Reutersilla näyttää olevan erinomaisia lähteitä syvällä Teslan sisällä. 14. syyskuuta 2023 päivätyssä raportissa sanotaan, että peräti viisi ihmistä on kertonut yhtiön lähestyvän tavoitettaan valaa autojensa alusta yhtenä kappaleena. Painevalu on pohjimmiltaan melko yksinkertainen prosessi. Luo muotti, täytä se sulalla metallilla, anna sen jäähtyä, poista muotti ja voila! Pika-auto. Se toimii hyvin, jos teet Tinkertoys- tai Matchbox-autoja, mutta se on erittäin vaikeaa, jos yrität käyttää sitä täysikokoisten ajoneuvojen valmistukseen.
Conestoga-vaunut rakennettiin puurunkojen päälle. Myös varhaisissa autoissa käytettiin puurunkoja. Kun Henry Ford loi ensimmäisen kokoonpanolinjan, normi oli rakentaa ajoneuvoja tikapuurungolle – kahdelle rautakiskolle, jotka oli sidottu yhteen poikkipalkeilla. Ensimmäinen itsekorjattu sarjatuotantoauto oli Citroen Traction Avant vuonna 1934, ja sitä seurasi Chrysler Airflow seuraavana vuonna.
Yksikorisissa autoissa ei ole runkoa alla. Sen sijaan metallikori on muotoiltu ja tehty siten, että se tukee voimansiirron painoa ja suojaa matkustajia törmäyksen sattuessa. 1950-luvulta lähtien autonvalmistajat siirtyivät valmistamaan yksikorisia autoja etuvetoisina, japanilaisten yritysten, kuten Hondan ja Toyotan, uraauurtamien valmistusinnovaatioiden kannustamana.
Koko voimansiirto moottorineen, vaihteistoineen, tasauspyörästöineen, vetoakseleineen, iskunvaimentimineen ja jarruineen asennettiin erilliselle alustalle, joka nostettiin paikalleen alhaalta päin kokoonpanolinjalla sen sijaan, että moottori ja vaihteisto olisi pudotettu ylhäältä päin, kuten runkoon rakennettujen autojen kohdalla tehtiin. Muutoksen syy? Nopeammat kokoonpanoajat, jotka johtivat alhaisempiin yksikkökohtaisiin tuotantokustannuksiin.
Pitkään yksikorinen rakenne oli suosittu niin sanotuissa edullisissa autoissa, kun taas tikapuurungot olivat vaihtoehto suuremmissa sedaneissa ja farmariautoissa. Tarjolla oli myös hybridejä – autoja, joissa eturunko oli pultattu yhteen yksikorisen matkustamon kanssa. Chevy Nova ja MGB olivat esimerkkejä tästä trendistä, joka ei kestänyt kauan.
Tesla siirtyy korkeapainevaluun
Tesla, jolla on tapana mullistaa autojen valmistustapaa, alkoi kokeilla korkeapainevaluja useita vuosia sitten. Aluksi se keskittyi takaosan rakenteen valmistukseen. Kun se onnistui, se siirtyi etuosan rakenteen valmistukseen. Nyt lähteiden mukaan Tesla keskittyy etu-, keski- ja takaosan painevaluun yhdellä työvaiheella.
Miksi? Koska perinteisissä valmistustekniikoissa käytetään jopa 400 yksittäistä leimattua kappaletta, jotka sitten hitsataan, pultataan, ruuvataan tai liimataan yhteen kokonaisen yksirunkoisen rakenteen luomiseksi. Jos Tesla onnistuu tässä, sen valmistuskustannukset voivat laskea jopa 50 prosenttia. Tämä puolestaan asettaa valtavan paineen kaikille muille valmistajille reagoida tai he eivät enää pysty kilpailemaan.
On sanomattakin selvää, että nuo valmistajat tuntevat itsensä ahdistelluiksi joka puolelta, kun ylimieliset ammattiliittoon kuuluvat työntekijät paukuttavat portteja ja vaativat suurempaa osuutta kaikesta vielä ansaitusta voitosta.
Terry Woychowsk, joka työskenteli General Motorsilla kolme vuosikymmentä, tietää autojen valmistuksesta pari asiaa. Hän on nykyään yhdysvaltalaisen suunnitteluyrityksen Caresoft Globalin toimitusjohtaja. Hän kertoo Reutersille, että jos Tesla onnistuu valmistamaan suurimman osan sähköauton alustasta gigavalulla, se mullistaisi entisestään autojen suunnittelua ja valmistusta. "Se on steroideilla toimiva mahdollistaja. Sillä on valtava vaikutus teollisuuteen, mutta se on erittäin haastava tehtävä. Valaminen on erittäin vaikeaa, varsinkin isompien ja monimutkaisempien valujen tekeminen."
Kaksi lähteistä sanoi, että Teslan uudet suunnittelu- ja valmistustekniikat tarkoittavat, että yritys voisi kehittää auton tyhjästä 18–24 kuukaudessa, kun taas useimmat kilpailijat voivat tällä hetkellä käyttää siihen kolmesta neljään vuotta. Yhtä suurta runkoa – joka yhdistää etu- ja takaosan sekä keskiosan, jossa akku sijaitsee – voitaisiin käyttää uuden, pienemmän sähköauton valmistukseen, jonka vähittäismyyntihinta on noin 25 000 dollaria. Kolmen lähteen mukaan Teslan odotettiin päättävän jo tässä kuussa, valmistaako se painevaletun alustan.
Merkittäviä haasteita edessä
Yksi Teslan suurimmista haasteista korkeapainevalujen käytössä on suunnitella onttoja apurunkoja, joissa on kuitenkin sisäiset rivat, jotka mahdollistavat törmäysten aikana syntyvien voimien hajauttamisen. Lähteet väittävät, että suunnittelu- ja valuasiantuntijoiden innovaatiot Britanniassa, Saksassa, Japanissa ja Yhdysvalloissa hyödyntävät 3D-tulostusta ja teollisuushiekkaa.
Suurten komponenttien korkeapainevaluun tarvittavien muottien valmistaminen voi olla melko kallista ja siihen liittyy huomattavia riskejä. Kun suuri metallitestimuotti on tehty, suunnitteluprosessin aikana tehtävät koneistusmuutokset voivat maksaa 100 000 dollaria kerta, tai muotin koko uusiminen voi nousta 1,5 miljoonaan dollariin, erään valuasiantuntijan mukaan. Toinen sanoi, että suuren metallimuotin koko suunnitteluprosessi maksaisi tyypillisesti noin 4 miljoonaa dollaria.
Monet autonvalmistajat ovat pitäneet kustannuksia ja riskejä liian korkeina, varsinkin kun suunnittelu saattaa vaatia puoli tusinaa tai enemmän säätöjä täydellisen sirun saavuttamiseksi melun ja tärinän, istuvuuden ja viimeistelyn, ergonomian ja törmäyksenkestävyyden näkökulmasta. Mutta riski on asia, joka harvoin vaivaa Elon Muskia, joka oli ensimmäinen, joka sai raketit lentämään taaksepäin.
Teollinen hiekka ja 3D-tulostus
Teslan kerrotaan kääntyneen yritysten puoleen, jotka valmistavat testimuotteja teollisuushiekasta 3D-tulostimilla. Digitaalisen suunnittelutiedoston avulla tulostimet, jotka tunnetaan nimellä sideainesuihkut, levittävät nestemäistä sideainetta ohuelle hiekkakerrokselle ja rakentavat vähitellen kerros kerrokselta muotin, jolla voidaan painevalaa sulaa seosta. Erään lähteen mukaan hiekkavalulla tehtävän suunnittelun validointiprosessin kustannukset ovat noin 3 % metalliprototyypin kustannuksista.
Tämä tarkoittaa, että Tesla voi muokata prototyyppejä niin monta kertaa kuin on tarpeen ja tulostaa uuden muutamassa tunnissa käyttämällä esimerkiksi Desktop Metalin ja sen ExOne-yksikön kaltaisten yritysten koneita. Kahden lähteen mukaan hiekkavalulla tehtävä suunnittelun validointisykli kestää vain kahdesta kolmeen kuukautta, kun taas metallista valmistetun muotin tapauksessa se kestää kuudesta kuukaudesta vuoteen.
Suuremmasta joustavuudesta huolimatta oli kuitenkin vielä yksi merkittävä este, joka oli voitettava ennen kuin laajamittaisia valukappaleita voitiin valmistaa onnistuneesti. Valukappaleiden valmistuksessa käytetyt alumiiniseokset käyttäytyivät eri tavalla hiekasta valmistetuissa muoteissa kuin metallista valmistetuissa muoteissa. Varhaiset prototyypit eivät usein täyttäneet Teslan vaatimuksia.
Kolmen lähteen mukaan valuasiantuntijat selvisivät tästä muodostamalla erikoisseoksia, hienosäätämällä sulan seoksen jäähdytysprosessia ja keksimällä jälkituotannon lämpökäsittelyn. Kun Tesla on tyytyväinen prototyyppiseen hiekkamuottiin, se voi investoida lopulliseen metallimuottiin massatuotantoa varten.
Lähteet sanoivat, että Teslan tuleva pieni auto/robottitaksi on antanut sille täydellisen tilaisuuden valaa sähköautoalusta yhtenä kappaleena, pääasiassa siksi, että sen alusta on yksinkertaisempi. Pienissä autoissa ei ole suurta "ylitystä" edessä ja takana. "Se on tavallaan kuin vene, akkuteline, jonka molemmissa päissä on pienet siivet. Se olisi järkevää tehdä yhtenä kappaleena", eräs henkilö sanoi.
Lähteet väittivät, että Teslan on vielä päätettävä, millaista puristinta käytetään, jos se päättää valaa alustan yhtenä kappaleena. Suurten korinosien nopeaan valmistukseen tarvitaan suurempia valukoneita, joiden puristusvoima on 16 000 tonnia tai enemmän. Tällaiset koneet ovat kalliita ja saattavat vaatia suurempia tehdasrakennuksia.
Suuren puristusvoiman omaavat puristimet eivät pysty käsittelemään onttojen apurunkojen valmistukseen tarvittavia 3D-tulostettuja hiekkaytimiä. Tämän ongelman ratkaisemiseksi Tesla käyttää erityyppistä puristinta, johon sulaa seosta voidaan ruiskuttaa hitaasti – menetelmä, joka yleensä tuottaa korkealaatuisempia valukappaleita ja soveltuu hiekkaytimien käsittelyyn.
Ongelmana on: prosessi vie kauemmin. ”Tesla voisi edelleen valita korkean paineen tuottavuuden vuoksi tai hitaan seosruiskutuksen laadun ja monipuolisuuden vuoksi”, yksi henkilöistä sanoi. ”Tässä vaiheessa se on vielä kolikonheitto.”
Takeaway
Tesla tekee minkä tahansa päätöksen, sillä on vaikutuksia koko autoteollisuuteen maailmanlaajuisesti. Merkittävistä hinnanalennuksista huolimatta Tesla valmistaa edelleen sähköautoja voitolla – mikä on perinteisten autonvalmistajien mielestä erittäin vaikeaa.
Jos Tesla pystyy leikkaamaan valmistuskustannuksiaan merkittävästi käyttämällä korkeapainevaluja, kyseiset yritykset joutuvat entistä suuremman taloudellisen paineen alle. Ei ole vaikea kuvitella, mitä Kodakille ja Nokialle tapahtui. Kukaan ei voi arvata, mihin tämä johtaisi maailmantalouden ja kaikkien niiden työntekijöiden kohdalla, jotka tällä hetkellä valmistavat perinteisiä autoja.
Lähde:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Tekijä: Steve Hanley
Toimittanut May Jiang MAT Aluminiumista
Julkaisun aika: 05.06.2024
