טסלה עשויה לשכלל את טכנולוגיית הליהוק החד-חלק

נראה שלרויטרס יש מקורות מצוינים עמוק בתוך טסלה. בדו"ח מ-14 בספטמבר 2023, הוא אומר שלא פחות מ-5 אנשים אמרו לה שהחברה מתקרבת ליעד שלה ליצוק את המרכב של המכוניות שלה למקשה אחת. יציקה היא בעצם תהליך פשוט למדי. יוצרים תבנית, ממלאים אותה במתכת מותכת, מניחים לה להתקרר, מסירים את התבנית, והרי! מכונית מיידית. זה עובד טוב אם אתה מייצר מכוניות של Tinkertoys או Matchbox, אבל זה מאוד קשה אם אתה מנסה להשתמש בו לייצור רכבים בגודל מלא.

קרונות Conestoga נבנו על גבי מסגרות עשויות עץ. מכוניות מוקדמות השתמשו גם במסגרות עץ. כאשר הנרי פורד יצר את פס הייצור הראשון, הנורמה הייתה לבנות כלי רכב על מסגרת סולם - שתי מסילות ברזל קשורות יחד עם חלקים צולבים. מכונית הייצור החד-גוף הראשונה הייתה סיטרואן טראקשן אוואנט ב-1934, ואחריה ה-Crysler Airflow בשנה שלאחר מכן.

למכוניות Unibody אין מסגרת מתחתיהן. במקום זאת, גוף המתכת מעוצב ומעוצב בצורה כזו שהוא יכול לתמוך במשקל מערכת ההנעה ולהגן על היושבים במקרה של תאונה. החל משנות ה-50, יצרניות הרכב, שדורבנו על ידי חידושי ייצור שחלו על ידי חברות יפניות כמו הונדה וטויוטה, עברו לייצור מכוניות חד-גוף עם הנעה קדמית.

מערכת ההנעה כולה, הכוללת מנוע, תיבת הילוכים, דיפרנציאל, גלי הינע, תמוכות ובלמים, הותקנה על פלטפורמה נפרדת שהורמה ​​למקומה מלמטה על פס הייצור, במקום להפיל את המנוע וההילוכים פנימה מלמעלה. נעשה עבור מכוניות שנבנו על מסגרת. הסיבה לשינוי? זמני הרכבה מהירים יותר שהובילו להורדת עלויות הייצור ליחידה.

במשך זמן רב, טכנולוגיית unibody הועדפה עבור מכוניות חסכוניות כביכול, בעוד שמסגרות סולם היו הבחירה עבור מכוניות סדאן ועגלות גדולים יותר. היו כמה היברידיות מעורבות - מכוניות עם מסילות מסגרת מלפנים מוברגות לתא נוסעים חד-גוף. השברולט נובה וה-MGB היו דוגמאות למגמה זו, שלא נמשכה זמן רב.

טסלה מסתובבת ליציקה בלחץ גבוה

טסלה, שעשתה לה הרגל לשבש את האופן שבו מכוניות נוצרות, החלה להתנסות ביציקות בלחץ גבוה לפני מספר שנים. ראשית זה התמקד ביצירת המבנה האחורי. כשזה הגיע נכון, הוא עבר לייצור המבנה הקדמי. כעת, על פי מקורות, טסלה מתמקדת בהטלת לחץ של החלקים הקדמיים, המרכזיים והאחוריים בפעולה אחת.

מַדוּעַ? מכיוון שטכניקות ייצור מסורתיות משתמשות בעד 400 הטבעות בודדות שלאחר מכן יש לרתך, להבריג, להבריג או להדביק יחד כדי ליצור מבנה חד גוף שלם. אם טסלה תצליח לעשות זאת נכון, עלות הייצור שלה עשויה להיות מופחתת בעד 50 אחוז. זה, בתורו, יפעיל לחץ עצום על כל יצרן אחר להגיב או למצוא את עצמם לא מסוגלים להתחרות.

מובן מאליו שהיצרנים האלה מרגישים חבוטים מכל עבר כשעובדים מאוגדים מעלה דופקים בשערים ודורשים נתח גדול יותר מכל הרווחים שעדיין מרוויחים.

טרי וויצ'ובסק, שעבד בג'נרל מוטורס במשך 3 עשורים, יודע דבר או שניים על ייצור מכוניות. כעת הוא נשיא חברת ההנדסה האמריקאית Caresoft Global. הוא אומר לרויטרס שאם טסלה תצליח לשדר את רוב חלקו התחתון של רכב חשמלי, זה ישבש עוד יותר את האופן שבו מכוניות מתוכננות ומיוצרות. "זהו מאפיין של סטרואידים. יש לזה השלכה עצומה על התעשייה, אבל זו משימה מאוד מאתגרת. ליהוקים מאוד קשה לביצוע, במיוחד הגדולים והמסובכים יותר".

שניים מהמקורות אמרו כי טכניקות העיצוב והייצור החדשות של טסלה אומרות שהחברה תוכל לפתח מכונית מהיסוד תוך 18 עד 24 חודשים, בעוד שרוב היריבות יכולות להימשך כיום בין שלוש לארבע שנים. מסגרת גדולה אחת - המשלבת את החלק הקדמי והאחורי עם החלק התחתון האמצעי שבו נמצאת הסוללה - יכולה לשמש לייצור מכונית חשמלית חדשה וקטנה יותר הנמכרת בסביבות 25,000 דולר. טסלה הייתה אמורה להחליט אם למות יציקה של פלטפורמה מקשה אחת כבר החודש, אמרו שלושה מהמקורות.

אתגרים משמעותיים לפנינו

אחד האתגרים הגדולים ביותר של טסלה בשימוש ביציקות בלחץ גבוה הוא תכנון מסגרות משנה חלולות אך בעלות הצלעות הפנימיות הדרושות כדי לגרום להן לפזר את הכוחות המתרחשים במהלך התרסקות. המקורות טוענים שחידושים של מומחי עיצוב ויציקה בבריטניה, גרמניה, יפן וארצות הברית עושים שימוש בהדפסת תלת מימד ובחול תעשייתי.

הכנת התבניות הדרושות ליציקה בלחץ גבוה של רכיבים גדולים עשויה להיות יקרה למדי ומגיעה עם סיכונים ניכרים. לאחר יצירת תבנית בדיקה גדולה של מתכת, עיבוד עיבוד במהלך תהליך התכנון עשוי לעלות 100,000 דולר לכל פעם, או חידוש התבנית כולו עשוי להגיע ל-1.5 מיליון דולר, לפי מומחה יציקה אחד. אחר אמר שכל תהליך התכנון של תבנית מתכת גדולה יעלה בדרך כלל כ-4 מיליון דולר.

יצרניות רכב רבות חשבו שהעלות והסיכונים גבוהים מדי, במיוחד מכיוון שעיצוב עשוי להזדקק לחצי תריסר או יותר שינויים כדי להשיג תבנית מושלמת מנקודת המבט של רעש ורעידות, התאמה וגימור, ארגונומיה ועמידות להתרסקות. אבל סיכון הוא משהו שמטריד רק לעתים רחוקות את אילון מאסק, שהיה הראשון שגרם לרקטות לעוף לאחור.

חול תעשייתי והדפסת תלת מימד

לפי הדיווחים טסלה פנתה לחברות שמייצרות תבניות בדיקה מחול תעשייתי עם מדפסות תלת מימד. באמצעות קובץ עיצוב דיגיטלי, מדפסות הידועות כ-Binder jets מפקידות חומר קשירה נוזלי על שכבה דקה של חול ובונות בהדרגה תבנית, שכבה אחר שכבה, שיכולה למות סגסוגות מותכות. לפי מקור אחד, העלות של תהליך אימות התכנון עם יציקת חול עולה כ-3% מביצוע אותו דבר עם אב טיפוס מתכת.

זה אומר שטסלה יכולה לצבוט אבות טיפוס כמה פעמים לפי הצורך, ולהדפיס אחד חדש תוך מספר שעות באמצעות מכונות של חברות כמו Desktop Metal ויחידת ה-ExOne שלה. מחזור אימות העיצוב באמצעות יציקת חול נמשך רק חודשיים עד שלושה חודשים, אמרו שניים מהמקורות, בהשוואה לכל מקום בין שישה חודשים לשנה עבור תבנית העשויה ממתכת.

עם זאת, למרות הגמישות הגדולה יותר, עדיין היה עוד מכשול גדול אחד שצריך להתגבר עליו לפני שניתן יהיה לבצע בהצלחה יציקות בקנה מידה גדול. סגסוגות האלומיניום המשמשות לייצור היציקות מתנהגות בצורה שונה בתבניות העשויות מחול מאשר בתבניות העשויות מתכת. אבות טיפוס מוקדמים לרוב לא הצליחו לעמוד במפרטים של טסלה.

מומחי היציקה התגברו על כך על ידי גיבוש סגסוגות מיוחדות, כוונון עדין של תהליך קירור הסגסוגת המותכת, והגעת לטיפול חום שלאחר הייצור, אמרו שלושה מהמקורות. ברגע שטסלה תהיה מרוצה מתבנית החול, היא יכולה להשקיע בתבנית מתכת סופית לייצור המוני.

המקורות אמרו שהמכונית/רובוטאקסית הקטנה הקרובה של טסלה נתנה לה הזדמנות מושלמת ליצוק פלטפורמת EV בחתיכה אחת, בעיקר בגלל המרכב התחתון שלה פשוט יותר. למכוניות קטנות אין "תליה" גדולה מלפנים ומאחור. "זה כמו סירה במובן מסוים, מגש סוללות עם כנפיים קטנות מחוברות לשני הקצוות. זה הגיוני לעשות את זה בחתיכה אחת", אמר אדם אחד.

המקורות טענו כי טסלה עדיין צריכה להחליט באיזה סוג של עיתונות להשתמש אם היא מחליטה ליצוק את הגחון למקשה אחת. כדי לייצר חלקי גוף גדולים במהירות ידרשו מכונות יציקה גדולות יותר עם כוח הידוק של 16,000 טון או יותר. מכונות כאלה יהיו יקרות ועשויות לדרוש מבני מפעל גדולים יותר.

מכבשים בעלי כוח הידוק גבוה אינם יכולים להכיל את ליבות החול המודפסות בתלת מימד הדרושות לייצור מסגרות משנה חלולות. כדי לפתור את הבעיה הזו, טסלה משתמשת בסוג אחר של מכבש שאליו ניתן להזריק סגסוגת מותכת לאט - שיטה שנוטה לייצר יציקות באיכות גבוהה יותר ויכולה להכיל את ליבות החול.

הבעיה היא: התהליך הזה לוקח יותר זמן. "טסלה עדיין יכלה לבחור בלחץ גבוה לפרודוקטיביות, או שהם יכלו לבחור בהזרקת סגסוגת איטית עבור איכות ורב-גוניות", אמר אחד האנשים. "זו עדיין הטלת מטבע בשלב זה."

הטייק אווי

לא משנה מה תהיה ההחלטה של ​​טסלה, יהיו לה השלכות שיטפלו בכל תעשיית הרכב ברחבי העולם. טסלה, למרות הפחתת מחירים משמעותית, עדיין מייצרת מכוניות חשמליות ברווח - משהו שיצרניות רכב מדור קודם מתקשות לעשות.

אם טסלה תוכל לצמצם משמעותית את עלויות הייצור שלה על ידי שימוש ביציקות בלחץ גבוה, החברות הללו יהיו תחת לחץ כלכלי גדול עוד יותר. לא קשה לדמיין מה קרה לקודאק ולנוקיה קורה להם. היכן זה ישאיר את הכלכלה העולמית ואת כל העובדים שמייצרים כיום מכוניות קונבנציונליות זה ניחוש של מישהו.

מָקוֹר:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/

מחבר: סטיב הנלי

עריכה מאי ג'יאנג מ-MAT Aluminium