Το Reuters φαίνεται να έχει εξαιρετικές πηγές βαθιά μέσα στην Tesla. Σε μια έκθεση με ημερομηνία 14 Σεπτεμβρίου 2023, αναφέρει ότι τουλάχιστον 5 άτομα έχουν πει ότι η εταιρεία πλησιάζει τον στόχο της να χυτεύσει το κάτω μέρος των αυτοκινήτων της σε ένα ενιαίο κομμάτι. Η χύτευση υπό πίεση είναι βασικά μια αρκετά απλή διαδικασία. Δημιουργήστε ένα καλούπι, γεμίστε το με λιωμένο μέταλλο, αφήστε το να κρυώσει, αφαιρέστε το καλούπι και voilà! Στιγμιαίο αυτοκίνητο. Λειτουργεί καλά αν φτιάχνετε αυτοκίνητα Tinkertoys ή Matchbox, αλλά είναι εξαιρετικά δύσκολο αν προσπαθήσετε να το χρησιμοποιήσετε για να κατασκευάσετε οχήματα πλήρους μεγέθους.
Τα βαγόνια Conestoga κατασκευάζονταν πάνω σε πλαίσια από ξύλο. Τα πρώτα αυτοκίνητα χρησιμοποιούσαν επίσης ξύλινα πλαίσια. Όταν ο Henry Ford δημιούργησε την πρώτη γραμμή συναρμολόγησης, ο κανόνας ήταν η κατασκευή οχημάτων σε πλαίσιο σκάλας - δύο σιδερένιες ράγες δεμένες μεταξύ τους με εγκάρσια κομμάτια. Το πρώτο αυτοκίνητο παραγωγής με ενιαίο αμάξωμα ήταν το Citroen Traction Avant το 1934, ακολουθούμενο από το Chrysler Airflow την επόμενη χρονιά.
Τα αυτοκίνητα unibody δεν έχουν πλαίσιο από κάτω. Αντίθετα, το μεταλλικό αμάξωμα έχει τέτοιο σχήμα ώστε να μπορεί να υποστηρίξει το βάρος του συστήματος μετάδοσης κίνησης και να προστατεύσει τους επιβάτες σε περίπτωση σύγκρουσης. Ξεκινώντας από τη δεκαετία του 1950, οι αυτοκινητοβιομηχανίες, ωθούμενες από τις καινοτομίες κατασκευής στις οποίες πρωτοστάτησαν ιαπωνικές εταιρείες όπως η Honda και η Toyota, στράφηκαν στην κατασκευή αυτοκινήτων unibody με κίνηση στους εμπρός τροχούς.
Ολόκληρος ο κινητήρας, το κιβώτιο ταχυτήτων, το διαφορικό, τους άξονες μετάδοσης κίνησης, τα αμορτισέρ και τα φρένα, εγκαταστάθηκε σε ξεχωριστή πλατφόρμα που ανυψωνόταν στη θέση της από κάτω στη γραμμή συναρμολόγησης, αντί να τοποθετείται ο κινητήρας και το κιβώτιο ταχυτήτων από πάνω όπως γινόταν για τα αυτοκίνητα που κατασκευάζονταν σε πλαίσιο. Ο λόγος της αλλαγής; Οι ταχύτεροι χρόνοι συναρμολόγησης που οδήγησαν σε χαμηλότερο κόστος μονάδας παραγωγής.
Για πολύ καιρό, η τεχνολογία unibody προτιμούνταν για τα λεγόμενα οικονομικά αυτοκίνητα, ενώ τα πλαίσια τύπου σκάλας ήταν η επιλογή για τα μεγαλύτερα sedan και wagon. Υπήρχαν και κάποια υβριδικά μοντέλα που αναμειγνύονταν — αυτοκίνητα με ράγες πλαισίου μπροστά βιδωμένες σε ένα ενιαίο χώρο επιβατών. Τα Chevy Nova και MGB ήταν παραδείγματα αυτής της τάσης, η οποία δεν κράτησε πολύ.
Η Tesla στρέφεται στη χύτευση υψηλής πίεσης
Η Tesla, η οποία έχει συνηθίσει να ανατρέπει τον τρόπο κατασκευής των αυτοκινήτων, άρχισε να πειραματίζεται με χυτεύσεις υψηλής πίεσης πριν από αρκετά χρόνια. Αρχικά επικεντρώθηκε στην κατασκευή της πίσω δομής. Όταν τα κατάφερε σωστά, στράφηκε στην κατασκευή της μπροστινής δομής. Τώρα, σύμφωνα με πηγές, η Tesla επικεντρώνεται στη χύτευση υπό πίεση του μπροστινού, του κεντρικού και του πίσω τμήματος, όλα σε μία λειτουργία.
Γιατί; Επειδή οι παραδοσιακές τεχνικές κατασκευής χρησιμοποιούν έως και 400 μεμονωμένες σφραγίδες που στη συνέχεια πρέπει να συγκολληθούν, να βιδωθούν ή να κολληθούν μεταξύ τους για να δημιουργήσουν μια ολοκληρωμένη δομή ενιαίου αμαξώματος. Εάν η Tesla καταφέρει να το κάνει σωστά, το κόστος κατασκευής της θα μπορούσε να μειωθεί έως και 50%. Αυτό, με τη σειρά του, θα ασκήσει τεράστια πίεση σε κάθε άλλο κατασκευαστή να ανταποκριθεί ή να βρεθεί ανίκανος να ανταγωνιστεί.
Είναι αυτονόητο ότι αυτοί οι κατασκευαστές αισθάνονται ότι έχουν πληγεί από παντού, καθώς αλαζόνες συνδικαλισμένοι εργάτες χτυπούν τις πύλες και απαιτούν μεγαλύτερο μερίδιο από τα κέρδη που εξακολουθούν να αποκομίζουν.
Ο Terry Woychowsk, ο οποίος εργάστηκε στην General Motors για 3 δεκαετίες, γνωρίζει ένα-δυο πράγματα για την κατασκευή αυτοκινήτων. Τώρα είναι πρόεδρος της αμερικανικής μηχανικής εταιρείας Caresoft Global. Λέει στο Reuters ότι αν η Tesla καταφέρει να μεταδώσει σε gigacast το μεγαλύτερο μέρος του κάτω μέρους ενός ηλεκτρικού οχήματος, αυτό θα διαταράξει περαιτέρω τον τρόπο σχεδιασμού και κατασκευής των αυτοκινήτων. «Είναι ένας παράγοντας που επιτρέπει τα στεροειδή. Έχει τεράστιες επιπτώσεις για τη βιομηχανία, αλλά είναι ένα πολύ δύσκολο έργο. Οι χυτεύσεις είναι πολύ δύσκολες, ειδικά οι μεγαλύτερες και οι πιο περίπλοκες».
Δύο από τις πηγές ανέφεραν ότι οι νέες τεχνικές σχεδιασμού και κατασκευής της Tesla σημαίνουν ότι η εταιρεία θα μπορούσε να αναπτύξει ένα αυτοκίνητο από την αρχή σε 18 έως 24 μήνες, ενώ οι περισσότεροι ανταγωνιστές μπορούν να χρειαστούν αυτή τη στιγμή από τρία έως τέσσερα χρόνια. Ένα ενιαίο μεγάλο πλαίσιο - που συνδυάζει τα μπροστινά και πίσω τμήματα με το μεσαίο κάτω μέρος του αμαξώματος όπου στεγάζεται η μπαταρία - θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή ενός νέου, μικρότερου ηλεκτρικού αυτοκινήτου που θα πωλείται λιανικά στην τιμή των περίπου 25.000 δολαρίων. Η Tesla αναμενόταν να αποφασίσει εάν θα χυτεύσει μια μονοκόμματη πλατφόρμα μόλις αυτόν τον μήνα, ανέφεραν τρεις από τις πηγές.
Σημαντικές προκλήσεις μπροστά μας
Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις για την Tesla στη χρήση χυτών υψηλής πίεσης είναι ο σχεδιασμός υποπλαισίων που είναι κοίλα αλλά έχουν τις εσωτερικές νευρώσεις που απαιτούνται για να είναι σε θέση να διαχέουν τις δυνάμεις που ασκούνται κατά τη διάρκεια των συγκρούσεων. Οι πηγές υποστηρίζουν ότι οι καινοτομίες από ειδικούς σχεδιασμού και χύτευσης στη Βρετανία, τη Γερμανία, την Ιαπωνία και τις Ηνωμένες Πολιτείες χρησιμοποιούν τρισδιάστατη εκτύπωση και βιομηχανική άμμο.
Η κατασκευή των καλουπιών που απαιτούνται για τη χύτευση υψηλής πίεσης μεγάλων εξαρτημάτων μπορεί να είναι αρκετά ακριβή και ενέχει σημαντικούς κινδύνους. Μόλις κατασκευαστεί ένα μεγάλο μεταλλικό δοκιμαστικό καλούπι, οι τροποποιήσεις κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σχεδιασμού θα μπορούσαν να κοστίσουν 100.000 δολάρια η καθεμία ή η πλήρης ανακατασκευή του καλουπιού μπορεί να φτάσει το 1,5 εκατομμύριο δολάρια, σύμφωνα με έναν ειδικό χύτευσης. Ένας άλλος είπε ότι ολόκληρη η διαδικασία σχεδιασμού για ένα μεγάλο μεταλλικό καλούπι θα κοστίσει συνήθως περίπου 4 εκατομμύρια δολάρια.
Πολλές αυτοκινητοβιομηχανίες έχουν κρίνει ότι το κόστος και οι κίνδυνοι είναι υπερβολικά υψηλά, ειδικά επειδή ένα σχέδιο μπορεί να χρειαστεί έξι ή περισσότερες τροποποιήσεις για να επιτευχθεί μια τέλεια μήτρα από την άποψη του θορύβου και των κραδασμών, της εφαρμογής και του φινιρίσματος, της εργονομίας και της αντοχής σε σύγκρουση. Αλλά ο κίνδυνος είναι κάτι που σπάνια ενοχλεί τον Έλον Μασκ, ο οποίος ήταν ο πρώτος που έκανε τους πυραύλους να πετούν προς τα πίσω.
Βιομηχανική Άμμος & Τρισδιάστατη Εκτύπωση
Σύμφωνα με πληροφορίες, η Tesla έχει στραφεί σε εταιρείες που κατασκευάζουν δοκιμαστικά καλούπια από βιομηχανική άμμο με τρισδιάστατους εκτυπωτές. Χρησιμοποιώντας ένα ψηφιακό αρχείο σχεδίασης, εκτυπωτές γνωστοί ως ακροφύσια συνδετικού υλικού εναποθέτουν ένα υγρό συνδετικό υλικό σε ένα λεπτό στρώμα άμμου και σταδιακά κατασκευάζουν ένα καλούπι, στρώμα προς στρώμα, που μπορεί να χυτεύσει τηγμένα κράματα. Σύμφωνα με μια πηγή, το κόστος της διαδικασίας επικύρωσης σχεδιασμού με χύτευση σε άμμο κοστίζει περίπου το 3% του κόστους που απαιτείται για την ίδια χρήση ενός μεταλλικού πρωτοτύπου.
Αυτό σημαίνει ότι η Tesla μπορεί να τροποποιήσει τα πρωτότυπα όσες φορές χρειάζεται, ανατυπώνοντας ένα νέο μέσα σε λίγες ώρες χρησιμοποιώντας μηχανήματα από εταιρείες όπως η Desktop Metal και η μονάδα ExOne. Ο κύκλος επικύρωσης σχεδιασμού με χύτευση με άμμο διαρκεί μόνο δύο έως τρεις μήνες, ανέφεραν δύο από τις πηγές, σε σύγκριση με έξι μήνες έως ένα χρόνο για ένα καλούπι κατασκευασμένο από μέταλλο.
Παρά τη μεγαλύτερη ευελιξία, ωστόσο, υπήρχε ένα ακόμη σημαντικό εμπόδιο που έπρεπε να ξεπεραστεί πριν κατασκευαστούν με επιτυχία χυτά μεγάλης κλίμακας. Τα κράματα αλουμινίου που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή των χυτών συμπεριφέρονται διαφορετικά σε καλούπια από άμμο από ό,τι σε καλούπια από μέταλλο. Τα πρώτα πρωτότυπα συχνά δεν πληρούσαν τις προδιαγραφές του Τέσλα.
Οι ειδικοί χύτευσης ξεπέρασαν αυτό το πρόβλημα διαμορφώνοντας ειδικά κράματα, βελτιώνοντας τη διαδικασία ψύξης του τηγμένου κράματος και επινοώντας μια θερμική επεξεργασία μετά την παραγωγή, ανέφεραν τρεις από τις πηγές. Μόλις η Tesla μείνει ικανοποιημένη με το πρωτότυπο καλούπι άμμου, μπορεί στη συνέχεια να επενδύσει σε ένα τελικό μεταλλικό καλούπι για μαζική παραγωγή.
Οι πηγές ανέφεραν ότι το επερχόμενο μικρό αυτοκίνητο/ρομπότ-ταξί της Tesla της έδωσε την τέλεια ευκαιρία να δημιουργήσει μια πλατφόρμα ηλεκτρικού οχήματος σε ένα ενιαίο κομμάτι, κυρίως επειδή το κάτω μέρος του αμαξώματος είναι απλούστερο. Τα μικρά αυτοκίνητα δεν έχουν μεγάλη «προεξοχή» μπροστά και πίσω. «Είναι σαν ένα σκάφος κατά κάποιο τρόπο, μια θήκη μπαταρίας με μικρά φτερά προσαρτημένα και στα δύο άκρα. Αυτό θα είχε νόημα να γίνει σε ένα ενιαίο κομμάτι», είπε ένα άτομο.
Οι πηγές ισχυρίστηκαν ότι η Tesla πρέπει ακόμη να αποφασίσει τι είδους πρέσα θα χρησιμοποιήσει εάν αποφασίσει να χυτεύσει το κάτω μέρος του αμαξώματος σε ένα ενιαίο κομμάτι. Για την ταχεία κατασκευή μεγάλων εξαρτημάτων του αμαξώματος θα απαιτηθούν μεγαλύτερες μηχανές χύτευσης με ισχύ σύσφιξης 16.000 τόνων ή περισσότερο. Τέτοιες μηχανές θα είναι ακριβές και μπορεί να απαιτούν μεγαλύτερα εργοστασιακά κτίρια.
Οι πρέσες με υψηλή ισχύ σύσφιξης δεν μπορούν να χωρέσουν τους τρισδιάστατα εκτυπωμένους πυρήνες άμμου που απαιτούνται για την κατασκευή κοίλων υποπλαισίων. Για να λύσει αυτό το πρόβλημα, η Tesla χρησιμοποιεί έναν διαφορετικό τύπο πρέσας στην οποία μπορεί να εγχυθεί αργά λιωμένο κράμα — μια μέθοδος που τείνει να παράγει χυτά υψηλότερης ποιότητας και μπορεί να χωρέσει τους πυρήνες άμμου.
Το πρόβλημα είναι ότι αυτή η διαδικασία διαρκεί περισσότερο. «Η Tesla θα μπορούσε να επιλέξει υψηλή πίεση για παραγωγικότητα ή αργή έγχυση κράματος για ποιότητα και ευελιξία», είπε ένας από τους ανθρώπους. «Σε αυτό το σημείο, εξακολουθεί να είναι θέμα ρίψης κέρματος».
Το πακέτο
Όποια απόφαση κι αν λάβει η Tesla, θα έχει επιπτώσεις που θα επηρεάσουν ολόκληρη την αυτοκινητοβιομηχανία παγκοσμίως. Η Tesla, παρά τις σημαντικές μειώσεις τιμών, εξακολουθεί να κατασκευάζει ηλεκτρικά αυτοκίνητα με κέρδος — κάτι που οι παραδοσιακές αυτοκινητοβιομηχανίες δυσκολεύονται εξαιρετικά να κάνουν.
Αν η Tesla καταφέρει να μειώσει σημαντικά το κόστος κατασκευής της χρησιμοποιώντας χυτά υψηλής πίεσης, οι εταιρείες αυτές θα δεχθούν ακόμη μεγαλύτερη οικονομική πίεση. Δεν είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς τι συνέβη στην Kodak και τη Nokia. Το πού θα καταλήξει αυτό στην παγκόσμια οικονομία και σε όλους τους εργαζόμενους που κατασκευάζουν σήμερα συμβατικά αυτοκίνητα είναι άγνωστο.
Πηγή:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Συγγραφέας: Στιβ Χάνλεϊ
Επιμέλεια: May Jiang από το MAT Aluminum
Ώρα δημοσίευσης: 05 Ιουνίου 2024
