Ройтерс изглежда има отлични източници дълбоко в Tesla. В доклад от 14 септември 2023 г. се казва, че не по-малко от 5 души са казали, че компанията се доближава до целта си да излее дъното на колите си от едно цяло. Леенето под налягане в основата си е доста прост процес. Създайте матрица, напълнете я с разтопен метал, оставете я да изстине, отстранете матрицата и готово! Мигновена кола. Работи добре, ако правите коли Tinkertoys или Matchbox, но е изключително трудно, ако се опитате да го използвате, за да направите превозни средства в пълен размер.
Вагоните Conestoga са построени върху рамки, изработени от дървен материал. Ранните автомобили също са използвали дървени рамки. Когато Хенри Форд създава първата поточна линия, нормата е да се изграждат превозни средства върху стълба - две железни релси, свързани заедно с напречни части. Първият сериен автомобил с цяло тяло е Citroen Traction Avant през 1934 г., последван от Chrysler Airflow на следващата година.
Автомобилите Unibody нямат рамка отдолу. Вместо това металното тяло е оформено и оформено по такъв начин, че да може да издържи тежестта на задвижването и да защити пътниците в случай на катастрофа. В началото на 50-те години на миналия век производителите на автомобили, подтикнати от иновациите в производството, въведени от японски компании като Honda и Toyota, преминаха към производството на автомобили с едно тяло и задвижване на предните колела.
Цялото силово предаване, заедно с двигател, трансмисия, диференциал, задвижващи валове, подпори и спирачки, беше монтирано на отделна платформа, която беше повдигната на място отдолу на поточната линия, вместо да пускат двигателя и трансмисията отгоре, както е направено за автомобили, построени върху рама. Причината за промяната? По-бързи времена за сглобяване, което доведе до по-ниски производствени разходи за единица продукция.
Дълго време технологията unibody беше предпочитана за така наречените икономични автомобили, докато рамите със стълби бяха изборът за по-големите седани и комби. Имаше някои смесени хибриди - автомобили с рамкови релси отпред, закрепени с болтове към купето с едно тяло. Chevy Nova и MGB бяха примери за тази тенденция, която не продължи дълго.
Tesla се завърта към леене под високо налягане
Tesla, която има навик да нарушава начина, по който се правят автомобили, започна да експериментира с отливки под високо налягане преди няколко години. Първо се фокусира върху създаването на задната конструкция. Когато се оправи, се превключи към направата на предната конструкция. Сега, според източници, Tesla се фокусира върху леене под налягане на предната, централната и задната секции в една операция.
защо Тъй като традиционните производствени техники използват до 400 отделни щампования, които след това трябва да бъдат заварени, завинтени, завинтени или залепени заедно, за да се направи цялостна структура от едно тяло. Ако Tesla успее да направи това правилно, разходите за производство могат да бъдат намалени с до 50 процента. Това от своя страна ще окаже огромен натиск върху всеки друг производител да отговори или ще се окаже неспособен да се конкурира.
От само себе си се разбира, че тези производители се чувстват очукани от всички страни, тъй като нахалните синдикализирани работници блъскат по вратите и изискват по-голям дял от печалбите, които все още се печелят.
Тери Войховск, който работи в General Motors в продължение на 3 десетилетия, знае нещо или две за производството на автомобили. Сега той е президент на американската инженерна компания Caresoft Global. Той казва на Reuters, че ако Tesla успее да гигакаства по-голямата част от долната част на EV, това допълнително ще наруши начина, по който се проектират и произвеждат колите. „Това е активатор на стероидите. Това има огромно значение за индустрията, но е много предизвикателна задача. Кастингите се правят много трудно, особено по-големите и по-сложните.”
Два от източниците казаха, че новият дизайн и производствени техники на Tesla означават, че компанията може да разработи автомобил от нулата за 18 до 24 месеца, докато повечето конкуренти в момента могат да отнемат от три до четири години. Една-единствена голяма рамка - съчетаваща предната и задната секции със средната долна част, където се помещава батерията - може да се използва за производството на нова, по-малка електрическа кола, която се продава на дребно за около 25 000 долара. Очаква се Tesla да реши дали да отлее платформа от една част още този месец, казаха трима от източниците.
Предстоят значителни предизвикателства
Едно от най-големите предизвикателства за Tesla при използването на отливки под високо налягане е проектирането на подрамки, които са кухи, но имат вътрешни ребра, необходими, за да могат да разсейват силите, възникващи по време на катастрофи. Източниците твърдят, че иновациите на специалистите по дизайн и леене във Великобритания, Германия, Япония и Съединените щати използват 3D печат и индустриален пясък.
Изработването на формите, необходими за леене под високо налягане на големи компоненти, може да бъде доста скъпо и е свързано със значителни рискове. След като бъде направена голяма метална тестова форма, машинните настройки по време на процеса на проектиране могат да струват 100 000 долара на работа или цялостното преработване на формата може да достигне 1,5 милиона долара, според един специалист по леене. Друг каза, че целият процес на проектиране на голяма метална форма обикновено струва около 4 милиона долара.
Много производители на автомобили смятат, че цената и рисковете са твърде високи, особено след като един дизайн може да се нуждае от половин дузина или повече настройки, за да постигне перфектна матрица от гледна точка на шум и вибрации, годност и покритие, ергономичност и издръжливост на удар. Но рискът е нещо, което рядко притеснява Илон Мъск, който беше първият, който накара ракетите да летят назад.
Индустриален пясък и 3D печат
Съобщава се, че Tesla се е обърнала към фирми, които правят тестови форми от индустриален пясък с 3D принтери. Използвайки файл с цифров дизайн, принтерите, известни като свързващи струи, нанасят течен свързващ агент върху тънък слой пясък и постепенно изграждат форма, слой по слой, която може да лее под налягане разтопени сплави. Според един източник цената на процеса на валидиране на дизайна с пясъчно леене струва около 3% от извършването на същото нещо с метален прототип.
Това означава, че Tesla може да променя прототипите толкова пъти, колкото е необходимо, като препечатва нов за няколко часа, използвайки машини от компании като Desktop Metal и неговото звено ExOne. Цикълът на валидиране на дизайна, използващ пясъчно леене, отнема само два до три месеца, казаха два от източниците, в сравнение с някъде от шест месеца до една година за матрица, изработена от метал.
Въпреки тази по-голяма гъвкавост обаче все още имаше още едно голямо препятствие за преодоляване, преди да могат да бъдат направени успешно широкомащабни отливки. Алуминиевите сплави, използвани за производството на отливки, се държат по различен начин във формите, направени от пясък, отколкото във формите, направени от метал. Ранните прототипи често не отговарят на спецификациите на Tesla.
Специалистите по леене са преодолели това, като са формулирали специални сплави, фино са настроили процеса на охлаждане на разтопената сплав и са предложили топлинна обработка след производството, казаха трима от източниците. След като Tesla е доволен от прототипа на пясъчната форма, тя може да инвестира в крайна метална форма за масово производство.
Източниците казаха, че предстоящият малък автомобил/роботакси на Tesla му е дал перфектна възможност да излее EV платформа от едно цяло, главно защото долната част е по-проста. Малките коли нямат голям „надвес“ отпред и отзад. „По някакъв начин е като лодка, поставка за батерии с малки крила, прикрепени към двата края. Това би имало смисъл да се направи в едно парче“, каза един човек.
Източниците твърдят, че Tesla все още трябва да реши какъв вид преса да използва, ако реши да излее долната част от едно цяло парче. За бързото производство на големи части на тялото ще са необходими по-големи леярски машини с мощност на затягане от 16 000 тона или повече. Такива машини ще бъдат скъпи и може да изискват по-големи фабрични сгради.
Пресите с висока сила на затягане не могат да поемат 3D отпечатаните пясъчни сърца, необходими за направата на кухи подрамки. За да разреши този проблем, Tesla използва различен тип преса, в която разтопената сплав може да се инжектира бавно - метод, който има тенденция да произвежда по-висококачествени отливки и може да поеме пясъчните сърцевини.
Проблемът е, че този процес отнема повече време. „Tesla все още може да избере високо налягане за производителност или може да избере бавно инжектиране на сплав за качество и гъвкавост“, каза един от хората. „Все още е хвърляне на монета в този момент.“
The Takeaway
Каквото и решение да вземе Tesla, то ще има последици, които ще обхванат цялата автомобилна индустрия по света. Tesla, въпреки значителните намаления на цените, все още произвежда електрически автомобили с печалба - нещо, което производителите на стари автомобили намират за изключително трудно да направят.
Ако Tesla успее значително да намали разходите си за производство чрез използване на отливки под високо налягане, тези компании ще бъдат под още по-голям икономически натиск. Не е трудно да си представим какво се е случило с Kodak и Nokia да им се случи. Докъде ще доведе световната икономика и всички работници, които в момента произвеждат конвенционални автомобили, може да се гадае.
източник:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Автор: Стив Ханли
Редактирано от May Jiang от MAT Aluminium
Време на публикуване: 05 юни 2024 г
