Reuters dường như có những nguồn tin tuyệt vời nằm sâu trong Tesla. Trong một báo cáo ngày 14 tháng 9 năm 2023, họ cho biết không dưới 5 người đã nói với họ rằng công ty đang tiến gần đến mục tiêu đúc gầm xe ô tô của mình thành một mảnh. Đúc khuôn về cơ bản là một quá trình khá đơn giản. Tạo một cái khuôn, đổ đầy kim loại nóng chảy vào, để nguội, lấy khuôn ra và thế là xong! Xe liền. Nó hoạt động tốt nếu bạn đang chế tạo ô tô Tinkertoys hoặc Matchbox, nhưng sẽ cực kỳ khó khăn nếu bạn cố gắng sử dụng nó để tạo ra những chiếc xe cỡ lớn.
Toa xe Conestoga được xây dựng trên khung làm bằng gỗ. Những chiếc ô tô đời đầu cũng sử dụng khung gỗ. Khi Henry Ford tạo ra dây chuyền lắp ráp đầu tiên, tiêu chuẩn là chế tạo ô tô trên khung thang - hai thanh ray sắt được buộc lại với nhau bằng các thanh ngang. Chiếc xe sản xuất nguyên khối đầu tiên là Citroen Traction Avant vào năm 1934, tiếp theo là Chrysler Airflow vào năm sau.
Xe nguyên khối không có khung bên dưới. Thay vào đó, thân kim loại được tạo hình và tạo hình theo cách có thể hỗ trợ trọng lượng của hệ thống truyền động và bảo vệ người ngồi trong trường hợp va chạm. Bắt đầu từ những năm 1950, các nhà sản xuất ô tô, được thúc đẩy bởi những đổi mới sản xuất do các công ty Nhật Bản tiên phong như Honda và Toyota, đã chuyển sang sản xuất ô tô thân liền với hệ dẫn động cầu trước.
Toàn bộ hệ thống truyền động, hoàn chỉnh với động cơ, hộp số, bộ vi sai, trục truyền động, thanh chống và phanh, được lắp đặt trên một bệ riêng biệt được nâng lên vị trí từ bên dưới trên dây chuyền lắp ráp, thay vì thả động cơ và hộp số từ phía trên xuống. đã được thực hiện cho những chiếc xe được xây dựng trên một khung. Lý do cho sự thay đổi? Thời gian lắp ráp nhanh hơn dẫn đến chi phí đơn vị sản xuất thấp hơn.
Trong một thời gian dài, công nghệ unibody được ưa chuộng hơn cho những chiếc xe được gọi là phổ thông trong khi khung thang là sự lựa chọn cho những chiếc sedan và wagon lớn hơn. Có một số xe hybrid được đưa vào - những chiếc xe có đường ray khung phía trước được bắt vít vào khoang hành khách liền khối. Chevy Nova và MGB là những ví dụ về xu hướng này nhưng xu hướng này không tồn tại lâu.
Tesla hướng tới đúc áp suất cao
Tesla, công ty có thói quen thay đổi cách sản xuất ô tô, đã bắt đầu thử nghiệm vật đúc áp suất cao từ vài năm trước. Đầu tiên nó tập trung vào việc tạo ra cấu trúc phía sau. Khi đã hiểu đúng, nó chuyển sang làm cấu trúc phía trước. Hiện tại, theo các nguồn tin, Tesla đang tập trung vào việc tạo áp lực cho các phần phía trước, trung tâm và phía sau, tất cả chỉ trong một hoạt động.
Tại sao? Bởi vì các kỹ thuật sản xuất truyền thống sử dụng tới 400 dấu dập riêng lẻ, sau đó phải hàn, bắt vít, bắt vít hoặc dán lại với nhau để tạo thành một cấu trúc nguyên khối hoàn chỉnh. Nếu Tesla có thể làm đúng điều này, chi phí sản xuất của họ có thể giảm tới 50%. Ngược lại, điều đó sẽ gây áp lực rất lớn lên mọi nhà sản xuất khác để đáp ứng hoặc thấy mình không thể cạnh tranh.
Không cần phải nói rằng những nhà sản xuất đó đang cảm thấy bị vùi dập từ mọi phía khi những người công nhân thuộc công đoàn kiêu ngạo đang đập cửa và đòi một phần lớn hơn trong số lợi nhuận vẫn đang kiếm được.
Terry Woychowsk, người đã làm việc tại General Motors trong 3 thập kỷ, biết đôi điều về sản xuất ô tô. Ông hiện là chủ tịch của công ty kỹ thuật Caresoft Global của Mỹ. Ông nói với Reuters rằng nếu Tesla quản lý để gigacast hầu hết phần gầm của xe điện, điều đó sẽ phá vỡ hơn nữa cách thiết kế và sản xuất ô tô. “Nó là một tác nhân kích hoạt steroid. Nó có ý nghĩa rất lớn đối với ngành nhưng cũng là một nhiệm vụ rất thách thức. Việc đúc rất khó thực hiện, đặc biệt là những vật đúc lớn hơn và phức tạp hơn ”.
Hai trong số các nguồn tin cho biết kỹ thuật thiết kế và sản xuất mới của Tesla có nghĩa là công ty có thể phát triển một chiếc ô tô từ đầu trong 18 đến 24 tháng, trong khi hầu hết các đối thủ hiện có thể mất từ ba đến bốn năm. Một khung lớn duy nhất – kết hợp phần phía trước và phía sau với gầm xe ở giữa nơi chứa pin – có thể được sử dụng để sản xuất một chiếc ô tô điện mới, nhỏ hơn với giá bán lẻ khoảng 25.000 USD. Ba nguồn tin cho biết Tesla dự kiến sẽ quyết định có nên sử dụng nền tảng nguyên khối ngay trong tháng này hay không.
Những thách thức quan trọng phía trước
Một trong những thách thức lớn nhất đối với Tesla trong việc sử dụng vật liệu đúc áp suất cao là thiết kế các khung phụ rỗng nhưng có các gân bên trong cần thiết để giúp chúng có thể phân tán lực xảy ra khi va chạm. Các nguồn tin khẳng định sự đổi mới của các chuyên gia thiết kế và đúc ở Anh, Đức, Nhật Bản và Hoa Kỳ sử dụng in 3D và cát công nghiệp.
Việc chế tạo các khuôn cần thiết để đúc áp suất cao cho các bộ phận lớn có thể khá tốn kém và đi kèm với những rủi ro đáng kể. Theo một chuyên gia đúc, khi một khuôn thử kim loại lớn đã được chế tạo, các chỉnh sửa gia công trong quá trình thiết kế có thể tiêu tốn 100.000 USD một lần hoặc làm lại khuôn hoàn toàn có thể lên tới 1,5 triệu USD. Một người khác cho biết toàn bộ quá trình thiết kế một khuôn kim loại lớn thường tiêu tốn khoảng 4 triệu USD.
Nhiều nhà sản xuất ô tô cho rằng chi phí và rủi ro là quá cao, đặc biệt là vì một thiết kế có thể cần nửa tá chỉnh sửa trở lên để đạt được một bộ khuôn hoàn hảo xét từ góc độ tiếng ồn và độ rung, độ vừa vặn và hoàn thiện, công thái học và khả năng va chạm. Nhưng rủi ro là điều hiếm khi khiến Elon Musk bận tâm, người là người đầu tiên chế tạo được tên lửa bay ngược.
Cát Công Nghiệp & In 3D
Tesla được cho là đã chuyển hướng sang các công ty chế tạo khuôn mẫu thử nghiệm từ cát công nghiệp bằng máy in 3D. Bằng cách sử dụng tệp thiết kế kỹ thuật số, các máy in được gọi là máy bay phản lực kết dính sẽ lắng đọng chất liên kết lỏng lên một lớp cát mỏng và dần dần tạo ra một khuôn, từng lớp, có thể đúc các hợp kim nóng chảy. Theo một nguồn tin, chi phí của quá trình xác nhận thiết kế bằng phương pháp đúc cát tốn khoảng 3% so với thực hiện điều tương tự với nguyên mẫu kim loại.
Điều đó có nghĩa là Tesla có thể tinh chỉnh các nguyên mẫu nhiều lần nếu cần, in lại một nguyên mẫu mới chỉ trong vài giờ bằng cách sử dụng máy móc của các công ty như Desktop Metal và đơn vị ExOne của nó. Hai nguồn tin cho biết, chu trình xác nhận thiết kế sử dụng phương pháp đúc cát chỉ mất từ hai đến ba tháng, so với thời gian từ sáu tháng đến một năm đối với khuôn làm từ kim loại.
Tuy nhiên, mặc dù có tính linh hoạt cao hơn nhưng vẫn còn một trở ngại lớn nữa cần vượt qua trước khi việc đúc quy mô lớn có thể được thực hiện thành công. Các hợp kim nhôm được sử dụng để sản xuất vật đúc hoạt động khác nhau trong khuôn làm bằng cát so với khuôn làm bằng kim loại. Các nguyên mẫu ban đầu thường không đáp ứng được các thông số kỹ thuật của Tesla.
Ba nguồn tin cho biết, các chuyên gia đúc đã khắc phục điều đó bằng cách chế tạo các hợp kim đặc biệt, tinh chỉnh quy trình làm mát hợp kim nóng chảy và đưa ra phương pháp xử lý nhiệt sau sản xuất. Sau khi Tesla hài lòng với khuôn cát nguyên mẫu, họ có thể đầu tư vào khuôn kim loại cuối cùng để sản xuất hàng loạt.
Các nguồn tin cho biết chiếc ô tô nhỏ/robotaxi sắp ra mắt của Tesla đã mang đến cho hãng cơ hội hoàn hảo để tạo ra một nền tảng xe điện nguyên khối, chủ yếu là do gầm xe của nó đơn giản hơn. Những chiếc xe nhỏ không có phần “nhô ra” lớn ở phía trước và phía sau. “Nó giống như một chiếc thuyền, một khay pin có cánh nhỏ gắn ở hai đầu. Điều đó sẽ rất hợp lý nếu thực hiện nguyên vẹn,” một người nói.
Các nguồn tin khẳng định rằng Tesla vẫn phải quyết định sử dụng loại máy ép nào nếu quyết định đúc gầm xe thành một mảnh. Để chế tạo các bộ phận thân xe lớn một cách nhanh chóng sẽ cần đến những máy đúc lớn hơn với lực kẹp từ 16.000 tấn trở lên. Những máy như vậy sẽ đắt tiền và có thể yêu cầu các nhà máy lớn hơn.
Máy ép có lực kẹp cao không thể chứa được lõi cát in 3D cần thiết để tạo ra các khung phụ rỗng. Để giải quyết vấn đề đó, Tesla đang sử dụng một loại máy ép khác mà hợp kim nóng chảy có thể được bơm vào từ từ - một phương pháp có xu hướng tạo ra vật đúc chất lượng cao hơn và có thể chứa lõi cát.
Vấn đề là: quá trình đó mất nhiều thời gian hơn. Một người cho biết: “Tesla vẫn có thể chọn áp suất cao để tăng năng suất hoặc họ có thể chọn phun hợp kim chậm để có chất lượng và tính linh hoạt”. “Vào thời điểm này, nó vẫn là trò tung đồng xu.”
Đồ ăn mang về
Dù Tesla đưa ra quyết định nào, nó cũng sẽ có những tác động lan tỏa khắp ngành công nghiệp ô tô trên toàn thế giới. Tesla, mặc dù đã giảm giá đáng kể, vẫn đang sản xuất ô tô điện có lãi - điều mà các nhà sản xuất ô tô truyền thống đang thấy cực kỳ khó thực hiện.
Nếu Tesla có thể cắt giảm đáng kể chi phí sản xuất bằng cách sử dụng vật đúc áp suất cao, những công ty đó sẽ phải chịu áp lực lớn hơn về mặt kinh tế. Không khó để hình dung điều gì đã xảy ra với Kodak và Nokia đang xảy ra với họ. Ai cũng có thể đoán được điều đó sẽ khiến nền kinh tế thế giới và tất cả những người công nhân hiện đang sản xuất ô tô thông thường ở đâu.
Nguồn:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one- Piece-casting-technology/
Tác giả: Steve Hanley
Được chỉnh sửa bởi May Jiang từ MAT Aluminium
Thời gian đăng: Jun-05-2024
