Reuters dường như có những nguồn tin tuyệt vời sâu bên trong Tesla. Trong một báo cáo ngày 14 tháng 9 năm 2023, báo cáo cho biết không dưới 5 người đã nói với công ty rằng công ty đang tiến gần đến mục tiêu đúc gầm xe ô tô thành một khối. Đúc khuôn về cơ bản là một quy trình khá đơn giản. Tạo khuôn, đổ đầy kim loại nóng chảy vào, để nguội, lấy khuôn ra và voila! Xe hơi tức thì. Nó hoạt động tốt nếu bạn đang chế tạo xe Tinkertoys hoặc Matchbox, nhưng cực kỳ khó nếu bạn cố gắng sử dụng nó để chế tạo xe cỡ lớn.
Xe chở hàng Conestoga được chế tạo trên khung làm bằng gỗ. Những chiếc ô tô đầu tiên cũng sử dụng khung gỗ. Khi Henry Ford tạo ra dây chuyền lắp ráp đầu tiên, tiêu chuẩn là chế tạo xe trên khung thang — hai thanh ray sắt được buộc với nhau bằng các thanh ngang. Chiếc xe sản xuất liền khối đầu tiên là Citroen Traction Avant vào năm 1934, tiếp theo là Chrysler Airflow vào năm sau.
Xe thân liền khối không có khung bên dưới. Thay vào đó, thân xe bằng kim loại được định hình và tạo hình theo cách có thể chịu được trọng lượng của hệ thống truyền động và bảo vệ người ngồi trong xe trong trường hợp xảy ra va chạm. Bắt đầu từ những năm 1950, các nhà sản xuất ô tô, được thúc đẩy bởi những cải tiến sản xuất do các công ty Nhật Bản như Honda và Toyota tiên phong, đã chuyển sang sản xuất xe thân liền khối với hệ dẫn động cầu trước.
Toàn bộ hệ thống truyền động, bao gồm động cơ, hộp số, bộ vi sai, trục truyền động, thanh chống và phanh, được lắp trên một bệ riêng được nâng lên từ bên dưới trên dây chuyền lắp ráp, thay vì thả động cơ và hộp số từ phía trên xuống như cách làm đối với những chiếc xe được chế tạo trên khung. Lý do cho sự thay đổi này là gì? Thời gian lắp ráp nhanh hơn dẫn đến chi phí sản xuất đơn vị thấp hơn.
Trong một thời gian dài, công nghệ unibody được ưa chuộng cho những chiếc xe được gọi là xe tiết kiệm trong khi khung gầm thang là lựa chọn cho những chiếc xe mui kín và xe wagon lớn hơn. Có một số xe lai được kết hợp — những chiếc xe có thanh ray khung ở phía trước được bắt vít vào khoang hành khách unibody. Chevy Nova và MGB là những ví dụ về xu hướng này, nhưng không kéo dài lâu.
Tesla chuyển sang đúc áp suất cao
Tesla, công ty có thói quen phá vỡ cách chế tạo ô tô, đã bắt đầu thử nghiệm đúc áp suất cao cách đây vài năm. Đầu tiên, họ tập trung vào việc chế tạo cấu trúc phía sau. Khi làm đúng, họ chuyển sang chế tạo cấu trúc phía trước. Hiện tại, theo các nguồn tin, Tesla đang tập trung vào việc đúc áp suất phần trước, giữa và sau trong cùng một hoạt động.
Tại sao? Bởi vì các kỹ thuật sản xuất truyền thống sử dụng tới 400 chi tiết dập riêng lẻ sau đó phải được hàn, bắt bu lông, bắt vít hoặc dán lại với nhau để tạo thành một cấu trúc liền khối hoàn chỉnh. Nếu Tesla có thể làm đúng điều này, chi phí sản xuất của họ có thể giảm tới 50 phần trăm. Điều đó, đến lượt nó, sẽ tạo ra áp lực rất lớn lên mọi nhà sản xuất khác để phản ứng hoặc thấy mình không thể cạnh tranh.
Không cần phải nói thì ai cũng biết rằng những nhà sản xuất này đang cảm thấy bị tổn thương từ mọi phía khi những công nhân kiêu ngạo trong công đoàn đập phá cổng nhà máy và đòi hỏi một phần lớn hơn trong bất kỳ khoản lợi nhuận nào vẫn đang kiếm được.
Terry Woychowsk, người đã làm việc tại General Motors trong 3 thập kỷ, biết một hoặc hai điều về sản xuất ô tô. Hiện tại, ông là chủ tịch của công ty kỹ thuật Caresoft Global của Hoa Kỳ. Ông nói với Reuters rằng nếu Tesla có thể đúc được hầu hết phần gầm xe điện, thì công ty sẽ tiếp tục phá vỡ cách thiết kế và sản xuất ô tô. “Đây là một công cụ hỗ trợ đắc lực. Nó có ý nghĩa to lớn đối với ngành công nghiệp, nhưng cũng là một nhiệm vụ rất khó khăn. Đúc rất khó, đặc biệt là những công cụ lớn hơn và phức tạp hơn.”
Hai nguồn tin cho biết các 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 vòng 18 đến 24 tháng, trong khi hầu hết các đối thủ hiện nay có thể mất từ ba đến bốn năm. Một khung lớn duy nhất — kết hợp phần trước và sau với phần gầm 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 đô la. Tesla dự kiến sẽ quyết định có đúc khuôn một nền tảng một mảnh ngay trong tháng này hay không, ba nguồn tin cho biết.
Những thách thức đáng kể ở phía trước
Một trong những thách thức lớn nhất đối với Tesla khi sử dụng vật đúc áp suất cao là thiết kế các khung phụ rỗng nhưng có các gân bên trong cần thiết để có thể phân tán lực xảy ra trong quá trình va chạm. Các nguồn tin khẳng định những cải tiến của các chuyên gia thiết kế và đúc tại Anh, Đức, Nhật Bản và Hoa Kỳ sử dụng công nghệ in 3D và cát công nghiệp.
Việc tạo khuôn cần thiết cho quá trình đúc áp suất cao các thành phần lớn có thể khá tốn kém và đi kèm với những rủi ro đáng kể. Theo một chuyên gia đúc, sau khi tạo xong khuôn thử kim loại lớn, việc tinh chỉnh gia công trong quá trình thiết kế có thể tốn 100.000 đô la một lần hoặc làm lại toàn bộ khuôn có thể tốn 1,5 triệu đô la. Một chuyên gia khác cho biết toàn bộ quá trình thiết kế cho một khuôn kim loại lớn thường tốn khoảng 4 triệu đô la.
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 đến nửa tá hoặc nhiều hơn nữa để đạt được một khuôn hoàn hảo về mặt tiếng ồn và độ rung, độ vừa vặn và hoàn thiện, công thái học và khả năng chịu va chạm. Nhưng rủi ro là điều hiếm khi làm phiền Elon Musk, người đầu tiên làm cho tên lửa bay ngược.
Cát công nghiệp và in 3D
Tesla được cho là đã chuyển sang các công ty sản xuất khuôn mẫu thử nghiệm từ cát công nghiệp bằng máy in 3D. Sử dụng tệp thiết kế kỹ thuật số, máy in được gọi là máy phun chất kết dính sẽ phun chất kết dính dạng lỏng lên một lớp cát mỏng và dần dần tạo ra một khuôn mẫu, từng lớp một, có thể đúc khuôn hợp kim nóng chảy. Theo một nguồn tin, chi phí của quy trình xác thực thiết kế bằng phương pháp đúc khuôn cát chỉ bằng khoảng 3% so với việc thực hiện cùng một công việc với nguyên mẫu kim loại.
Điều đó có nghĩa là Tesla có thể điều chỉnh các nguyên mẫu nhiều lần tùy theo nhu cầu, in lại một nguyên mẫu mới chỉ trong vài giờ bằng máy móc từ các công ty như Desktop Metal và đơn vị ExOne của họ. Chu kỳ xác thực thiết kế bằng cách đúc khuôn cát chỉ mất từ hai đến ba tháng, hai nguồn tin cho biết, so với bất kỳ nơi nào từ sáu tháng đến một năm đối với khuôn làm bằng kim loại.
Tuy nhiên, bất chấp tính linh hoạt cao hơn đó, vẫn còn một rào cản lớn nữa cần vượt qua trước khi đúc thành công quy mô lớn. Hợp kim nhôm được sử dụng để sản xuất đúc có hành vi khác nhau trong khuôn làm bằng cát so với trong khuôn làm bằng kim loại. Các nguyên mẫu ban đầu thường không đáp ứng được các thông số kỹ thuật của Tesla.
Các chuyên gia đúc đã khắc phục điều đó bằng cách tạo ra 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, ba nguồn tin cho biết. 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 mẫu xe nhỏ/robotaxi sắp ra mắt của Tesla đã mang đến cho hãng một cơ hội hoàn hảo để đúc một nền tảng EV thành một khối, chủ yếu là vì gầm xe đơn giản hơn. Xe nhỏ không có "phần nhô ra" lớn ở phía trước và phía sau. "Theo một cách nào đó, nó giống như một chiếc thuyền, một khay pin có các cánh nhỏ gắn vào cả hai đầu. Sẽ hợp lý nếu làm thành một khối", một người cho biết.
Các nguồn tin khẳng định rằng Tesla vẫn phải quyết định loại máy ép nào sẽ sử dụng nếu quyết định đúc gầm xe thành một khối. Để sản xuất nhanh các bộ phận thân xe lớn sẽ cần đến những máy đúc lớn hơn với lực kẹp 16.000 tấn trở lên. Những máy như vậy sẽ đắt tiền và có thể cần đến những tòa nhà nhà máy lớn hơn.
Máy ép có lực kẹp cao không thể chứa được lõi cát in 3D cần thiết để tạo 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 phun chậm — một phương pháp có xu hướng tạo ra vật đúc chất lượng cao hơn và có thể chứa được lõi cát.
Vấn đề là: quá trình đó mất nhiều thời gian hơn. "Tesla vẫn có thể chọn áp suất cao để tăng năng suất hoặc họ có thể chọn phun hợp kim chậm để tăng chất lượng và tính linh hoạt", một trong những người này cho biết. "Vẫn là một trò tung đồng xu vào thời điểm này".
Món ăn mang về
Bất kỳ quyết định nào mà Tesla đưa ra đều 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 đúc áp suất cao, các công ty đó sẽ chịu áp lực kinh tế lớn hơn nữa. Không khó để tưởng tượng điều gì đã xảy ra với Kodak và Nokia. Điều đó sẽ để lại hậu quả gì cho nền kinh tế thế giới và tất cả những người lao động hiện đang sản xuất ô tô thông thường thì không ai có thể đoán được.
Nguồn:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Tác giả: Steve Hanley
Biên tập bởi May Jiang từ MAT Aluminum
Thời gian đăng: 05-06-2024
