofte ikke op til Teslas specifikationer.
Støbespecialisterne overvandt det ved at formulere specielle legeringer, finjustere køleprocessen af smeltet legering og komme med en post-produktion varmebehandling, sagde tre af kilderne. Når Tesla er tilfreds med prototypen af sandformen, kan den investere i en endelig metalform til masseproduktion.
Kilderne sagde, at Teslas kommende lille bil/robotakse har givet den en perfekt mulighed for at støbe en EV-platform i ét stykke, primært fordi dens undervogn er enklere. Små biler har ikke et stort "udhæng" foran og bagpå. ”Det er på en måde ligesom en båd, en batteribakke med små vinger fastgjort i 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 den skal bruge, hvis den beslutter sig for at støbe undervognen i ét stykke. For at fremstille store kropsdele hurtigt vil det 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 det problem bruger Tesla en anden type presse, hvori smeltet legering kan sprøjtes langsomt ind - 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 produktivitet, eller de kunne vælge langsom legeringsindsprøjtning for kvalitet og alsidighed," sagde en af folkene. "Det er stadig en møntkast på dette tidspunkt."
Takeaway
Uanset hvilken beslutning Tesla træffer, vil det have konsekvenser, der vil bølge over hele bilindustrien verden over. Tesla, på trods af betydelige prisnedsættelser, laver stadig elbiler med overskud - noget gamle bilproducenter har ekstremt svært ved at gøre.
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, der skete med dem. Hvor det ville efterlade verdensøkonomien og alle de arbejdere, der i øjeblikket laver konventionelle biler, er nogens gæt.
Kilde:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Forfatter: Steve Hanley
Redigeret af May Jiang fra MAT Aluminium
Indlægstid: 05-jun-2024
