Zdá sa, že agentúra Reuters má vynikajúce zdroje hlboko v Tesle. V správe zo 14. septembra 2023 sa uvádza, že najmenej 5 ľudí jej povedalo, že spoločnosť sa blíži k svojmu cieľu odliať spodnú časť karosérie svojich áut z jedného kusu. Tlakové liatie je v podstate pomerne jednoduchý proces. Vytvorte formu, naplňte ju roztaveným kovom, nechajte ju vychladnúť, vyberte formu a voilà! Okamžité auto. Funguje to dobre, ak vyrábate hračky Tinkertoys alebo autíčka Matchbox, ale je to extrémne ťažké, ak sa ho pokúšate použiť na výrobu vozidiel v plnej veľkosti.
Vagóny Conestoga boli postavené na drevených rámoch. Prvé automobily tiež používali drevené rámy. Keď Henry Ford vytvoril prvú montážnu linku, normou bolo stavať vozidlá na rebríkovom ráme – dvoch železných koľajniciach spojených priečkami. Prvým sériovo vyrábaným autom s jednoliatou karosériou bol v roku 1934 Citroen Traction Avant, po ktorom nasledoval Chrysler Airflow v nasledujúcom roku.
Autá s unibody karosériou nemajú pod sebou žiadny rám. Namiesto toho je kovová karoséria tvarovaná a vytvorená tak, aby uniesla hmotnosť hnacieho ústrojenstva a chránila cestujúcich v prípade nehody. Od 50. rokov 20. storočia automobilky, povzbudené výrobnými inováciami, ktoré zaviedli japonské spoločnosti ako Honda a Toyota, prešli na výrobu áut s unibody karosériou a pohonom predných kolies.
Celý pohonný systém vrátane motora, prevodovky, diferenciálu, hnacích hriadeľov, vzpier a brzd bol nainštalovaný na samostatnej plošine, ktorá sa zdvíhala na miesto zospodu na montážnej linke, namiesto toho, aby sa motor a prevodovka spúšťali zhora, ako sa to robilo pri automobiloch postavených na ráme. Dôvodom zmeny boli rýchlejšie časy montáže, ktoré viedli k nižším jednotkovým nákladom na výrobu.
Dlho sa pre tzv. ekonomické autá uprednostňovala technológia unibody, zatiaľ čo pre väčšie sedany a kombi boli voľbou rebríkové rámy. Vyskytli sa aj hybridy – autá s prednými rámovými lištami pripevnenými k unibody priestoru pre cestujúcich. Chevy Nova a MGB boli príkladmi tohto trendu, ktorý však dlho netrval.
Tesla prechádza na vysokotlakové liatie
Tesla, ktorá si zvykla narúšať spôsob výroby automobilov, začala pred niekoľkými rokmi experimentovať s vysokotlakovými odliatkami. Najprv sa zamerala na výrobu zadnej konštrukcie. Keď sa jej to podarilo, prešla na výrobu prednej konštrukcie. Teraz sa podľa zdrojov Tesla zameriava na tlakové odlievanie prednej, strednej a zadnej časti v jednej operácii.
Prečo? Pretože tradičné výrobné techniky používajú až 400 jednotlivých výliskov, ktoré sa potom musia zvárať, skrutkovať, spájať skrutkami alebo lepiť, aby sa vytvorila kompletná jednoliata konštrukcia. Ak sa Tesle podarí dosiahnuť tento cieľ, jej výrobné náklady by sa mohli znížiť až o 50 percent. To následne vyvinie obrovský tlak na všetkých ostatných výrobcov, aby reagovali, inak nebudú schopní konkurovať.
Je samozrejmé, že títo výrobcovia sa cítia utláčaní zo všetkých strán, keďže namyslení odborovo organizovaní pracovníci búchajú na brány a požadujú väčší podiel zo zisku, ktorý ešte stále zarábajú.
Terry Woychowsk, ktorý pracoval tri desaťročia v spoločnosti General Motors, má o výrobe automobilov svoje skúsenosti. Teraz je prezidentom americkej strojárskej spoločnosti Caresoft Global. Pre agentúru Reuters povedal, že ak sa Tesle podarí odliať väčšinu podvozku elektromobilu metódou gigacastingu, ďalej by to narušilo spôsob, akým sa autá navrhujú a vyrábajú. „Je to impulz na steroidoch. Má to obrovský význam pre toto odvetvie, ale je to veľmi náročná úloha. Odliatky sa robia veľmi ťažko, najmä tie väčšie a zložitejšie.“
Dva zdroje uviedli, že nové konštrukčné a výrobné techniky spoločnosti Tesla znamenajú, že spoločnosť by mohla vyvinúť auto od základov za 18 až 24 mesiacov, zatiaľ čo väčšina konkurentov to v súčasnosti môže trvať tri až štyri roky. Jeden veľký rám – kombinujúci prednú a zadnú časť so strednou časťou podvozku, kde je umiestnená batéria – by sa mohol použiť na výrobu nového, menšieho elektromobilu, ktorý sa predáva za približne 25 000 dolárov. Očakávalo sa, že Tesla sa už tento mesiac rozhodne, či použije jednodielnu platformu vyrobenú tlakovým liatím, uviedli tri zdroje.
Významné výzvy pred nami
Jednou z najväčších výziev pre Teslu pri používaní vysokotlakových odliatkov je navrhovanie pomocných rámov, ktoré sú duté, ale majú vnútorné rebrá potrebné na rozptýlenie síl vznikajúcich pri nehodách. Zdroje tvrdia, že inovácie od špecialistov na dizajn a odlievanie v Británii, Nemecku, Japonsku a Spojených štátoch využívajú 3D tlač a priemyselný piesok.
Výroba foriem potrebných na odlievanie veľkých komponentov pod vysokým tlakom môže byť dosť drahá a so sebou prináša značné riziká. Podľa jedného špecialistu na odlievanie by po vyrobení veľkej kovovej testovacej formy mohli úpravy obrábania počas procesu návrhu stáť 100 000 dolárov za kus alebo úplné prepracovanie formy môže vyjsť na 1,5 milióna dolárov. Ďalší uviedol, že celý proces návrhu veľkej kovovej formy by zvyčajne stál približne 4 milióny dolárov.
Mnohí výrobcovia automobilov považovali náklady a riziká za príliš vysoké, najmä preto, že dizajn môže vyžadovať pol tucta alebo viac úprav, aby sa dosiahla dokonalá forma z hľadiska hluku a vibrácií, spracovania a povrchovej úpravy, ergonómie a odolnosti voči nárazu. Riziko je však niečo, čo len zriedka trápi Elona Muska, ktorý ako prvý dokázal lietať rakety dozadu.
Priemyselný piesok a 3D tlač
Tesla sa údajne obrátila na firmy, ktoré vyrábajú testovacie formy z priemyselného piesku pomocou 3D tlačiarní. Pomocou digitálneho návrhového súboru nanášajú tlačiarne známe ako binder jets tekuté spojivo na tenkú vrstvu piesku a postupne, vrstvu po vrstve, vytvárajú formu, ktorá dokáže tlakovo odlievať roztavené zliatiny. Podľa jedného zdroja náklady na proces validácie návrhu s odlievaním do piesku stoja približne 3 % v porovnaní s rovnakým procesom s kovovým prototypom.
To znamená, že Tesla môže upravovať prototypy toľkokrát, koľkokrát je potrebné, a pretlačiť nový v priebehu niekoľkých hodín pomocou strojov od spoločností ako Desktop Metal a jej jednotka ExOne. Cyklus overovania návrhu pomocou odlievania do piesku trvá iba dva až tri mesiace, uviedli dva zdroje, v porovnaní so šiestimi mesiacmi až rokom pri forme vyrobenej z kovu.
Napriek tejto väčšej flexibilite však stále existovala jedna hlavná prekážka, ktorú bolo potrebné prekonať, kým sa dali úspešne vyrábať odliatky vo veľkom meradle. Hliníkové zliatiny použité na výrobu odliatkov sa správali inak vo formách vyrobených z piesku ako vo formách vyrobených z kovu. Prvé prototypy často nespĺňali Teslove špecifikácie.
Špecialisti na odlievanie to prekonali vytvorením špeciálnych zliatin, jemným doladením procesu chladenia roztavenej zliatiny a tepelným spracovaním po výrobe, uviedli tri zdroje. Keď bude Tesla spokojná s prototypom pieskovej formy, môže investovať do finálnej kovovej formy pre hromadnú výrobu.
Zdroje uviedli, že pripravované malé auto/robotaxi od Tesly poskytlo spoločnosti perfektnú príležitosť na vytvorenie platformy pre elektromobily z jedného kusu, najmä preto, že ich spodná časť je jednoduchšia. Malé autá nemajú veľký „previs“ vpredu a vzadu. „Je to v istom zmysle ako loď, priehradka na batérie s malými krídlami pripevnenými na oboch koncoch. To by dávalo zmysel vyrobiť z jedného kusu,“ povedal jeden človek.
Zdroje tvrdia, že Tesla sa ešte musí rozhodnúť, aký typ lisu použije, ak sa rozhodne odliať spodnú časť karosérie v jednom kuse. Na rýchlu výrobu veľkých dielov karosérie budú potrebné väčšie odlievacie stroje s uzatváracou silou 16 000 ton alebo viac. Takéto stroje budú drahé a môžu si vyžadovať väčšie výrobné haly.
Lisy s vysokou upínacou silou nedokážu zvládnuť 3D tlačené pieskové jadrá potrebné na výrobu dutých pomocných rámov. Na vyriešenie tohto problému spoločnosť Tesla používa iný typ lisu, do ktorého sa môže pomaly vstrekovať roztavená zliatina – metóda, ktorá zvyčajne vedie k produkcii odliatkov vyššej kvality a dokáže zvládnuť pieskové jadrá.
Problém je, že tento proces trvá dlhšie. „Tesla si stále mohla zvoliť vysoký tlak kvôli produktivite alebo pomalé vstrekovanie zliatin kvôli kvalite a všestrannosti,“ povedal jeden zo zdrojov. „V tomto bode je to stále otázka hodu mincou.“
Jedlo so sebou
Nech už Tesla urobí akékoľvek rozhodnutie, bude mať dôsledky, ktoré sa dotknú celého automobilového priemyslu na celom svete. Tesla napriek výraznému zníženiu cien stále vyrába elektromobily so ziskom – čo je pre tradičné automobilky mimoriadne ťažké.
Ak sa Tesle podarí výrazne znížiť výrobné náklady použitím vysokotlakových odliatkov, tieto spoločnosti budú pod ešte väčším ekonomickým tlakom. Nie je ťažké si predstaviť, čo sa stalo Kodaku a Nokii. Kam by to viedlo svetovú ekonomiku a všetkých pracovníkov, ktorí v súčasnosti vyrábajú konvenčné autá, sa dá len hádať.
Zdroj:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Autor: Steve Hanley
Upravené May Jiang z MAT Aluminum
Čas uverejnenia: 5. júna 2024
