Tesla объединила ряд инноваций, чтобы совершить технологический прорыв, который может изменить способ производства электромобилей и помочь Илону Маску достичь своей цели по сокращению производственных затрат вдвое, сообщили пять человек, знакомых с этим шагом.
Общий вид гигафабрики Tesla в Остине, штат Техас, США, 28 февраля 2023 года. REUTERS/Go Nakamura
Компания впервые применила огромные прессы с прижимным давлением от 6000 до 9000 тонн для формования передней и задней частей своей модели Y в процессе "гигакастинга", который сократил производственные затраты и заставил конкурентов с трудом догонять.
Стремясь расширить свое лидерство, Tesla приближается к внедрению инновации, которая позволила бы ей отлить почти всю сложную нижнюю часть кузова электромобиля целиком, а не посредством около 400 деталей, как при производстве обычного автомобиля, сообщили источники.
По словам источников, это ноу-хау является основой производственной стратегии Tesla "без упаковки", обнародованной генеральным директором Маском в марте, и является стержнем его плана по выпуску десятков миллионов более дешевых электромобилей в ближайшее десятилетие, что должно продолжать приносить прибыль компании.
В то время как Tesla заявила, что ее распакованная модель предполагает одновременное изготовление больших узлов автомобиля и последующую сборку их вместе, размер и состав модульных блоков по-прежнему являются предметом спекуляций.
Терри Войчовски, президент американской инжиниринговой компании Caresoft Global, сказал, что если бы Tesla удалось выполнить гигакастинг большей части днища электромобиля, это еще больше изменило бы способ проектирования и производства автомобилей.
"Это стимулятор на стероидах. Это имеет огромное значение для отрасли, но это очень сложная задача", - сказал Войховски, проработавший в американском автопроизводителе GM более трех десятилетий. "Отливки делать очень трудно, особенно большие и сложные".
Два источника сообщили, что ранее не сообщавшиеся новые дизайн и технологии производства Tesla означали, что компания может разработать автомобиль с нуля за 18-24 месяца, в то время как большинству конкурентов в настоящее время требуется от трех до четырех лет.
Пять человек сказали, что единая большая рама, объединяющая переднюю и заднюю секции со средней частью днища, где находится аккумулятор, может быть использована в небольшом электромобиле Tesla, который компания планирует выпустить по цене 25 000 долларов к середине десятилетия.
Ожидалось, что Tesla примет решение о том, следует ли отливать платформу целиком, уже в этом месяце, сообщили три источника, хотя, даже если они будут настаивать, конечный продукт может измениться в процессе проверки дизайна.
Ни Тесла, ни Маск не ответили на вопросы Reuters по поводу этой истории.
3D-печать и песок
Прорыв, которого добилась Tesla, основан на том, как разрабатываются и тестируются для массового производства гигантские формы для таких крупных деталей, а также на том, как в отливках могут использоваться полые подрамники с внутренними ребрами жесткости для снижения веса и повышения ударопрочности.
По словам пяти человек, в обоих случаях инновации, разработанные специалистами по дизайну и литью в Великобритании, Германии, Японии и Соединенных Штатах, включают 3D-печать и промышленный песок. Все они говорили с агентством Reuters на условиях анонимности, поскольку они не уполномочены общаться со средствами массовой информации.
До сих пор автопроизводители уклонялись от отливки все более крупных конструкций из-за "дилеммы Gigacasting": создание пресс-форм для изготовления деталей площадью 1,5 квадратных метра и более повышает эффективность, но является дорогостоящим и сопряжено с множеством рисков.
По словам одного специалиста по литью, после изготовления большой металлической формы для испытаний изменения в механической обработке в процессе проектирования могут обойтись в 100 000 долларов за единицу, а полная переделка формы может обойтись в 1,5 миллиона долларов. Другой сказал, что весь процесс проектирования большой металлической формы обычно обходится примерно в 4 миллиона долларов.
Автопроизводители сочли это непомерно дорогим - особенно с учетом того, что дизайн может потребовать полдюжины изменений или даже больше, чтобы получить идеальную матрицу с точки зрения шума и вибрации, подгонки и отделки, эргономики и ударопрочности, сообщили источники.
Но видение Маска с самого начала состояло в том, чтобы найти способ отлить нижнюю часть кузова целиком, несмотря на риски, сообщили источники.
Чтобы преодолеть препятствия, Tesla обратилась к фирмам, которые изготавливают тестовые формы из промышленного песка с помощью 3D-принтеров. Используя файл цифрового дизайна, принтеры, известные как струи связующего (binder jets), наносят жидкое связующее вещество на тонкий слой песка и постепенно, слой за слоем, создают форму, в которой можно отливать расплавленные сплавы под давлением.
Согласно одному источнику, стоимость процесса проверки конструкции при литье в песчаную форму, даже при наличии нескольких версий, минимальна - всего 3% от стоимости аналогичного процесса с металлическим прототипом.
Это означает, что Tesla может настраивать прототипы столько раз, сколько необходимо, перепечатывая новый за считанные часы с помощью машин таких компаний, как Desktop Metal и ее подразделения ExOne.
По словам двух источников, цикл проверки конструкции с использованием литья в песчаную форму занимает всего два-три месяца, по сравнению с периодом от шести месяцев до года для прототипов металлических форм.
Сплавы, изготовленные по индивидуальному заказу
Подрамники в нижней части кузова автомобиля обычно полые, чтобы снизить вес и повысить ударопрочность. На данный момент они изготавливаются путем штамповки и сварки нескольких деталей вместе, оставляя пустоту посередине.
Чтобы отлить подрамники с углублениями в рамках одной гигантской отливки, Tesla планирует поместить твердые песчаные стержни, напечатанные с помощью binder jets, в общую форму. Как только деталь отлита, песок удаляется, чтобы оставить пустоты.
Но, несмотря на большую гибкость, достигнутую как в процессе проектирования, так и в сложности больших рам, оставалось преодолеть еще одно серьезное препятствие.
Алюминиевые сплавы, используемые для изготовления отливок, по-разному вели себя в песчаных и металлических формах и часто не соответствовали критериям Tesla по ударопрочности и другим характеристикам.
По словам трех источников, специалисты по литью преодолели это, разработав специальные сплавы, отладив процесс охлаждения расплавленного сплава, а также разработав послепроизводственную термообработку. И как только Tesla будет довольна прототипом пресс-формы, она сможет инвестировать в готовую металлическую форму для массового производства.
Источники сообщили, что готовящийся к выпуску небольшой автомобиль Tesla предоставил компании прекрасную возможность собрать платформу EV в единое целое, главным образом потому, что его днище проще в производстве.
Небольшие автомобили, которые разрабатывает Tesla – один для личного пользования, а другой для роботакси, – не имеют большого "свеса" спереди и сзади, так как капот или задний багажник невелики.
"В некотором смысле это похоже на лодку, батарейный отсек с маленькими крылышками, прикрепленными к обоим концам. Было бы разумно сделать это цельным", - сказал один источник.
Однако источники сообщили, что Tesla все еще должна была принять решение о том, какой тип гигапресса использовать, если она решит отлить нижнюю часть кузова целиком - и этот выбор также будет определять, насколько сложной будет рама автомобиля.
Чтобы быстро штамповать такие крупные детали кузова, люди сказали, что Tesla понадобятся новые гигапрессы большего размера с огромной прижимной силой в 16 000 тонн и более, которые будут стоить дорого и, возможно, потребуют более крупных заводских зданий.
Однако три из пяти источников сообщили, что одна из проблем с прессами, использующими высокую мощность зажима, заключалась в том, что они не могли вместить напечатанные на 3D-принтере песчаные стержни, необходимые для изготовления полых подрамников.
Люди сказали, что Tesla могла бы решить эти препятствия, используя другой тип пресса, в который можно медленно впрыскивать расплавленный сплав - метод, который позволяет получать отливки более высокого качества и вмещать песчаные стержни.
Но этот процесс занимает больше времени.
«Tesla по-прежнему может выбрать высокое давление для повышения производительности или же выбрать медленное впрыскивание сплава для обеспечения качества и универсальности», — сказал один из собеседников. «На данный момент вероятность выбора того или иного решения сродни подбрасыванию монеты».
Подготовлено ProFinance.Ru по материалам Thomson Reuters
MarketSnapshot - Новости ProFinance.Ru и события рынка в Telegram
По теме:
Аналитики: Tesla достигнет рекордных квартальных продаж в Китае, несмотря на сокращение доли рынка
