טסלה אולי שכללה את טכנולוגיית יציקה של מקשה אחת

נראה כי לרויטרס יש מקורות מצוינים עמוק בתוך טסלה. בדיווח מיום 14 בספטמבר 2023, נכתב כי לא פחות מ-5 אנשים אמרו לה שהחברה מתקרבת ליעדה ליצוק את תחתית רכבה בחתיכה אחת. יציקה היא בעצם תהליך פשוט למדי. צרו תבנית, מלאו אותה במתכת מותכת, תנו לה להתקרר, הסירו את התבנית, וואלה! מכונית מיידית. זה עובד היטב אם אתם מייצרים מכוניות טינקרטויס או מאצ'בוקס, אבל זה קשה ביותר אם אתם מנסים להשתמש בזה כדי לייצר כלי רכב בגודל מלא.

עגלות קונסטוגה נבנו על גבי שלדות עשויות עץ. מכוניות מוקדמות השתמשו גם הן במסגרות עץ. כאשר הנרי פורד יצר את פס ההרכבה הראשון, הנורמה הייתה לבנות כלי רכב על שלדת סולם - שתי מסילות ברזל הקשורות יחד באמצעות חתיכות רוחב. מכונית הייצור הראשונה בעלת מרכב חד-גוף הייתה סיטרואן טראקשן אוונט בשנת 1934, ואחריה קרייזלר איירפלו בשנה שלאחר מכן.

למכוניות חד-גוף אין מסגרת מתחתיהן. במקום זאת, גוף המתכת מעוצב בצורה כזו שהוא יכול לתמוך במשקל מערכת ההינע ולהגן על הנוסעים במקרה של תאונה. החל משנות ה-50, יצרניות רכב, בהשראת חידושים בייצור שחלו חברות יפניות כמו הונדה וטויוטה, עברו לייצור מכוניות חד-גוף עם הנעה קדמית.

מערכת ההינע כולה, הכוללת מנוע, תיבת הילוכים, דיפרנציאל, גלי הינע, תמוכות ובלמים, הותקנה על פלטפורמה נפרדת שהורמת למקומה מלמטה בפס ההרכבה, במקום להכניס את המנוע ותיבת ההילוכים מלמעלה כפי שהיה נהוג במכוניות שנבנו על שלדה. הסיבה לשינוי? זמני הרכבה מהירים יותר שהובילו לעלויות ייצור נמוכות יותר ליחידה.

במשך זמן רב, טכנולוגיית שלדת מרכב אחת הייתה המועדפת על מכוניות חסכוניות, בעוד שלדות סולמות היו הבחירה עבור מכוניות סדאן וסטיישן גדולות יותר. היו גם כמה מכוניות היברידיות משולבות - מכוניות עם מסילות שלדה מלפנים המוברגות לתא הנוסעים בעל שלדת מרכב אחת. שברולט נובה ו-MGB היו דוגמאות למגמה זו, שלא נמשכה זמן רב.

טסלה עוברת ליציקה בלחץ גבוה

טסלה, אשר הפכה להרגל לשבש את אופן ייצור המכוניות, החלה להתנסות ביציקות בלחץ גבוה לפני מספר שנים. תחילה היא התמקדה בייצור המבנה האחורי. כאשר הצליחה בכך, היא עברה לייצור המבנה הקדמי. כעת, על פי מקורות, טסלה מתמקדת ביציקת לחץ של החלקים הקדמיים, המרכזיים והאחוריים, כולם בפעולה אחת.

למה? מכיוון שטכניקות ייצור מסורתיות משתמשות בעד 400 חותמות בודדות שיש לרתך, לחבר, להבריג או להדביק יחד כדי ליצור מבנה גוף אחיד שלם. אם טסלה תצליח לעשות זאת נכון, עלות הייצור שלה תוכל להצטמצם עד 50 אחוז. זה, בתורו, יפעיל לחץ עצום על כל יצרן אחר להגיב, אחרת ימצא את עצמו לא מסוגל להתחרות.

מיותר לציין שאותם יצרנים חשים מוכים מכל עבר, כאשר עובדים מאוגדים ומתוחים דופקים על השערים ודורשים נתח גדול יותר מהרווחים שעדיין מרוויחים.

טרי וויצ'ובסק, שעבד בג'נרל מוטורס במשך 3 עשורים, יודע דבר או שניים על ייצור מכוניות. כיום הוא נשיא חברת ההנדסה האמריקאית Caresoft Global. הוא אומר לרויטרס שאם טסלה תצליח להעביר ג'יגה-קאסט לרוב החלק התחתון של רכב חשמלי, זה ישבש עוד יותר את האופן שבו מכוניות מתוכננות ומיוצרות. "זהו כלי עזר על סטרואידים. יש לזה השלכה עצומה על התעשייה, אבל זו משימה מאתגרת מאוד. יציקות קשות מאוד לביצוע, במיוחד גדולות ומסובכות יותר."

שני מקורות אמרו כי טכניקות העיצוב והייצור החדשות של טסלה מאפשרות לחברה לפתח מכונית מאפס תוך 18 עד 24 חודשים, בעוד שרוב המתחרות יכולות כיום לפתח בין שלוש לארבע שנים. שלדה גדולה אחת - המשלבת את החלקים הקדמיים והאחוריים עם החלק התחתון האמצעי שבו נמצאת הסוללה - יכולה לשמש לייצור מכונית חשמלית חדשה וקטנה יותר שתעלה כ-25,000 דולר. טסלה הייתה צפויה להחליט האם לפתח פלטפורמה מקשה אחת כבר החודש, אמרו שלושה מקורות.

אתגרים משמעותיים לפנינו

אחד האתגרים הגדולים ביותר עבור טסלה בשימוש ביציקות בלחץ גבוה הוא תכנון תת-שלדות חלולות אך בעלות צלעות פנימיות הנדרשות כדי לאפשר להן לפזר את הכוחות המתרחשים במהלך התנגשויות. המקורות טוענים כי חידושים של מומחי עיצוב ויציקה בבריטניה, גרמניה, יפן וארצות הברית עושים שימוש בהדפסה תלת-ממדית ובחול תעשייתי.

ייצור התבניות הדרושות ליציקה בלחץ גבוה של רכיבים גדולים יכול להיות יקר למדי וכרוך בסיכונים ניכרים. לאחר ייצור תבנית מתכת גדולה לבדיקה, שינויים בעיבוד שבבי במהלך תהליך התכנון עלולים לעלות 100,000 דולר, או שחידוש התבנית כולה עשוי להגיע ל-1.5 מיליון דולר, על פי מומחה יציקה. אחר אמר שכל תהליך התכנון של תבנית מתכת גדולה יעלה בדרך כלל כ-4 מיליון דולר.

יצרניות רכב רבות סברו שהעלות והסיכונים גבוהים מדי, במיוחד משום שעיצוב עשוי להזדקק לחצי תריסר שינויים או יותר כדי להשיג תבנית מושלמת מבחינת רעש ורעידות, התאמה וגימור, ארגונומיה ועמידות בפני התרסקות. אבל סיכון הוא משהו שרק לעתים רחוקות מפריע לאילון מאסק, שהיה הראשון שגרם לרקטות לעוף לאחור.

חול תעשייתי והדפסה תלת מימדית

על פי הדיווחים, טסלה פנתה לחברות המייצרות תבניות בדיקה מחול תעשייתי באמצעות מדפסות תלת-ממד. באמצעות קובץ עיצוב דיגיטלי, מדפסות המכונות "סילוני בינדר" (binder jets) מפזרות חומר מקשר נוזלי על שכבה דקה של חול ובונות בהדרגה, שכבה אחר שכבה, תבנית שיכולה ליצוק סגסוגות מותכות. על פי מקור אחד, עלות תהליך אימות העיצוב ביציקת חול עולה כ-3% מאשר ביצוע אותו הדבר עם אב טיפוס מתכת.

משמעות הדבר היא שטסלה יכולה לשפר אבות טיפוס כמה פעמים שצריך, ולהדפיס אבות טיפוס חדשים תוך שעות ספורות באמצעות מכונות של חברות כמו Desktop Metal ויחידת ExOne שלה. מחזור אימות התכנון באמצעות יציקת חול אורך רק חודשיים-שלושה, אמרו שני מקורות, בהשוואה לשישה חודשים עד שנה עבור תבנית עשויה מתכת.

למרות הגמישות הגדולה יותר, עדיין היה עוד מכשול עיקרי אחד להתגבר עליו לפני שניתן היה לייצר בהצלחה יציקות בקנה מידה גדול. סגסוגות האלומיניום ששימשו לייצור היציקות מתנהגות בצורה שונה בתבניות עשויות חול מאשר בתבניות עשויות מתכת. אבות טיפוס מוקדמים לעתים קרובות לא עמדו במפרטים של טסלה.

שלושה מקורות אמרו כי מומחי היציקה התגברו על כך על ידי ניסוח סגסוגות מיוחדות, כוונון עדין של תהליך הקירור של הסגסוגת המותכת ופיתוח טיפול בחום לאחר הייצור. לאחר שטסלה תהיה מרוצה מתבנית החול של האבטיפוס, היא תוכל להשקיע בתבנית מתכת סופית לייצור המוני.

המקורות אמרו כי המכונית/רובוטונית הקטנה/הרובוטית הקרובה של טסלה נתנה לה הזדמנות מושלמת לעצב פלטפורמה של רכב חשמלי בחתיכה אחת, בעיקר משום שהחלק התחתון שלה פשוט יותר. למכוניות קטנות אין "תלייה" גדולה מלפנים ומאחור. "זה כמו סירה במובן מסוים, מגש סוללה עם כנפיים קטנות המחוברות לשני הקצוות. זה הגיוני לעשות בחתיכה אחת", אמר אדם אחד.

המקורות טענו כי טסלה עדיין צריכה להחליט איזה סוג מכבש להשתמש אם תחליט ליצוק את תחתית המרכב בחתיכה אחת. כדי לייצר חלקי גוף גדולים במהירות יידרשו 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-ממד הנדרשות לייצור תת-מסגרות חלולות. כדי לפתור בעיה זו, טסלה משתמש בסוג אחר של מכבש שאליו ניתן להזריק סגסוגת מותכת באיטיות - שיטה הנוטה לייצר יציקות באיכות גבוהה יותר ויכולה להכיל את ליבות החול.

הבעיה היא: התהליך הזה לוקח יותר זמן. "טסלה עדיין יכולה לבחור בלחץ גבוה לטובת פרודוקטיביות, או שהיא יכולה לבחור בהזרקת סגסוגת איטית לטובת איכות וגמישות", אמר אחד האנשים. "בשלב זה זה עדיין הטלת מטבע".

הטייק אווי

לא משנה מה תהיה ההחלטה שטסלה תקבל, יהיו לה השלכות שישפיעו על תעשיית הרכב ברחבי העולם. טסלה, למרות קיצוצי מחירים משמעותיים, עדיין מייצרת מכוניות חשמליות ברווח - דבר שיצרניות רכב מסורתיות מתקשות מאוד לעשות.

אם טסלה תצליח לקצץ משמעותית בעלויות הייצור שלה באמצעות שימוש ביציקות בלחץ גבוה, חברות אלו יהיו תחת לחץ כלכלי גדול אף יותר. לא קשה לדמיין מה קרה לקודאק ולנוקיה. היכן זה ישאיר את הכלכלה העולמית ואת כל העובדים שמייצרים כיום מכוניות קונבנציונליות, אין ספק.

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

מחבר: סטיב הנלי

נערך על ידי מאי ג'יאנג מ-MAT Aluminum