टेस्ला कडे परिपूर्ण वन-पीस कास्टिंग तंत्रज्ञान असू शकते

रॉयटर्सकडे टेस्लामध्ये खोलवर उत्कृष्ट स्रोत असल्याचे दिसते. 14 सप्टेंबर 2023 रोजीच्या एका अहवालात असे म्हटले आहे की 5 पेक्षा कमी लोकांनी हे सांगितले आहे की कंपनी आपल्या कारच्या अंडरबॉडी एका तुकड्यात टाकण्याच्या आपल्या ध्येयाच्या जवळ येत आहे. डाय कास्टिंग ही मुळात बऱ्यापैकी सोपी प्रक्रिया आहे. एक साचा तयार करा, वितळलेल्या धातूने भरा, ते थंड होऊ द्या, साचा काढून टाका आणि व्हॉइला! झटपट कार. जर तुम्ही टिंकरटॉय किंवा मॅचबॉक्स कार बनवत असाल तर ते चांगले कार्य करते, परंतु जर तुम्ही पूर्ण आकाराची वाहने बनवण्यासाठी तिचा वापर करण्याचा प्रयत्न केला तर ते खूप कठीण आहे.

कोनेस्टोगा वॅगन्स लाकडापासून बनवलेल्या फ्रेमच्या वर बांधल्या गेल्या. सुरुवातीच्या मोटारींमध्येही लाकडी चौकटी वापरल्या जात होत्या. जेव्हा हेन्री फोर्डने पहिली असेंब्ली लाईन तयार केली तेव्हा शिडीच्या चौकटीवर वाहने बांधणे हे सर्वसामान्य प्रमाण होते - क्रॉस तुकड्यांसह दोन लोखंडी रेल जोडलेले. पहिली युनिबॉडी उत्पादन कार 1934 मध्ये सिट्रोएन ट्रॅक्शन अवांत होती, त्यानंतर पुढील वर्षी क्रिस्लर एअरफ्लो आली.

युनिबॉडी कारच्या खाली फ्रेम नसते. त्याऐवजी, मेटल बॉडी अशा प्रकारे आकारली जाते आणि तयार केली जाते की ते ड्राईव्हट्रेनच्या वजनाला आधार देऊ शकते आणि अपघात झाल्यास रहिवाशांचे संरक्षण करू शकते. 1950 च्या दशकाच्या सुरूवातीस, होंडा आणि टोयोटा सारख्या जपानी कंपन्यांनी निर्माण केलेल्या नवकल्पनांना चालना देऊन मोटार उत्पादकांनी फ्रंट-व्हील ड्राइव्हसह युनिबॉडी कार बनविण्यास सुरुवात केली.

संपूर्ण पॉवरट्रेन, इंजिन, ट्रान्समिशन, डिफरेंशियल, ड्राईव्हशाफ्ट्स, स्ट्रट्स आणि ब्रेक्ससह पूर्ण, एका वेगळ्या प्लॅटफॉर्मवर स्थापित केली गेली होती जी असेंबली लाईनवर खालीून जागी उचलली गेली होती, इंजिन खाली टाकण्याऐवजी आणि ट्रान्समिशन वरच्या मार्गाने. फ्रेमवर बांधलेल्या कारसाठी केले होते. बदलाचे कारण? जलद असेंब्ली वेळा ज्यामुळे उत्पादनाचा युनिट खर्च कमी झाला.

बर्याच काळापासून, तथाकथित इकॉनॉमी कारसाठी युनिबॉडी तंत्रज्ञानाला प्राधान्य दिले जात होते तर मोठ्या सेडान आणि वॅगनसाठी शिडीच्या फ्रेमची निवड होती. त्यात काही संकरीत मिसळलेले होते — समोर फ्रेम रेल असलेल्या गाड्या एका युनिबॉडी पॅसेंजर कंपार्टमेंटला जोडलेल्या होत्या. चेवी नोव्हा आणि MGB ही या प्रवृत्तीची उदाहरणे होती, जी फार काळ टिकली नाही.

टेस्ला उच्च दाब कास्टिंगसाठी पिव्होट्स

टेस्ला, ज्याने मोटारगाड्या कशा बनवल्या जातात त्यामध्ये व्यत्यय आणण्याची सवय लावली आहे, अनेक वर्षांपूर्वी उच्च दाब कास्टिंगचा प्रयोग सुरू केला. प्रथम मागील रचना बनविण्यावर लक्ष केंद्रित केले. जेव्हा ते योग्य झाले, तेव्हा ते पुढची रचना बनवण्याकडे वळले. आता, सूत्रांनी दिलेल्या माहितीनुसार, टेस्ला एकाच ऑपरेशनमध्ये समोर, मध्यभागी आणि मागील भागांवर दबाव टाकण्यावर लक्ष केंद्रित करत आहे.

का? कारण पारंपारिक उत्पादन तंत्र 400 पर्यंत वैयक्तिक स्टॅम्पिंग वापरतात ज्यांना नंतर वेल्डेड, बोल्ट, स्क्रू किंवा संपूर्ण युनिबॉडी स्ट्रक्चर तयार करण्यासाठी एकत्र चिकटवावे लागते. जर टेस्लाला हा अधिकार मिळाला तर त्याच्या उत्पादन खर्चात 50 टक्क्यांपर्यंत कपात केली जाऊ शकते. यामुळे, प्रत्येक इतर निर्मात्यावर प्रतिसाद देण्यासाठी प्रचंड दबाव येईल किंवा ते स्वतःला स्पर्धा करू शकत नाहीत.

हे सांगता येत नाही की त्या उत्पादकांना सर्व बाजूंनी त्रास होत आहे कारण युनियनचे कामगार गेटवर धडकत आहेत आणि अजूनही जे काही नफा कमावला जात आहे त्याच्या मोठ्या तुकड्याची मागणी करत आहेत.

जनरल मोटर्समध्ये 3 दशके काम करणाऱ्या टेरी वॉयचॉस्क यांना ऑटोमोबाईल्सच्या निर्मितीबद्दल एक-दोन गोष्टी माहित आहेत. ते आता अमेरिकेतील अभियांत्रिकी कंपनी केअरसॉफ्ट ग्लोबलचे अध्यक्ष आहेत. तो रॉयटर्सला सांगतो की जर टेस्लाने EV च्या अंडरबॉडीचा बहुतेक भाग गिगाकास्ट केला तर ते कार डिझाइन आणि बनवण्याच्या पद्धतीमध्ये व्यत्यय आणेल. “हे स्टिरॉइड्सवर सक्षम करणारे आहे. त्याचा उद्योगासाठी खूप मोठा परिणाम आहे, परंतु हे एक अतिशय आव्हानात्मक काम आहे. कास्टिंग करणे खूप कठीण आहे, विशेषत: मोठे आणि अधिक क्लिष्ट."

दोन सूत्रांनी सांगितले की टेस्लाच्या नवीन डिझाइन आणि उत्पादन तंत्राचा अर्थ असा आहे की कंपनी 18 ते 24 महिन्यांत जमिनीपासून एक कार विकसित करू शकते, तर बहुतेक प्रतिस्पर्ध्यांना सध्या तीन ते चार वर्षे लागू शकतात. एकच मोठी फ्रेम — ज्यामध्ये बॅटरी ठेवली आहे त्या मधल्या अंडरबॉडीसह पुढील आणि मागील भाग एकत्र करून — सुमारे $25,000 किरकोळ किरकोळ असलेली नवीन, लहान इलेक्ट्रिक कार तयार करण्यासाठी वापरली जाऊ शकते. टेस्लाने या महिन्यात लवकरच वन-पीस प्लॅटफॉर्म कास्ट करायचा की नाही हे ठरवणे अपेक्षित होते, तीन सूत्रांनी सांगितले.

पुढे महत्त्वाची आव्हाने आहेत

उच्च दाबाच्या कास्टिंगचा वापर करताना टेस्लासाठी सर्वात मोठे आव्हान म्हणजे सबफ्रेम डिझाइन करणे जे पोकळ आहेत परंतु क्रॅशच्या वेळी उद्भवणाऱ्या शक्तींचा विघटन करण्यास सक्षम बनवण्यासाठी आवश्यक अंतर्गत रिब्स आहेत. ब्रिटन, जर्मनी, जपान आणि युनायटेड स्टेट्समधील डिझाईन आणि कास्टिंग तज्ञांद्वारे नवकल्पना 3D प्रिंटिंग आणि औद्योगिक वाळूचा वापर केल्याचा दावा स्त्रोतांनी केला आहे.

मोठ्या घटकांच्या उच्च दाबाच्या कास्टिंगसाठी आवश्यक असलेले साचे बनवणे खूप महाग असू शकते आणि त्यात मोठ्या जोखीम येतात. एकदा का एक मोठा मेटल टेस्ट मोल्ड बनवला गेला की, डिझाईन प्रक्रियेदरम्यान मशीनिंग ट्वीक्ससाठी $100,000 खर्च येऊ शकतो किंवा मोल्ड पुन्हा करणे $1.5 दशलक्ष असू शकते, एका कास्टिंग तज्ञानुसार. दुसऱ्याने सांगितले की मोठ्या धातूच्या साच्यासाठी संपूर्ण डिझाइन प्रक्रियेसाठी साधारणपणे $4 दशलक्ष खर्च येतो.

बऱ्याच वाहन निर्मात्यांनी किंमत आणि जोखीम खूप जास्त असल्याचे मानले आहे, विशेषत: आवाज आणि कंपन, फिट आणि फिनिश, एर्गोनॉमिक्स आणि क्रॅश योग्यतेच्या दृष्टीकोनातून परिपूर्ण डाई प्राप्त करण्यासाठी डिझाइनला अर्धा डझन किंवा त्याहून अधिक बदलांची आवश्यकता असू शकते. पण जोखीम अशी गोष्ट आहे जी क्वचितच एलोन मस्कला त्रास देते, ज्याने रॉकेट मागे उडवायला लावले होते.

औद्योगिक वाळू आणि 3D प्रिंटिंग

टेस्ला 3D प्रिंटरसह औद्योगिक वाळूपासून चाचणी मोल्ड बनवणाऱ्या कंपन्यांकडे वळले आहे. डिजीटल डिझाईन फाइल वापरून, बाइंडर जेट्स म्हणून ओळखले जाणारे प्रिंटर वाळूच्या पातळ थरावर द्रव बंधनकारक एजंट जमा करतात आणि हळूहळू एक साचा तयार करतात, थर दर थर, ज्यामुळे वितळलेले मिश्र धातु नष्ट होऊ शकतात. एका स्त्रोतानुसार, वाळूच्या कास्टिंगसह डिझाइन प्रमाणीकरण प्रक्रियेची किंमत मेटल प्रोटोटाइपसह समान गोष्टी करण्यासाठी सुमारे 3% खर्च करते.

याचा अर्थ Tesla डेस्कटॉप मेटल आणि त्याचे ExOne युनिट सारख्या कंपन्यांकडून मशीन वापरून काही तासांत एक नवीन पुनर्मुद्रण करून आवश्यक तितक्या वेळा प्रोटोटाइप बदलू शकते. धातूपासून बनवलेल्या साच्यासाठी सहा महिन्यांपासून ते वर्षभराच्या तुलनेत वाळूच्या कास्टिंगचा वापर करून डिझाइन प्रमाणीकरण चक्राला फक्त दोन ते तीन महिने लागतात, असे दोन सूत्रांनी सांगितले.

ती अधिक लवचिकता असूनही, तथापि, मोठ्या प्रमाणात कास्टिंग यशस्वीरित्या बनवण्याआधी आणखी एक मोठा अडथळा पार करायचा होता. कास्टिंग तयार करण्यासाठी वापरण्यात येणारे ॲल्युमिनियम मिश्र धातु धातूपासून बनवलेल्या साच्यांपेक्षा वाळूपासून बनवलेल्या साच्यांमध्ये वेगळ्या पद्धतीने वागतात. सुरुवातीचे प्रोटोटाइप अनेकदा टेस्लाच्या वैशिष्ट्यांची पूर्तता करण्यात अयशस्वी झाले.

कास्टिंग तज्ञांनी विशेष मिश्रधातू तयार करून, वितळलेल्या मिश्रधातूंच्या कूलिंग प्रक्रियेला बारीक ट्यूनिंग करून आणि उत्पादनानंतर उष्मा उपचार घेऊन त्यावर मात केली, असे तीन सूत्रांनी सांगितले. एकदा टेस्ला प्रोटोटाइप वाळूच्या मोल्डवर समाधानी झाल्यानंतर, ते मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी अंतिम धातूच्या साच्यात गुंतवणूक करू शकते.

सूत्रांनी सांगितले की, टेस्लाच्या आगामी छोट्या कार/रोबोटॅक्सीने EV प्लॅटफॉर्मला एका तुकड्यात कास्ट करण्याची एक उत्तम संधी दिली आहे, मुख्यत्वे कारण त्याची अंडरबॉडी सोपी आहे. छोट्या गाड्यांना पुढच्या आणि मागच्या बाजूला मोठा “ओव्हरहँग” नसतो. “हे एक प्रकारे बोटीसारखे आहे, दोन्ही टोकांना छोटे पंख जोडलेले बॅटरी ट्रे. ते एकाच तुकड्यात करण्यात अर्थ होईल,” एक व्यक्ती म्हणाला.

सूत्रांनी दावा केला की टेस्लाने अंडरबॉडी एका तुकड्यात टाकण्याचा निर्णय घेतल्यास कोणत्या प्रकारचे प्रेस वापरायचे हे अद्याप ठरवायचे आहे. शरीराचे मोठे भाग त्वरीत तयार करण्यासाठी 16,000 टन किंवा त्याहून अधिक क्लॅम्पिंग पॉवरसह मोठ्या कास्टिंग मशीनची आवश्यकता असेल. अशा मशीन्स महाग असतील आणि मोठ्या कारखान्यांच्या इमारतींची आवश्यकता असू शकते.

उच्च क्लॅम्पिंग पॉवर असलेले प्रेस पोकळ सबफ्रेम बनवण्यासाठी आवश्यक असलेल्या 3D-मुद्रित वाळूच्या कोरांना सामावून घेऊ शकत नाहीत. त्या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी, टेस्ला वेगळ्या प्रकारचे प्रेस वापरत आहे ज्यामध्ये वितळलेल्या मिश्रधातूला हळूहळू इंजेक्शन दिले जाऊ शकते - एक पद्धत जी उच्च दर्जाची कास्टिंग तयार करते आणि वाळूच्या कोरांना सामावून घेऊ शकते.

समस्या अशी आहे: ती प्रक्रिया जास्त वेळ घेते. "टेस्ला अजूनही उत्पादकतेसाठी उच्च दाब निवडू शकते किंवा ते गुणवत्ता आणि अष्टपैलुत्वासाठी स्लो ॲलॉय इंजेक्शन निवडू शकतात," असे एका व्यक्तीने सांगितले. "या टप्प्यावर अजूनही एक नाणे टॉस आहे."

टेकअवे

टेस्ला कोणताही निर्णय घेईल, त्याचे परिणाम जगभरातील वाहन उद्योगात उमटतील. टेस्ला, किमतीत लक्षणीय कपात करूनही, अजूनही नफ्यात इलेक्ट्रिक कार बनवत आहे - काही लेगेसी ऑटोमेकर्सना करणे अत्यंत कठीण आहे.

जर टेस्ला उच्च दाब कास्टिंग्ज वापरून उत्पादन खर्च लक्षणीयरीत्या कमी करू शकत असेल, तर त्या कंपन्या आर्थिकदृष्ट्या अधिक दबावाखाली असतील. कोडॅक आणि नोकियाचे काय झाले असेल याची कल्पना करणे कठीण नाही. ते जागतिक अर्थव्यवस्था कोठे सोडेल आणि सध्या पारंपारिक कार बनवणारे सर्व कामगार कोणाचाही अंदाज आहे.

स्रोत:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/

लेखक: स्टीव्ह हॅन्ली

MAT ॲल्युमिनियम वरून मे जियांग यांनी संपादित केले