Reuters sembra avere ottime fonti interne a Tesla. In un rapporto del 14 settembre 2023, si legge che non meno di 5 persone hanno riferito che l'azienda si sta avvicinando all'obiettivo di fondere il sottoscocca delle sue auto in un unico pezzo. La pressofusione è fondamentalmente un processo abbastanza semplice. Si crea uno stampo, lo si riempie di metallo fuso, lo si lascia raffreddare, si rimuove lo stampo e voilà! Auto istantanea. Funziona bene se si realizzano macchinine Tinkertoys o Matchbox, ma è estremamente difficile se si cerca di utilizzarlo per realizzare veicoli a grandezza naturale.
I carri Conestoga venivano costruiti su telai in legno. Anche le prime automobili utilizzavano telai in legno. Quando Henry Ford creò la prima catena di montaggio, la norma era costruire veicoli su un telaio a longheroni: due rotaie di ferro legate tra loro da traverse. La prima auto di serie con scocca monoscocca fu la Citroën Traction Avant nel 1934, seguita dalla Chrysler Airflow l'anno successivo.
Le auto monoscocca non hanno telaio sottostante. Invece, la carrozzeria metallica è sagomata e realizzata in modo tale da supportare il peso della trasmissione e proteggere gli occupanti in caso di incidente. A partire dagli anni '50, le case automobilistiche, stimolate dalle innovazioni produttive introdotte da aziende giapponesi come Honda e Toyota, passarono alla produzione di auto monoscocca a trazione anteriore.
L'intero gruppo propulsore, completo di motore, trasmissione, differenziale, alberi di trasmissione, montanti e freni, è stato installato su una piattaforma separata, sollevata dal basso sulla linea di montaggio, anziché inserire motore e trasmissione dall'alto come avveniva per le auto costruite su telaio. Il motivo di questa modifica? Tempi di assemblaggio più rapidi, che hanno portato a una riduzione dei costi unitari di produzione.
Per lungo tempo, la tecnologia monoscocca è stata preferita per le cosiddette auto economiche, mentre i telai a longheroni e traverse erano la scelta preferita per berline e station wagon più grandi. Esistevano anche alcuni ibridi, ovvero auto con longheroni anteriori imbullonati a un abitacolo monoscocca. La Chevrolet Nova e la MGB furono esempi di questa tendenza, che non durò a lungo.
Tesla passa alla fusione ad alta pressione
Tesla, che ha preso l'abitudine di rivoluzionare il modo in cui vengono prodotte le automobili, ha iniziato a sperimentare la fusione ad alta pressione diversi anni fa. Inizialmente si è concentrata sulla realizzazione della struttura posteriore. Quando ha ottenuto buoni risultati, è passata alla realizzazione della struttura anteriore. Ora, secondo alcune fonti, Tesla si sta concentrando sulla fusione a pressione delle sezioni anteriore, centrale e posteriore, il tutto in un'unica operazione.
Perché? Perché le tecniche di produzione tradizionali utilizzano fino a 400 singoli pezzi stampati che devono poi essere saldati, imbullonati, avvitati o incollati insieme per creare una struttura monoscocca completa. Se Tesla riuscisse a farlo bene, i suoi costi di produzione potrebbero essere ridotti fino al 50%. Questo, a sua volta, metterebbe un'enorme pressione su tutti gli altri produttori, che dovrebbero reagire o trovarsi nell'impossibilità di competere.
Inutile dire che questi produttori si sentono maltrattati da ogni parte, mentre gli arroganti lavoratori sindacalizzati bussano ai cancelli e pretendono una fetta maggiore dei profitti ancora guadagnati.
Terry Woychowsk, che ha lavorato alla General Motors per 30 anni, se ne intende di produzione automobilistica. Ora è presidente della società di ingegneria statunitense Caresoft Global. Ha dichiarato a Reuters che se Tesla riuscisse a realizzare in gigacast la maggior parte del sottoscocca di un veicolo elettrico, stravolgerebbe ulteriormente il modo in cui le auto vengono progettate e prodotte. "È un facilitatore sotto steroidi. Ha un'enorme implicazione per il settore, ma è un compito molto impegnativo. I getti sono molto difficili da realizzare, soprattutto quelli più grandi e complessi".
Due fonti hanno affermato che le nuove tecniche di progettazione e produzione di Tesla consentono all'azienda di sviluppare un'auto da zero in 18-24 mesi, mentre la maggior parte dei concorrenti attualmente impiega dai tre ai quattro anni. Un unico telaio di grandi dimensioni, che combina le sezioni anteriore e posteriore con il sottoscocca centrale dove è alloggiata la batteria, potrebbe essere utilizzato per produrre una nuova auto elettrica più piccola, venduta al dettaglio a circa 25.000 dollari. Tesla dovrebbe decidere se pressofondere una piattaforma monoblocco già questo mese, hanno affermato tre fonti.
Sfide significative future
Una delle maggiori sfide per Tesla nell'utilizzo di fusioni ad alta pressione è la progettazione di telai ausiliari cavi, ma dotati delle nervature interne necessarie per dissipare le forze che si verificano durante gli urti. Le fonti affermano che le innovazioni apportate da specialisti di progettazione e fusione in Gran Bretagna, Germania, Giappone e Stati Uniti si avvalgono della stampa 3D e della sabbia industriale.
Realizzare gli stampi necessari per la fusione ad alta pressione di componenti di grandi dimensioni può essere piuttosto costoso e comporta rischi considerevoli. Una volta realizzato un grande stampo di prova in metallo, le modifiche meccaniche durante la progettazione potrebbero costare 100.000 dollari a pezzo, mentre rifare completamente lo stampo potrebbe arrivare a 1,5 milioni di dollari, secondo uno specialista di fusione. Un altro ha affermato che l'intero processo di progettazione di uno stampo in metallo di grandi dimensioni costerebbe in genere circa 4 milioni di dollari.
Molte case automobilistiche hanno ritenuto che i costi e i rischi fossero troppo elevati, soprattutto perché un progetto potrebbe richiedere una mezza dozzina o più di modifiche per ottenere uno stampo perfetto dal punto di vista di rumore e vibrazioni, adattamento e finitura, ergonomia e resistenza agli urti. Ma il rischio è qualcosa che raramente preoccupa Elon Musk, che è stato il primo a far volare i razzi all'indietro.
Sabbia industriale e stampa 3D
Tesla si sarebbe rivolta ad aziende che realizzano stampi di prova in sabbia industriale con stampanti 3D. Utilizzando un file di progettazione digitale, le stampanti note come binder jet depositano un legante liquido su un sottile strato di sabbia e costruiscono gradualmente uno stampo, strato per strato, in grado di pressofondere leghe fuse. Secondo una fonte, il costo del processo di convalida del progetto con fusione in sabbia è circa il 3% rispetto a quello di un prototipo in metallo.
Ciò significa che Tesla può modificare i prototipi tutte le volte che è necessario, ristampandone uno nuovo in poche ore utilizzando macchinari di aziende come Desktop Metal e la sua unità ExOne. Il ciclo di convalida del progetto tramite fusione in sabbia richiede solo due o tre mesi, hanno affermato due fonti, rispetto ai sei mesi o un anno necessari per uno stampo in metallo.
Nonostante questa maggiore flessibilità, tuttavia, c'era ancora un ostacolo importante da superare prima di poter realizzare fusioni su larga scala con successo. Le leghe di alluminio utilizzate per produrre le fusioni si comportano in modo diverso negli stampi in sabbia rispetto a quelli in metallo. I primi prototipi spesso non soddisfacevano le specifiche di Tesla.
Gli specialisti della fusione hanno superato questo ostacolo formulando leghe speciali, perfezionando il processo di raffreddamento della lega fusa e ideando un trattamento termico post-produzione, hanno affermato tre fonti. Una volta che Tesla sarà soddisfatta del prototipo dello stampo in sabbia, potrà investire in uno stampo in metallo definitivo per la produzione in serie.
Le fonti affermano che la prossima piccola auto/robotaxi di Tesla ha offerto l'opportunità perfetta per realizzare una piattaforma elettrica in un unico pezzo, principalmente perché il suo sottoscocca è più semplice. Le auto piccole non hanno un grande "sbalzo" anteriore e posteriore. "È come una barca, in un certo senso, un vano batteria con piccole ali attaccate a entrambe le estremità. Sarebbe sensato realizzarla in un unico pezzo", ha detto una persona.
Le fonti affermano che Tesla deve ancora decidere quale tipo di pressa utilizzare se deciderà di fondere il sottoscocca in un unico pezzo. Per produrre rapidamente componenti di grandi dimensioni saranno necessarie macchine di fusione più grandi, con una capacità di serraggio di 16.000 tonnellate o più. Macchine di questo tipo saranno costose e potrebbero richiedere capannoni più grandi.
Le presse con elevata potenza di serraggio non possono accogliere le anime in sabbia stampate in 3D necessarie per realizzare sottotelai cavi. Per risolvere questo problema, Tesla sta utilizzando un diverso tipo di pressa in cui la lega fusa può essere iniettata lentamente, un metodo che tende a produrre getti di qualità superiore e può accogliere le anime in sabbia.
Il problema è che questo processo richiede più tempo. "Tesla potrebbe comunque scegliere l'alta pressione per la produttività, oppure l'iniezione lenta della lega per qualità e versatilità", ha detto uno dei presenti. "A questo punto, è ancora un lancio di moneta."
Da asporto
Qualunque decisione prenda Tesla, avrà implicazioni che si ripercuoteranno sull'intero settore automobilistico mondiale. Tesla, nonostante i significativi tagli ai prezzi, continua a produrre auto elettriche con profitto, cosa che le case automobilistiche tradizionali trovano estremamente difficile da fare.
Se Tesla riuscisse a ridurre significativamente i costi di produzione utilizzando fusioni ad alta pressione, quelle aziende si troverebbero sottoposte a una pressione economica ancora maggiore. Non è difficile immaginare cosa sia successo a Kodak e Nokia. Dove questo porterebbe l'economia mondiale e tutti i lavoratori che attualmente producono auto convenzionali, nessuno lo sa.
Fonte:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Autore: Steve Hanley
A cura di May Jiang di MAT Aluminum
Data di pubblicazione: 05-06-2024
