टेस्लाने कदाचित वन-पीस कास्टिंग तंत्रज्ञानात परिपूर्णता आणली असेल

रॉयटर्सकडे टेस्लामध्ये खोलवरचे उत्तम स्रोत असल्याचे दिसते. १४ सप्टेंबर २०२३ रोजीच्या एका अहवालात, असे म्हटले आहे की किमान ५ लोकांनी त्यांना सांगितले आहे की कंपनी त्यांच्या कारच्या अंडरबॉडीला एकाच तुकड्यात कास्ट करण्याच्या ध्येयाच्या जवळ पोहोचत आहे. डाय कास्टिंग ही मुळात एक सोपी प्रक्रिया आहे. एक साचा तयार करा, तो वितळलेल्या धातूने भरा, तो थंड होऊ द्या, साचा काढून टाका आणि मगच! झटपट कार. जर तुम्ही टिंकरटॉय किंवा मॅचबॉक्स कार बनवत असाल तर ते चांगले काम करते, परंतु जर तुम्ही पूर्ण आकाराच्या वाहने बनवण्यासाठी त्याचा वापर करण्याचा प्रयत्न केला तर ते अत्यंत कठीण आहे.

कोनेस्टोगा वॅगन्स लाकडापासून बनवलेल्या फ्रेम्सवर बांधल्या जात असत. सुरुवातीच्या ऑटोमोबाईल्समध्ये लाकडी फ्रेम्स देखील वापरल्या जात असत. जेव्हा हेन्री फोर्डने पहिली असेंब्ली लाइन तयार केली तेव्हा शिडीच्या फ्रेमवर वाहने बांधण्याचा नियम होता - क्रॉस पीससह दोन लोखंडी रेल एकत्र बांधल्या जात असत. पहिली युनिबॉडी उत्पादन कार १९३४ मध्ये सिट्रोएन ट्रॅक्शन अवंत होती, त्यानंतर पुढच्या वर्षी क्रायस्लर एअरफ्लो आली.

युनिबॉडी कारच्या खाली फ्रेम नसते. त्याऐवजी, धातूची बॉडी अशा प्रकारे आकार आणि रचना केलेली असते की ती ड्राइव्हट्रेनच्या वजनाला आधार देऊ शकते आणि अपघात झाल्यास प्रवाशांचे संरक्षण करू शकते. १९५० च्या दशकापासून, होंडा आणि टोयोटा सारख्या जपानी कंपन्यांनी सुरू केलेल्या उत्पादन नवकल्पनांमुळे प्रेरित झालेल्या ऑटोमेकर्सनी फ्रंट-व्हील ड्राइव्हसह युनिबॉडी कार बनवण्यास सुरुवात केली.

इंजिन, ट्रान्समिशन, डिफरेंशियल, ड्राइव्हशाफ्ट, स्ट्रट्स आणि ब्रेक्ससह संपूर्ण पॉवरट्रेन एका वेगळ्या प्लॅटफॉर्मवर स्थापित करण्यात आला होता जो फ्रेमवर बांधलेल्या कारसाठी केला जातो त्याप्रमाणे इंजिन आणि ट्रान्समिशन वरून आत टाकण्याऐवजी असेंब्ली लाईनवर खालून जागेवर उचलला जात होता. बदलाचे कारण काय? असेंब्ली वेळा जलद ज्यामुळे उत्पादनाचा युनिट खर्च कमी झाला.

बऱ्याच काळापासून, तथाकथित इकॉनॉमी कारसाठी युनिबॉडी तंत्रज्ञानाला प्राधान्य दिले जात होते तर मोठ्या सेडान आणि वॅगनसाठी शिडीच्या फ्रेम्स हा पर्याय होता. त्यात काही हायब्रिड मिश्रित कार होत्या - ज्यांच्या समोर फ्रेम रेल युनिबॉडी पॅसेंजर कंपार्टमेंटला जोडलेले होते. चेवी नोव्हा आणि एमजीबी ही या ट्रेंडची उदाहरणे होती, जी फार काळ टिकली नाही.

टेस्ला उच्च दाबाच्या कास्टिंगकडे वळते

ऑटोमोबाईल बनवण्याच्या पद्धतीत व्यत्यय आणण्याची सवय असलेल्या टेस्लाने काही वर्षांपूर्वी उच्च दाबाच्या कास्टिंगचा प्रयोग सुरू केला. सुरुवातीला त्यांनी मागील रचना बनवण्यावर लक्ष केंद्रित केले. जेव्हा ते योग्य झाले, तेव्हा त्यांनी पुढील रचना बनवण्याकडे वळले. आता, सूत्रांनी दिलेल्या माहितीनुसार, टेस्ला पुढील, मध्य आणि मागील भाग एकाच ऑपरेशनमध्ये दाब कास्टिंगवर लक्ष केंद्रित करत आहे.

का? कारण पारंपारिक उत्पादन तंत्रांमध्ये ४०० पर्यंत वैयक्तिक स्टॅम्पिंग वापरले जातात जे नंतर संपूर्ण युनिबॉडी स्ट्रक्चर तयार करण्यासाठी वेल्डिंग, बोल्ट, स्क्रू किंवा एकत्र चिकटवावे लागतात. जर टेस्ला हे योग्यरित्या करू शकले, तर त्याचा उत्पादन खर्च ५० टक्क्यांपर्यंत कमी होऊ शकतो. यामुळे, इतर प्रत्येक उत्पादकावर प्रतिसाद देण्यासाठी किंवा स्पर्धा करण्यास असमर्थ ठरण्यासाठी प्रचंड दबाव येईल.

हे सांगायला नकोच की, या उत्पादकांना सर्व बाजूंनी फटका बसत आहे कारण मोठ्या प्रमाणात संघटनाबद्ध कामगार दारावर ठोठावत आहेत आणि अजूनही मिळणाऱ्या नफ्यातील मोठा हिस्सा मागत आहेत.

जनरल मोटर्समध्ये ३ दशके काम करणारे टेरी वॉयचोस्क यांना ऑटोमोबाईल निर्मितीबद्दल एक-दोन गोष्टी माहित आहेत. ते आता अमेरिकन अभियांत्रिकी कंपनी केअरसॉफ्ट ग्लोबलचे अध्यक्ष आहेत. ते रॉयटर्सला सांगतात की जर टेस्लाने ईव्हीच्या अंडरबॉडीचा बहुतेक भाग गिगाकास्ट केला तर ते कारच्या डिझाइन आणि उत्पादन पद्धतीत आणखी व्यत्यय आणेल. "हे स्टिरॉइड्सवर एक सक्षमीकरण आहे. उद्योगासाठी त्याचा मोठा अर्थ आहे, परंतु ते एक अतिशय आव्हानात्मक काम आहे. कास्टिंग करणे खूप कठीण आहे, विशेषतः मोठे आणि अधिक क्लिष्ट."

दोन सूत्रांनी सांगितले की टेस्लाच्या नवीन डिझाइन आणि उत्पादन तंत्रांमुळे कंपनी १८ ते २४ महिन्यांत सुरुवातीपासून कार विकसित करू शकते, तर बहुतेक प्रतिस्पर्ध्यांना सध्या तीन ते चार वर्षे लागू शकतात. एक मोठी फ्रेम - पुढील आणि मागील भाग आणि मधल्या अंडरबॉडीसह जिथे बॅटरी ठेवली आहे - एकत्रित करून एक नवीन, लहान इलेक्ट्रिक कार तयार केली जाऊ शकते जी सुमारे $२५,००० मध्ये किरकोळ विक्रीसाठी उपलब्ध आहे. टेस्ला या महिन्यातच एक-पीस प्लॅटफॉर्मवर डाय-कास्ट करायचे की नाही हे ठरवेल अशी अपेक्षा होती, असे तीन सूत्रांनी सांगितले.

पुढे महत्त्वाची आव्हाने

उच्च दाबाच्या कास्टिंगचा वापर करण्यात टेस्लासमोरील सर्वात मोठे आव्हान म्हणजे सबफ्रेम डिझाइन करणे जे पोकळ आहेत परंतु क्रॅश दरम्यान होणाऱ्या शक्तींना विरघळवून टाकण्यासाठी आवश्यक असलेल्या अंतर्गत रिब आहेत. सूत्रांचा दावा आहे की ब्रिटन, जर्मनी, जपान आणि युनायटेड स्टेट्समधील डिझाइन आणि कास्टिंग तज्ञांनी केलेल्या नवकल्पनांमध्ये 3D प्रिंटिंग आणि औद्योगिक वाळूचा वापर केला जातो.

मोठ्या घटकांच्या उच्च दाबाच्या कास्टिंगसाठी आवश्यक असलेले साचे बनवणे खूप महाग असू शकते आणि त्यात बरेच धोके असतात. एकदा मोठा धातू चाचणी साचा बनवला गेला की, डिझाइन प्रक्रियेदरम्यान मशीनिंग बदलांसाठी प्रति प्रयत्न $१००,००० खर्च येऊ शकतो किंवा साचा पूर्णपणे पुन्हा करण्यासाठी $१.५ दशलक्ष खर्च येऊ शकतो, असे एका कास्टिंग तज्ञाने सांगितले. दुसऱ्याने सांगितले की मोठ्या धातूच्या साच्यासाठी संपूर्ण डिझाइन प्रक्रियेसाठी साधारणपणे $४ दशलक्ष खर्च येतो.

अनेक वाहन उत्पादकांनी किंमत आणि जोखीम खूप जास्त असल्याचे मानले आहे, विशेषतः आवाज आणि कंपन, फिटिंग आणि फिनिश, एर्गोनॉमिक्स आणि क्रॅशवर्थिनेसच्या दृष्टिकोनातून परिपूर्ण डाय साध्य करण्यासाठी डिझाइनमध्ये अर्धा डझन किंवा त्याहून अधिक बदल करावे लागू शकतात. परंतु जोखीम ही अशी गोष्ट आहे जी एलोन मस्कला क्वचितच त्रास देते, ज्यांनी रॉकेट उलटे उडवण्यास सुरुवात केली.

औद्योगिक वाळू आणि 3D प्रिंटिंग

टेस्लाने अशा कंपन्यांकडे वळल्याचे वृत्त आहे जे 3D प्रिंटर वापरून औद्योगिक वाळूपासून चाचणी साचे बनवतात. डिजिटल डिझाइन फाइल वापरून, बाईंडर जेट म्हणून ओळखले जाणारे प्रिंटर वाळूच्या पातळ थरावर द्रव बंधनकारक एजंट जमा करतात आणि हळूहळू थर-दर-थर एक साचा तयार करतात, जो वितळलेल्या मिश्रधातूंना डाई कास्ट करू शकतो. एका स्रोतानुसार, वाळू कास्टिंगसह डिझाइन प्रमाणीकरण प्रक्रियेचा खर्च धातूच्या प्रोटोटाइपसह समान काम करण्याच्या सुमारे 3% खर्च येतो.

याचा अर्थ टेस्ला आवश्यकतेनुसार अनेक वेळा प्रोटोटाइपमध्ये बदल करू शकते, डेस्कटॉप मेटल आणि त्याच्या एक्सवन युनिटसारख्या कंपन्यांच्या मशीन वापरून काही तासांत नवीन पुनर्मुद्रित करू शकते. वाळू कास्टिंग वापरून डिझाइन प्रमाणीकरण चक्र फक्त दोन ते तीन महिने घेते, असे दोन सूत्रांनी सांगितले, धातूपासून बनवलेल्या साच्यासाठी सहा महिने ते एक वर्ष लागते.

त्या मोठ्या लवचिकते असूनही, मोठ्या प्रमाणात कास्टिंग यशस्वीरित्या करण्यापूर्वी आणखी एक मोठा अडथळा पार करायचा होता. कास्टिंग तयार करण्यासाठी वापरले जाणारे अॅल्युमिनियम मिश्र धातु वाळूपासून बनवलेल्या साच्यांमध्ये धातूपासून बनवलेल्या साच्यांपेक्षा वेगळ्या पद्धतीने वागतात. सुरुवातीचे प्रोटोटाइप बहुतेकदा टेस्लाच्या वैशिष्ट्यांची पूर्तता करण्यात अयशस्वी ठरले.

तीन सूत्रांनी सांगितले की, कास्टिंग तज्ञांनी विशेष मिश्रधातू तयार करून, वितळलेल्या मिश्रधातूच्या थंड प्रक्रियेचे बारकाईने ट्यूनिंग करून आणि उत्पादनोत्तर उष्णता उपचार घेऊन यावर मात केली. एकदा टेस्ला प्रोटोटाइप वाळूच्या साच्यावर समाधानी झाला की, ते मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी अंतिम धातूच्या साच्यात गुंतवणूक करू शकते.

सूत्रांनी सांगितले की टेस्लाच्या आगामी छोट्या कार/रोबोटॅक्सीमुळे ईव्ही प्लॅटफॉर्मला एकाच तुकड्यात कास्ट करण्याची एक उत्तम संधी मिळाली आहे, कारण त्याची अंडरबॉडी सोपी आहे. छोट्या कारमध्ये पुढच्या आणि मागच्या बाजूला मोठा "ओव्हरहँग" नसतो. "हे एका प्रकारे बोटीसारखे आहे, दोन्ही टोकांना लहान पंख जोडलेले बॅटरी ट्रे. ते एकाच तुकड्यात करणे अर्थपूर्ण ठरेल," एका व्यक्तीने सांगितले.

सूत्रांनी असा दावा केला आहे की जर टेस्लाने अंडरबॉडी एकाच तुकड्यात टाकण्याचा निर्णय घेतला तर कोणत्या प्रकारचे प्रेस वापरायचे हे अद्याप ठरवायचे आहे. मोठे बॉडी पार्ट्स लवकर तयार करण्यासाठी १६,००० टन किंवा त्याहून अधिक क्लॅम्पिंग पॉवर असलेल्या मोठ्या कास्टिंग मशीनची आवश्यकता असेल. अशा मशीन महाग असतील आणि त्यांना मोठ्या कारखाना इमारतींची आवश्यकता असू शकते.

उच्च क्लॅम्पिंग पॉवर असलेले प्रेस पोकळ सबफ्रेम बनवण्यासाठी आवश्यक असलेल्या 3D-प्रिंटेड वाळूच्या कोरांना सामावून घेऊ शकत नाहीत. त्या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी, टेस्ला एका वेगळ्या प्रकारच्या प्रेसचा वापर करत आहे ज्यामध्ये वितळलेले मिश्रधातू हळूहळू इंजेक्ट केले जाऊ शकते - एक पद्धत जी उच्च दर्जाचे कास्टिंग तयार करते आणि वाळूच्या कोरांना सामावून घेऊ शकते.

समस्या अशी आहे की: त्या प्रक्रियेला जास्त वेळ लागतो. "टेस्ला अजूनही उत्पादकतेसाठी उच्च दाब निवडू शकते, किंवा ते गुणवत्ता आणि बहुमुखी प्रतिभा यासाठी स्लो अलॉय इंजेक्शन निवडू शकते," एकाने सांगितले. "या टप्प्यावर हे अजूनही नाणे फेकण्यासारखे आहे."

टेकअवे

टेस्ला कोणताही निर्णय घेईल तरी त्याचे परिणाम जगभरातील ऑटो उद्योगावर पडतील. किमतीत लक्षणीय कपात करूनही, टेस्ला अजूनही इलेक्ट्रिक कार नफ्यात बनवत आहे - जे जुन्या ऑटोमेकर्सना करणे अत्यंत कठीण जात आहे.

जर टेस्ला उच्च दाबाच्या कास्टिंगचा वापर करून त्यांच्या उत्पादन खर्चात लक्षणीय घट करू शकली, तर त्या कंपन्या आर्थिकदृष्ट्या आणखी मोठ्या दबावाखाली येतील. कोडॅक आणि नोकियाचे काय झाले असेल याची कल्पना करणे कठीण नाही. यामुळे जागतिक अर्थव्यवस्था आणि सध्या पारंपारिक कार बनवणाऱ्या सर्व कामगारांचे काय होईल हे कोणीही सांगू शकते.

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

लेखक: स्टीव्ह हॅन्ली

MAT अॅल्युमिनियम कडून मे जियांग यांनी संपादित केले.