Reutersil näib olevat suurepärased allikad sügaval Tesla sees. 14. septembri 2023. aasta aruandes öeldakse, et vähemalt viis inimest on öelnud, et ettevõte on lähedal oma eesmärgile valada oma autode alus ühes tükis. Survevalu on põhimõtteliselt üsna lihtne protsess. Loo vorm, täida see sulametalliga, lase jahtuda, eemalda vorm ja voilaa! Auto on kohe valmis. See toimib hästi Tinkertoysi või Matchboxi autode valmistamisel, kuid see on äärmiselt keeruline, kui proovite seda kasutada täissuuruses sõidukite valmistamiseks.
Conestoga vagunid ehitati puidust raamidele. Varased autod kasutasid samuti puitraame. Kui Henry Ford lõi esimese konveieri, oli normiks sõidukite ehitamine redelraamil – kahel raudrööpal, mis olid omavahel ristdetailidega seotud. Esimene ühekerega seeriatootmises olev auto oli 1934. aastal Citroen Traction Avant, millele järgnes järgmisel aastal Chrysler Airflow.
Ühekerelistel autodel ei ole all raami. Selle asemel on metallkere kuju ja vormimine selline, et see suudaks toetada jõuülekande raskust ja kaitsta sõitjaid kokkupõrke korral. Alates 1950. aastatest läksid autotootjad, keda innustasid Jaapani ettevõtete, nagu Honda ja Toyota, tootmisinnovatsioonid, üle esiveoliste ühekerelistega autode tootmisele.
Kogu jõuülekanne koos mootori, käigukasti, diferentsiaali, veovõllide, vedrude ja piduritega paigaldati eraldi platvormile, mis tõsteti konveieril altpoolt paika, selle asemel, et mootor ja käigukast ülalt alla lasta, nagu seda tehti raamile ehitatud autode puhul. Muudatuse põhjus? Kiirem montaažiaeg, mis tõi kaasa madalamad tootmiskulud ühiku kohta.
Pikka aega eelistati ühtne keretehnoloogia niinimetatud säästuautode puhul, samas kui redelraamid olid valikuks suurematele sedaanidele ja universaalidele. Sealhulgas olid ka hübriidid – autod, mille eesmised raamid olid poltidega kinnitatud ühtne kere sõitjateruumi külge. Chevy Nova ja MGB olid näited sellest trendist, mis ei kestnud kaua.
Tesla pöördub kõrgsurvevalu poole
Tesla, kellel on kombeks autode tootmist muuta, hakkas mitu aastat tagasi katsetama kõrgsurvevaludega. Esmalt keskenduti tagaosa valmistamisele. Kui see õnnestus, mindi üle esiosa valmistamisele. Allikate sõnul keskendub Tesla nüüd esi-, kesk- ja tagaosa survevalule ühe operatsiooniga.
Miks? Sest traditsioonilistes tootmistehnikates kasutatakse kuni 400 individuaalset stantsitud detaili, mis seejärel tuleb tervikliku ühekerega konstruktsiooni loomiseks kokku keevitada, poltidega, kruvidega või liimida. Kui Tesla suudab selle õigesti teha, võivad tootmiskulud väheneda kuni 50 protsenti. See omakorda avaldab tohutut survet kõigile teistele tootjatele, et nad reageeriksid või ei suudaks konkureerida.
On iseenesestmõistetav, et need tootjad tunnevad end igast küljest pekstuna, kuna ülbed ametiühingusse kuuluvad töötajad trampivad väravatele ja nõuavad suuremat osa teenitud kasumist.
Terry Woychowsk, kes töötas General Motorsis 30 aastat, teab autode tootmisest üht-teist. Nüüd on ta USA insenerifirma Caresoft Global president. Ta ütleb Reutersile, et kui Teslal õnnestub suurem osa elektriauto aluskerest gigacasti abil toota, muudaks see autode projekteerimise ja tootmise viisi veelgi. „See on steroididel käiv võimaldaja. Sellel on tööstusele tohutu mõju, kuid see on väga keeruline ülesanne. Valamist on väga raske teha, eriti suuremate ja keerukamate puhul.“
Kaks allikat ütlesid, et Tesla uued disaini- ja tootmistehnikad tähendavad, et ettevõte suudab auto nullist välja töötada 18–24 kuuga, samas kui enamikul konkurentidel kulub selleks praegu kolm kuni neli aastat. Ühte suurt raami – mis ühendab esi- ja tagaosa keskmise aluskerega, kus asub aku – saaks kasutada uue, väiksema elektriauto tootmiseks, mille jaemüügihind on umbes 25 000 dollarit. Kolme allika sõnul peaks Tesla juba sel kuul otsustama, kas hakata ühes tükis platvormile survevalu teel lahendust leidma.
Olulised väljakutsed ees
Üks Tesla suurimaid väljakutseid kõrgsurvevalu kasutamisel on õõnsate, kuid samas ka sisemiste ribidega alusraamide projekteerimine, mis suudavad hajutada kokkupõrgete ajal tekkivaid jõude. Allikate väitel kasutavad Suurbritannia, Saksamaa, Jaapani ja Ameerika Ühendriikide disaini- ja valuspetsialistide uuendused 3D-printimist ja tööstuslikku liiva.
Suurte komponentide kõrgsurvevaluvormide valmistamine võib olla üsna kulukas ja kaasneb märkimisväärsete riskidega. Kui suur metallkatsevorm on tehtud, võivad disainiprotsessi käigus tehtavad töötlemismuudatused maksta 100 000 dollarit tükk või vormi täielik ümbertegemine 1,5 miljonit dollarit, ütles üks valamisspetsialist. Teine ütles, et kogu suure metallvormi disainiprotsess maksab tavaliselt umbes 4 miljonit dollarit.
Paljud autotootjad on pidanud kulusid ja riske liiga kõrgeks, eriti kuna disain võib vajada kuut või enamatki muudatust, et saavutada müra ja vibratsiooni, sobivuse ja viimistluse, ergonoomika ja kokkupõrkekindluse seisukohast täiuslik kiip. Kuid risk on midagi, mis harva häirib Elon Muski, kes oli esimene, kes pani raketid tagurpidi lendama.
Tööstuslik liiv ja 3D-printimine
Väidetavalt on Tesla pöördunud firmade poole, mis valmistavad 3D-printerite abil tööstuslikust liivast testvorme. Digitaalse disainifaili abil kannavad printerid, mida nimetatakse sideainejoadeks, vedela sideaine õhukesele liivakihile ja ehitavad järk-järgult kiht kihi haaval vormi, mis suudab sulatatud sulameid survevalu vormida. Ühe allika kohaselt on disaini valideerimisprotsessi maksumus liivvalu puhul umbes 3% suurem kui sama protsessi tegemine metalli prototüübiga.
See tähendab, et Tesla saab prototüüpe nii mitu korda kohandada kui vaja, trükkides uue mõne tunniga uuesti, kasutades selliste ettevõtete nagu Desktop Metal ja selle ExOne üksus masinaid. Kahe allika sõnul võtab liivvaluvormi puhul disaini valideerimise tsükkel vaid kaks kuni kolm kuud, võrreldes metallist vormi puhul kuue kuu kuni aastaga.
Vaatamata suuremale paindlikkusele oli enne suuremahuliste valandite edukat valmistamist siiski veel üks suur takistus ületada. Valandite valmistamiseks kasutatud alumiiniumisulamid käituvad liivast vormides erinevalt kui metallist vormides. Varased prototüübid ei vastanud sageli Tesla spetsifikatsioonidele.
Kolme allika sõnul said valuspetsialistid sellest üle spetsiaalsete sulamite valmistamise, sula sulami jahutusprotsessi peenhäälestamise ja tootmisjärgse kuumtöötluse väljatöötamise abil. Kui Tesla on prototüübi liivavormiga rahul, saab ta investeerida masstootmiseks mõeldud lõplikku metallvormi.
Allikate sõnul on Tesla tulevane väikeauto/robotakso andnud ettevõttele suurepärase võimaluse valada elektriauto platvorm ühes tükis, peamiselt seetõttu, et selle alus on lihtsam. Väikestel autodel ei ole ees ega taga suurt üleulatuvat osa. „See on teatud mõttes nagu paat, akualus, mille mõlemas otsas on väikesed tiivad. See oleks mõistlik ühes tükis teha,“ ütles üks inimene.
Allikad väitsid, et Tesla peab veel otsustama, millist pressi kasutada, kui otsustatakse alusvanker ühes tükis valada. Suurte keredetailide kiireks valmistamiseks on vaja suuremaid valamismasinaid, mille kinnitusjõud on 16 000 tonni või rohkem. Sellised masinad on kallid ja võivad vajada suuremaid tehasehooneid.
Suure kinnitusjõuga pressid ei suuda mahutada õõnsate alusraamide valmistamiseks vajalikke 3D-prinditud liivasüdamikke. Selle probleemi lahendamiseks kasutab Tesla teist tüüpi pressi, millesse saab sula sulamit aeglaselt sisse süstida – see meetod kipub tootma kvaliteetsemaid valandeid ja mahutab liivasüdamikke.
Probleem on selles, et see protsess võtab kauem aega. „Tesla võiks ikkagi valida tootlikkuse huvides kõrge rõhu või kvaliteedi ja mitmekülgsuse huvides aeglase sulamist sissepritse,“ ütles üks inimestest. „See on praegu veel mündiviske küsimus.“
Kaasaost
Olenemata Tesla otsusest, on sellel tagajärjed kogu autotööstusele kogu maailmas. Vaatamata märkimisväärsetele hinnalangustele toodab Tesla elektriautosid endiselt kasumlikult – see on midagi, mida traditsioonilistel autotootjatel on äärmiselt raske teha.
Kui Tesla suudab kõrgsurvevalu abil oma tootmiskulusid märkimisväärselt kärpida, satuvad need ettevõtted veelgi suurema majandusliku surve alla. Pole raske ette kujutada, mis juhtus Kodaki ja Nokiaga. Kuhu see maailmamajanduse ja kõigi praegu tavaautosid tootvate töötajatega viiks, jääb igaühe oletus.
Allikas:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Autor: Steve Hanley
Toimetanud May Jiang MAT Aluminiumist
Postituse aeg: 05.06.2024
