Sembla que Reuters té excel·lents fonts dins de Tesla. En un informe datat el 14 de setembre de 2023, diu que no menys de 5 persones li han dit que l'empresa s'està acostant al seu objectiu de fondre els baixos dels seus cotxes d'una sola peça. La fosa a pressió és bàsicament un procés bastant senzill. Crea un motlle, omple'l de metall fos, deixa'l refredar, treu el motlle i voilà! Cotxe instantani. Funciona bé si fas cotxes Tinkertoys o Matchbox, però és extremadament difícil si intentes utilitzar-lo per fer vehicles de mida real.
Els vagons Conestoga es construïen sobre xassís de fusta. Els primers automòbils també utilitzaven xassís de fusta. Quan Henry Ford va crear la primera cadena de muntatge, la norma era construir vehicles sobre un xassís d'escala: dos rails de ferro lligats entre si amb peces transversals. El primer cotxe de producció unibody va ser el Citroën Traction Avant el 1934, seguit pel Chrysler Airflow l'any següent.
Els cotxes monocasc no tenen xassís a sota. En canvi, la carrosseria metàl·lica té una forma que permet suportar el pes de la transmissió i protegir els ocupants en cas d'accident. A partir de la dècada del 1950, els fabricants d'automòbils, impulsats per les innovacions en la fabricació iniciades per empreses japoneses com Honda i Toyota, van passar a fabricar cotxes monocasc amb tracció davantera.
Tot el sistema de propulsió, incloent-hi el motor, la transmissió, el diferencial, els eixos de transmissió, els puntals i els frens, es va instal·lar en una plataforma separada que es va aixecar des de baix a la línia de muntatge, en lloc de deixar caure el motor i la transmissió des de dalt com es feia per als cotxes construïts sobre un xassís. El motiu del canvi? Temps de muntatge més ràpids que van conduir a costos unitaris de producció més baixos.
Durant molt de temps, la tecnologia monocasc va ser la preferida per als anomenats cotxes econòmics, mentre que els xassís d'escala van ser l'opció per a sedans i vagons més grans. Hi havia alguns híbrids barrejats: cotxes amb rails de xassís al davant cargolats a un compartiment de passatgers monocasc. El Chevy Nova i l'MGB van ser exemples d'aquesta tendència, que no va durar gaire.
Tesla pivota cap a la fosa a alta pressió
Tesla, que s'ha fet un hàbit de revolucionar la manera com es fabriquen els automòbils, va començar a experimentar amb peces de fosa a alta pressió fa diversos anys. Primer es va centrar en la fabricació de l'estructura posterior. Quan ho va aconseguir, va passar a fabricar l'estructura davantera. Ara, segons les fonts, Tesla s'està centrant en la fosa a pressió de les seccions davantera, central i posterior en una sola operació.
Per què? Perquè les tècniques de fabricació tradicionals utilitzen fins a 400 estampats individuals que després s'han de soldar, cargolar, cargolar o enganxar per crear una estructura completa d'una sola carrosseria. Si Tesla ho aconsegueix, el seu cost de fabricació es podria reduir fins a un 50%. Això, al seu torn, exercirà una pressió enorme sobre tots els altres fabricants perquè responguin o es veuran incapaços de competir.
No cal dir que aquests fabricants se senten colpejats per tots els costats, ja que els treballadors sindicalitzats arrogants piquen a les portes i exigeixen una part més gran dels beneficis que encara s'obtenen.
Terry Woychowsk, que va treballar a General Motors durant tres dècades, en sap un parell de coses sobre la fabricació d'automòbils. Ara és el president de l'empresa d'enginyeria nord-americana Caresoft Global. Explica a Reuters que si Tesla aconsegueix fer gigacast de la major part dels baixos d'un vehicle elèctric, això revolucionaria encara més la manera com es dissenyen i fabriquen els cotxes. "És un facilitador amb esteroides. Té una gran implicació per a la indústria, però és una tasca molt difícil. Les peces de fosa són molt difícils de fer, sobretot les més grans i complicades".
Dues de les fonts van dir que les noves tècniques de disseny i fabricació de Tesla permeten que l'empresa pugui desenvolupar un cotxe des de zero en 18 a 24 mesos, mentre que la majoria dels rivals actualment poden trigar entre tres i quatre anys. Un únic xassís gran —que combina les seccions davantera i posterior amb la part inferior central on s'allotja la bateria— es podria utilitzar per fabricar un cotxe elèctric nou i més petit que es vengui al detall per uns 25.000 dòlars. S'esperava que Tesla decidís si fos a pressió una plataforma d'una sola peça tan aviat com aquest mes, segons tres de les fonts.
Reptes importants per endavant
Un dels majors reptes per a Tesla en l'ús de peces de fosa a alta pressió és dissenyar subxassís buits però amb les nervadures internes necessàries per dissipar les forces que es produeixen durant els xocs. Les fonts afirmen que les innovacions dels especialistes en disseny i fosa de Gran Bretanya, Alemanya, Japó i els Estats Units utilitzen la impressió 3D i la sorra industrial.
Fabricar els motlles necessaris per a la fosa a alta pressió de components grans pot ser força car i comporta riscos considerables. Un cop s'ha fabricat un motlle de prova metàl·lic gran, els retocs de mecanitzat durant el procés de disseny poden costar 100.000 dòlars per intent, o refer el motlle completament pot arribar a costar 1,5 milions de dòlars, segons un especialista en fosa. Un altre va dir que tot el procés de disseny d'un motlle metàl·lic gran normalment costaria uns 4 milions de dòlars.
Molts fabricants d'automòbils han considerat que el cost i els riscos són massa alts, sobretot perquè un disseny pot necessitar mitja dotzena o més ajustos per aconseguir un dau perfecte des del punt de vista del soroll i la vibració, l'ajust i l'acabat, l'ergonomia i la resistència als xocs. Però el risc és una cosa que poques vegades preocupa a Elon Musk, que va ser el primer a fer volar els coets cap enrere.
Sorra industrial i impressió 3D
Segons sembla, Tesla ha recorregut a empreses que fabriquen motlles de prova amb sorra industrial amb impressores 3D. Mitjançant un fitxer de disseny digital, les impressores conegudes com a "binder jets" dipositen un agent aglutinant líquid sobre una capa fina de sorra i construeixen gradualment un motlle, capa per capa, que pot fer fosa a pressió aliatges fosos. Segons una font, el cost del procés de validació del disseny amb la fosa a sorra costa aproximadament un 3% de fer el mateix amb un prototip de metall.
Això significa que Tesla pot modificar prototips tantes vegades com calgui, reimprimint-ne un de nou en qüestió d'hores utilitzant màquines d'empreses com Desktop Metal i la seva unitat ExOne. El cicle de validació del disseny mitjançant fosa en sorra només triga de dos a tres mesos, segons dues de les fonts, en comparació amb els sis mesos o un any que triga un motlle fet de metall.
Malgrat aquesta major flexibilitat, encara hi havia un altre obstacle important a superar abans que es poguessin fabricar amb èxit peces de fosa a gran escala. Els aliatges d'alumini utilitzats per produir les peces de fosa es comporten de manera diferent en motlles fets de sorra que en motlles fets de metall. Els primers prototips sovint no complien les especificacions de Tesla.
Els especialistes en fosa van superar això formulant aliatges especials, ajustant el procés de refredament de l'aliatge fos i ideant un tractament tèrmic de postproducció, segons tres de les fonts. Un cop Tesla estigui satisfet amb el prototip de motlle de sorra, podrà invertir en un motlle metàl·lic final per a la producció en massa.
Les fonts van dir que el proper cotxe petit/robottaxi de Tesla li ha donat l'oportunitat perfecta per modelar una plataforma de vehicle elèctric d'una sola peça, principalment perquè la part inferior de la carrosseria és més senzilla. Els cotxes petits no tenen un gran "voladís" a la part davantera i posterior. "És com un vaixell en certa manera, una safata de bateria amb petites ales unides als dos extrems. Tindria sentit fer-ho d'una sola peça", va dir una persona.
Les fonts van afirmar que Tesla encara ha de decidir quin tipus de premsa utilitzar si decideix fondre els baixos de la carrosseria d'una sola peça. Per fabricar peces grans de la carrosseria ràpidament caldran màquines de fosa més grans amb una potència de subjecció de 16.000 tones o més. Aquestes màquines seran cares i poden requerir fàbriques més grans.
Les premses amb una alta potència de subjecció no poden allotjar els nuclis de sorra impresos en 3D necessaris per fabricar subxassís buits. Per resoldre aquest problema, Tesla utilitza un tipus diferent de premsa en la qual es pot injectar lentament l'aliatge fos, un mètode que tendeix a produir peces de fosa de més qualitat i pot allotjar els nuclis de sorra.
El problema és que aquest procés triga més. «Tesla encara podria triar alta pressió per a la productivitat, o podrien triar la injecció lenta d'aliatge per a la qualitat i la versatilitat», va dir una de les persones. «En aquest moment, encara és un joc de sort».
El menjar per emportar
Sigui quina sigui la decisió que prengui Tesla, tindrà implicacions que es estendran per tota la indústria automobilística a tot el món. Tesla, malgrat les importants retallades de preus, continua fabricant cotxes elèctrics amb beneficis, una cosa que els fabricants d'automòbils tradicionals troben extremadament difícil de fer.
Si Tesla pot reduir significativament els seus costos de fabricació mitjançant l'ús de peces de fosa a alta pressió, aquestes empreses estaran sota una pressió econòmica encara més gran. No és difícil imaginar què els va passar a Kodak i Nokia. Ningú sap on deixaria això l'economia mundial i tots els treballadors que actualment fabriquen cotxes convencionals.
Font:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Autor: Steve Hanley
Editat per May Jiang de MAT Aluminum
Data de publicació: 05-06-2024
