Čini se da Reuters ima odlične izvore duboko u Tesli. U izvještaju od 14. septembra 2023. godine, navodi se da im je najmanje 5 ljudi reklo da se kompanija približava svom cilju da izlijeva podvozje svojih automobila u jednom komadu. Livenje pod pritiskom je u osnovi prilično jednostavan proces. Napravite kalup, napunite ga rastopljenim metalom, ostavite da se ohladi, izvadite kalup i voila! Instant automobil. Dobro funkcioniše ako pravite Tinkertoys igračke ili Matchbox automobile, ali je izuzetno teško ako pokušavate da ga koristite za izradu vozila u punoj veličini.
Vagoni Conestoga građeni su na drvenim okvirima. Rani automobili su također koristili drvene okvire. Kada je Henry Ford stvorio prvu montažnu liniju, norma je bila izrada vozila na ljestvama - dvije željezne šine povezane poprečnim dijelovima. Prvi unibody serijski automobil bio je Citroen Traction Avant 1934. godine, a sljedeće godine uslijedio je Chrysler Airflow.
Automobili s jednom karoserijom nemaju okvir ispod sebe. Umjesto toga, metalna karoserija je oblikovana i formirana na takav način da može podnijeti težinu pogonskog sklopa i zaštititi putnike u slučaju sudara. Počevši od 1950-ih, proizvođači automobila, potaknuti inovacijama u proizvodnji koje su uvele japanske kompanije poput Honde i Toyote, prešli su na proizvodnju automobila s jednom karoserijom i pogonom na prednje kotače.
Cijeli pogonski sklop, zajedno s motorom, mjenjačem, diferencijalom, pogonskim vratilima, amortizerima i kočnicama, bio je instaliran na zasebnoj platformi koja je podizana na svoje mjesto odozdo na montažnoj traci, umjesto da se motor i mjenjač spuštaju odozgo kao što se to radilo kod automobila izgrađenih na šasiji. Razlog promjene? Brže vrijeme montaže što je dovelo do nižih troškova proizvodnje po jedinici.
Dugo vremena, unibody tehnologija je bila preferirana za takozvane ekonomične automobile, dok su ljestve šasije bile izbor za veće limuzine i karavane. Bilo je i nekih hibrida - automobili sa prednjim nosačima šasije pričvršćenim vijcima za unibody putnički prostor. Chevy Nova i MGB bili su primjeri ovog trenda, koji nije dugo trajao.
Tesla prelazi na livenje pod visokim pritiskom
Tesla, koja je stekla naviku mijenjanja načina proizvodnje automobila, počela je eksperimentirati s lijevanjem pod visokim pritiskom prije nekoliko godina. Prvo se fokusirala na izradu zadnje strukture. Kada je to uspjela, prešla je na izradu prednje strukture. Sada se, prema izvorima, Tesla fokusira na lijevanje pod pritiskom prednjeg, središnjeg i stražnjeg dijela, sve u jednoj operaciji.
Zašto? Zato što tradicionalne tehnike proizvodnje koriste do 400 pojedinačnih dijelova koji se zatim moraju zavariti, spojiti vijcima, šrafovima ili lijepiti kako bi se napravila kompletna jednodijelna struktura. Ako Tesla ovo uspije uraditi kako treba, troškovi proizvodnje mogli bi se smanjiti i do 50 posto. To će, zauzvrat, izvršiti ogroman pritisak na sve ostale proizvođače da reaguju ili će se naći u situaciji da ne mogu konkurirati.
Ne treba ni spominjati da se ti proizvođači osjećaju udareno sa svih strana dok arogantni sindikalno organizirani radnici kucaju na vrata i zahtijevaju veći dio profita koji se još uvijek ostvaruje.
Terry Woychowsk, koji je radio u General Motorsu tri decenije, zna ponešto o proizvodnji automobila. Sada je predsjednik američke inženjerske kompanije Caresoft Global. Za Reuters kaže da bi, ako Tesla uspije da odlije veći dio podvozja električnog vozila, to dodatno poremeti način na koji se automobili dizajniraju i proizvode. „To je pokretač na steroidima. Ima ogromne implikacije za industriju, ali je vrlo izazovan zadatak. Odlivke je vrlo teško napraviti, posebno veće i komplikovanije.“
Dva izvora su rekla da Tesline nove tehnike dizajna i proizvodnje znače da kompanija može razviti automobil od nule za 18 do 24 mjeseca, dok većini konkurenata trenutno treba od tri do četiri godine. Jedan veliki okvir - koji kombinuje prednji i zadnji dio sa srednjim podvozjem gdje se nalazi baterija - mogao bi se koristiti za proizvodnju novog, manjeg električnog automobila koji se prodaje po cijeni od oko 25.000 dolara. Očekivalo se da će Tesla već ovog mjeseca odlučiti hoće li lijevati jednodijelnu platformu.
Značajni izazovi pred nama
Jedan od najvećih izazova za Teslu pri korištenju livenih materijala pod visokim pritiskom je dizajniranje podokvira koji su šuplji, ali imaju unutrašnja rebra potrebna za raspršivanje sila koje nastaju tokom sudara. Izvori tvrde da inovacije stručnjaka za dizajn i livenje u Britaniji, Njemačkoj, Japanu i Sjedinjenim Državama koriste 3D štampanje i industrijski pijesak.
Izrada kalupa potrebnih za livenje velikih komponenti pod visokim pritiskom može biti prilično skupa i sa sobom nosi znatne rizike. Nakon što se napravi veliki metalni testni kalup, mašinska podešavanja tokom procesa dizajniranja mogu koštati 100.000 dolara po pokušaju, ili bi potpuno prepravljivanje kalupa moglo koštati 1,5 miliona dolara, prema riječima jednog stručnjaka za livenje. Drugi je rekao da bi cijeli proces dizajniranja velikog metalnog kalupa obično koštao oko 4 miliona dolara.
Mnogi proizvođači automobila smatrali su da su troškovi i rizici previsoki, posebno zato što bi dizajn mogao zahtijevati pola tuceta ili više podešavanja kako bi se postigao savršen kalup sa stanovišta buke i vibracija, uklapanja i završne obrade, ergonomije i otpornosti na sudare. Ali rizik je nešto što rijetko muči Elona Muska, koji je prvi natjerao rakete da lete unazad.
Industrijski pijesak i 3D printanje
Tesla se navodno okrenula firmama koje prave testne kalupe od industrijskog pijeska pomoću 3D štampača. Koristeći digitalnu dizajnersku datoteku, štampači poznati kao binder jets nanose tečno vezivno sredstvo na tanki sloj pijeska i postepeno grade kalup, sloj po sloj, koji može liti rastopljene legure pod pritiskom. Prema jednom izvoru, cijena procesa validacije dizajna s livenjem u pijesku iznosi oko 3% cijene iste stvari s metalnim prototipom.
To znači da Tesla može prilagođavati prototipove onoliko puta koliko je potrebno, ponovo štampajući novi za nekoliko sati koristeći mašine kompanija kao što su Desktop Metal i njihova jedinica ExOne. Ciklus validacije dizajna korištenjem livenja u pijesku traje samo dva do tri mjeseca, rekla su dva izvora, u poređenju sa šest mjeseci do godinu dana za kalup napravljen od metala.
Uprkos toj većoj fleksibilnosti, ipak je postojala još jedna velika prepreka koju je trebalo savladati prije nego što su se mogli uspješno proizvoditi odlivci velikih razmjera. Aluminijumske legure korištene za proizvodnju odlivaka ponašaju se drugačije u kalupima od pijeska nego u kalupima od metala. Rani prototipovi često nisu ispunjavali Tesline specifikacije.
Specijalisti za livenje su to prevazišli formulisanjem specijalnih legura, finim podešavanjem procesa hlađenja rastopljene legure i osmišljavanjem postprodukcijske termičke obrade, rekla su tri izvora. Nakon što Tesla bude zadovoljna prototipom pješčanog kalupa, može investirati u konačni metalni kalup za masovnu proizvodnju.
Izvori navode da je Teslin nadolazeći mali automobil/robotaksi pružio kompaniji savršenu priliku da napravi platformu za električna vozila u jednom komadu, uglavnom zato što je njegova podvozje jednostavnije. Mali automobili nemaju veliki "prepust" sprijeda i pozadi. "To je kao brod, na neki način, ležište za baterije s malim krilima pričvršćenim na oba kraja. To bi imalo smisla uraditi u jednom komadu", rekla je jedna osoba.
Izvori tvrde da Tesla još uvijek mora odlučiti koju vrstu prese će koristiti ako odluči lijevati podvozje u jednom komadu. Za brzu proizvodnju velikih dijelova karoserije bit će potrebne veće mašine za livenje sa silom stezanja od 16.000 tona ili više. Takve mašine će biti skupe i mogu zahtijevati veće fabričke hale.
Prese s velikom silom stezanja ne mogu primiti 3D printane pješčane jezgre potrebne za izradu šupljih podokvira. Da bi riješila taj problem, Tesla koristi drugačiju vrstu prese u koju se rastopljena legura može polako ubrizgavati - metoda koja obično proizvodi odljevke višeg kvaliteta i može primiti pješčane jezgre.
Problem je u tome što taj proces traje duže. „Tesla bi i dalje mogla odabrati visoki pritisak zbog produktivnosti ili bi mogla odabrati sporo ubrizgavanje legure zbog kvalitete i svestranosti“, rekao je jedan od ljudi. „U ovom trenutku je to još uvijek pitanje izbora.“
Hrana za ponijeti
Kakvu god odluku Tesla donese, ona će imati implikacije koje će se odraziti na automobilsku industriju širom svijeta. Tesla, uprkos značajnom smanjenju cijena, i dalje proizvodi električne automobile s profitom - nešto što tradicionalni proizvođači automobila izuzetno teško postižu.
Ako Tesla uspije značajno smanjiti troškove proizvodnje korištenjem livenja pod visokim pritiskom, te kompanije će biti pod još većim ekonomskim pritiskom. Nije teško zamisliti šta se dogodilo Kodaku i Nokiji. Gdje bi to ostavilo svjetsku ekonomiju i sve radnike koji trenutno proizvode konvencionalne automobile, niko ne može nagađati.
Izvor:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Autor: Steve Hanley
Uredio May Jiang iz MAT Aluminum
Vrijeme objave: 05.06.2024.
