Tesla ha raggiunto un significativo passo avanti tecnologico che potrebbe rivoluzionare il suo processo di produzione di veicoli elettrici (EV). Ora, l’azienda è quasi pronta per la pressofusione – o gigacastCOME Elon Musk lo chiama – quasi il intero sottoscocca dei suoi veicoli elettrici come un unico pezzo.
La Gigafactory di Tesla a Berlino. Le apparecchiature di gigacasting sono già utilizzate negli stabilimenti della principale casa automobilistica. Credito immagine: Stephan Lechner via FlickrCC BY 2.0
Tesla originariamente introdusse il concetto di “gigacasting” utilizzando presse massicce con pressioni di chiusura comprese tra 6.000 e 9.000 tonnellate per modellare le strutture anteriore e posteriore della sua Model Y. Questo approccio innovativo ridusse sostanzialmente i costi di produzione, mettendo altre case automobilistiche in una corsa per accaparrarsi su.
Per consolidare ulteriormente il proprio vantaggio, Tesla è ora sull’orlo di uno sviluppo rivoluzionario che consentirebbe la pressofusione di quasi l’intero complesso sottoscocca di un veicolo elettrico come un unico pezzo. Ciò è in netto contrasto con le auto tradizionali, che richiedono circa 400 parti singole per il sottoscocca.
Questo gigacast la competenza costituisce una componente fondamentale della strategia di produzione “unboxed” di Tesla, svelata dal CEO Elon Musk a marzo. Si tratta di una pietra angolare del piano di Musk di produrre decine di milioni di veicoli elettrici più convenienti nel prossimo decennio, pur mantenendo la redditività.
Elon Musk. Credito immagine: NASA/Aubrey Gemignani
Sebbene Tesla abbia rivelato che il suo modello unboxed prevede la creazione simultanea di sottoassiemi significativi di un’auto e il successivo assemblaggio insieme, le specifiche precise e la composizione di questi blocchi modulari rimangono oggetto di speculazione.
Secondo le fonti, le tecniche di progettazione e produzione di Tesla precedentemente non divulgate consentirebbero all’azienda di sviluppare un’auto da zero entro 18-24 mesi, un periodo di tempo significativamente più breve rispetto alla maggior parte dei concorrenti, che in genere richiedono tre o quattro anni per lo stesso compito.
Un unico, grande telaio, che comprende sia la sezione anteriore che quella posteriore insieme al sottoscocca centrale che ospita la batteria, potrebbe essere potenzialmente impiegato nel veicolo elettrico compatto (EV) di Tesla. L’obiettivo di Tesla è lanciare questo veicolo con un prezzo di $ 25.000 entro la metà degli anni ’20.
Si prevedeva che Tesla prendesse una decisione riguardo alla possibilità di pressofondere l’intera piattaforma già questo mese.
Tesla Model 3, variante Performance (2022). Credito immagine: Bryan Boatright tramite Unsplash, licenza gratuita
Gigacasting: design di produzione unico
La svolta raggiunta da Tesla ruota attorno al modo in cui gli stampi per un componente così importante vengono progettati e testati per la produzione di massa. Prevede inoltre l’integrazione di sottotelai cavi con nervature interne per ridurre il peso e migliorare la sicurezza in caso di incidente.
In entrambi i casi, le innovazioni sono state sviluppate da esperti di progettazione e fusione negli Stati Uniti, Gran Bretagna, Germania e Giappone. Implicano l’uso della stampa 3D e della sabbia industriale.
Storicamente, le case automobilistiche sono state riluttanti a lanciare strutture sempre più grandi a causa del “dilemma gigacast”. La creazione di stampi per parti di 1,5 metri quadrati o più può aumentare l’efficienza, ma è costosa e comporta numerosi rischi.
Una volta creato uno stampo di prova in metallo di grandi dimensioni, apportare modifiche alla lavorazione durante il processo di progettazione può costare fino a 100.000 dollari per modifica e rifare completamente lo stampo può ammontare a 1,5 milioni di dollari. L’intero processo di progettazione di uno stampo metallico di grandi dimensioni costa in genere circa 4 milioni di dollari.
Questa spesa ha scoraggiato le case automobilistiche, soprattutto considerando che un progetto potrebbe richiedere molteplici aggiustamenti per ottenere il risultato desiderato in termini di rumore e vibrazioni, adattamento e finitura, ergonomia e sicurezza in caso di incidente.
Tuttavia, la visione di Elon Musk fin dall’inizio era quella di trovare un modo per fondere l’intero sottoscocca in un unico pezzo, nonostante le sfide.
Pressa Giga Idra OL 6100 CS personalizzata Tesla, con spazio per stampi per pressofusione, tra i piani e ginocchiere di compressione mobili. Credito immagine: Gabeincal via WikimediaCC BY 3.0
La visione di Musk per Gigacasting
Per superare questi ostacoli, Tesla ha collaborato con aziende che utilizzano stampanti 3D per creare stampi di prova dalla sabbia industriale. Utilizzando un file di progettazione digitale, queste stampanti, note come binder jet, applicano un legante liquido su un sottile strato di sabbia e costruiscono gradualmente uno stampo, strato dopo strato, in grado di fondere leghe fuse.
Il costo del processo di validazione del progetto con la fusione in sabbia, anche con più iterazioni, è minimo: appena il 3% del costo di fare lo stesso con un prototipo in metallo. Ciò significa che con il gigacasting Tesla può apportare numerose modifiche ai prototipi secondo necessità, stampandone rapidamente di nuovi in poche ore.
Secondo due fonti, il ciclo di convalida del progetto utilizzando la fusione in sabbia è notevolmente più breve, richiedendo solo due o tre mesi, rispetto ai sei mesi o un anno spesso richiesti per i prototipi di stampi in metallo.
Nella tipica costruzione del sottoscocca di un’auto, i sottotelai sono progettati con cavità per ridurre il peso e migliorare la sicurezza in caso di incidente. Attualmente, questi sottotelai sono realizzati stampando e saldando insieme più componenti, lasciando uno spazio vuoto all’interno.
Per ottenere la fusione di sottotelai con sezioni cave come parte di un unico processo di gigacasting, Tesla intende incorporare nuclei di sabbia solida, prodotti dai getti di legante, nello stampo complessivo. Una volta completata la fusione, le anime di sabbia vengono rimosse, lasciando dietro di sé le sezioni cave.
Nonostante la maggiore flessibilità raggiunta sia nella fase di progettazione che nella complessità dei telai di grandi dimensioni, rimaneva una sfida significativa da affrontare.
Le leghe di alluminio utilizzate per la gigacasting si sono comportate diversamente negli stampi in sabbia rispetto agli stampi in metallo, spesso non riuscendo a soddisfare i requisiti di Tesla in termini di resistenza agli urti e altri attributi prestazionali.
Per superare questa sfida, gli specialisti della fusione hanno sviluppato leghe speciali, perfezionato il processo di raffreddamento per le leghe fuse e introdotto trattamenti termici post-produzione. Una volta che Tesla sarà soddisfatta dello stampo prototipo, potrà procedere a investire in uno stampo metallico finale per la produzione di massa.
Tuttavia, le fonti hanno notato che Tesla doveva ancora determinare il tipo di gigapress da utilizzare se avesse deciso di fondere l’intero sottoscocca come un unico pezzo. Questa scelta influenzerebbe anche la complessità del telaio del veicolo.
Per produrre in modo efficiente componenti della carrozzeria così grandi utilizzando la gigacasting, Tesla richiederebbe gigapress più grandi con forze di serraggio notevoli, superiori a 16.000 tonnellate o più. Ciò comporterebbe un costo significativo e potrebbe richiedere strutture di fabbrica più grandi.
Scritto da Alius Noreika
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
