Компания Tesla (TSLA.O) объединила ряд инноваций, чтобы достичь технологического прорыва, который может изменить способ производства электромобилей и помочь Илону Маску в его стремлении сократить производственные затраты вдвое. Об этом сообщили пять человек, знакомых с ходом работ, передает Bizmedia.kz.
Tesla стала пионером в использовании огромных прессов с давлением смыкания от 6 до 9 тысяч тонн для формовки передней и задней частей конструкции Model Y в процессе «гигалитья». Это позволило снизить себестоимость производства и заставило конкурентов пытаться догнать ее.
По словам источников, Tesla стремится расширить свое преимущество, разрабатывая инновационную технологию, которая позволит отливать почти всю сложную конструкцию днища электромобиля одним куском, вместо использования 400 деталей, как это делается в обычных автомобилях.
Это новаторство является основой стратегии «бескомплектного» производства Tesla, о которой глава компании Маск заявил в марте. Она является ключевым элементом плана компании по выпуску десятков миллионов более доступных электромобилей в ближайшее десятилетие с получением прибыли.
В то время как Tesla заявила, что ее модель «без коробки» предполагает одновременное производство крупных узлов автомобиля и их последующее соединение, размер и состав модульных блоков пока остаются предметом спекуляций.
Терри Войчовски, президент американской инжиниринговой компании Caresoft Global, считает, что если Tesla сможет гигакастомизировать большую часть нижней части электромобиля, это может радикально изменить подход к проектированию и производству автомобилей.
«Это инструмент на стероидах. Он имеет огромное значение для отрасли, но это очень сложная задача», — сказал Войчовски, который более 30 лет работал в американской автомобильной компании GM (GM.N). «Отливка очень трудна, особенно в случае крупных и сложных изделий».
Два источника сообщили, что Новые технологии проектирования и производства, о которых раньше не сообщалось, позволяют Tesla разрабатывать автомобили с нуля за 18-24 месяца, в то время как большинство конкурентов требуется от трех до четырех лет.
По словам пяти человек, единая большая рама, объединяющая переднюю и заднюю части, а также среднюю часть кузова, где размещается аккумулятор, может быть использована в малолитражном электромобиле Tesla, который компания планирует выпустить к середине 2020-х годов по цене $25,000.
Тремя источниками было подтверждено, что Tesla планирует принять решение о применении литья под давлением в этом месяце, но даже в случае положительного решения конечный продукт может претерпеть изменения в процессе проверки конструкции. Ни Tesla, ни Маск не ответили на вопросы Reuters, связанные с этой статьей.
3D-ПЕЧАТЬ И ПЕСОК
Прорыв, достигнутый Tesla, заключается в способе разработки и тестирования гигантских форм для серийного производства крупных деталей. Также внедрено использование полых подрамников с внутренними ребрами жесткости для снижения веса и повышения устойчивости при столкновении.
По словам специалистов из Великобритании, Германии, Японии и США, в обоих случаях инновации предполагают использование 3D-печати и промышленного песка. Они разработали новые подходы к созданию форм для изготовления деталей площадью 1,5 м и более, решая таким образом дилемму гигакаста.
Ранее автопроизводители сталкивались с проблемой высокой стоимости и рисками при создании больших металлических форм. Изменения в конструкции в процессе проектирования могли обходиться в 100 тыс. долларов. Весь процесс проектирования крупногабаритной металлической формы обычно стоил около 4 млн долларов.
Однако, благодаря новым методам, автопроизводители могут достичь идеальной формы деталей, учитывая шум, вибрацию, посадку, отделку, эргономику и устойчивость при столкновении. Это требует внесения полдюжины или более изменений, но приемлемой ценой для производителей.
С самого начала Илон Маск планировал найти способ создания автомобильных днищ из единой конструкции, несмотря на риски, как говорят источники. Для решения этой задачи Tesla обратилась к компаниям, использующим 3D-принтеры для создания тестовых форм из промышленного песка.
С помощью цифрового файла проекта, принтеры, известные как струйные установки, наносят жидкое связующее вещество на тонкий слой песка и постепенно создают форму, добавляя слой за слоем, в которую можно затем заливать расплавленные сплавы.
По словам одного из источников, стоимость проверки дизайна с помощью литья в песчаную форму составляет всего 3% от стоимости аналогичного процесса с использованием металлического прототипа, даже при наличии нескольких версий.
Это означает, что Tesla может вносить необходимые изменения в прототипы столько раз, сколько потребуется, печатая новый прототип за считанные часы с помощью машин, предоставляемых компаниями, такими как Desktop Metal (DM.N) и ее подразделение ExOne.
По словам двух источников, цикл проверки конструкции при использовании литья в песчаные формы занимает всего два-три месяца, в то время как изготовление прототипов в металлических формах может занять от шести месяцев до года.
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СПЛАВЫ
Подрамники автомобиля, как правило, имеют полую конструкцию в днище для снижения веса и повышения устойчивости при авариях. На сегодняшний день они изготавливаются путем штамповки и сварки нескольких деталей, оставляя пустоту внутри.
Tesla планирует использовать новый метод изготовления подрамников, чтобы создавать их с пустотами внутри, при помощи специальных твердых песчаных стержней, созданных с использованием связующего вещества. После литья изделия, песок удаляется, оставляя пустоты.
Однако, помимо преодоления сложностей в проектировании и создании больших каркасов, существовала еще одна серьезная проблема. Различные алюминиевые сплавы, используемые для литья, вели себя по-разному в песчаных и металлических формах и не всегда соответствовали требованиям Tesla по аварийной устойчивости и другим характеристикам.
После исследования и разработки специальных сплавов, оптимизации процесса охлаждения расплава и внедрения послелитейной термообработки, специалисты по литью смогли решить эту проблему. Когда Tesla будет удовлетворена прототипом пресс-формы, они смогут инвестировать в создание окончательной металлической формы для серийного производства.
Согласно источникам, готовящийся к выпуску малолитражный автомобиль Tesla предоставляет прекрасную возможность для литья цельного куска платформы EV, особенно благодаря простоте его днища.
Компания Tesla разрабатывает небольшие автомобили: один для личного пользования, а другой в качестве роботакси. Они отличаются от классических моделей тем, что не имеют большого «свеса» спереди и сзади, так как капот и задний багажник практически отсутствуют.
Один из собеседников сравнил эти автомобили с лодкой — поддон для батарей с небольшими крыльями на обоих концах. Логичным решением было бы объединить все эти элементы в единое целое. Однако, Tesla все еще должна определиться с выбором гигапресса для отливки днища автомобиля. Этот выбор также будет влиять на сложность конструкции кузова.
Для быстрого производства таких крупных деталей Tesla потребуются новые гигапрессы с большей силой сжатия (16 000 тонн и более), что потребует значительных затрат. Более того, может потребоваться строительство более крупных заводских зданий.
Одной из проблем с гигапрессами большой силы сжатия является то, что они не могут использовать 3D-печатные песчаные стержни, необходимые для создания полых подрамников. Однако Tesla может решить эту проблему, используя другой тип пресса, в котором расплавленный сплав впрыскивается медленно. Этот метод обычно обеспечивает более высокое качество отливок и позволяет использовать песчаные сердечники.
Однако этот процесс требует больше времени. Один из собеседников отметил, что Tesla все еще может выбирать между высоким давлением для повышения производительности и медленным впрыскиванием сплава для улучшения качества и универсальности. Он также добавил, что в настоящее время этот вопрос еще не решен.
