Tesla puede haber perfeccionado uno

Reuters se ha enterado de que Tesla está a punto de perfeccionar una forma de fabricar grandes piezas fundidas de alta presión para sus automóviles.

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Reuters parece tener excelentes fuentes en lo más profundo de Tesla. En un informe fechado el 14 de septiembre de 2023, dice que no menos de cinco personas le han dicho que la empresa se está acercando a su objetivo de fundir los bajos de sus coches en una sola pieza. La fundición a presión es básicamente un proceso bastante simple. Crea un molde, rellénalo con metal fundido, déjalo enfriar, desmolda y ¡listo! Coche instantáneo. Funciona bien si estás fabricando autos Tinkertoys o Matchbox, pero es extremadamente difícil si intentas usarlo para fabricar vehículos de tamaño completo.

Los vagones Conestoga se construyeron sobre estructuras de madera. Los primeros automóviles también utilizaban estructuras de madera. Cuando Henry Ford creó la primera línea de montaje, la norma era construir vehículos sobre un marco de escalera: dos rieles de hierro unidos con piezas transversales. El primer automóvil monocasco de producción fue el Citroen Traction Avant en 1934, seguido por el Chrysler Airflow al año siguiente.

Los autos Unibody no tienen marco debajo. En cambio, la carrocería de metal tiene una forma y forma de tal manera que puede soportar el peso de la transmisión y proteger a los ocupantes en caso de un accidente. A partir de la década de 1950, los fabricantes de automóviles, impulsados ​​por las innovaciones de fabricación iniciadas por empresas japonesas como Honda y Toyota, pasaron a fabricar automóviles unibody con tracción delantera.

Todo el tren motriz, completo con motor, transmisión, diferencial, ejes de transmisión, puntales y frenos, se instaló en una plataforma separada que se levantó desde abajo en la línea de ensamblaje, en lugar de dejar caer el motor y la transmisión desde arriba como estaba. se hizo para automóviles construidos sobre un marco. La razon del cambio? Tiempos de montaje más rápidos que condujeron a menores costes unitarios de producción.

Durante mucho tiempo, la tecnología monocasco fue la preferida para los llamados coches económicos, mientras que los chasis tipo escalera fueron la opción para los sedanes y familiares más grandes. Había algunos híbridos mezclados: autos con rieles en el frente atornillados a un compartimiento de pasajeros monocasco. El Chevy Nova y el MGB fueron ejemplos de esta tendencia, que no duró mucho.

Robots conectados a la máquina de fundición Tesla Giga en funcionamiento (Fuente: Tesla)

Tesla, que tiene la costumbre de alterar la forma en que se fabrican los automóviles, comenzó a experimentar con piezas fundidas a alta presión hace varios años. Primero se centró en hacer la estructura trasera. Cuando lo hizo bien, pasó a hacer la estructura frontal. Ahora, según las fuentes, Tesla se está centrando en moldear a presión las secciones delantera, central y trasera, todo en una sola operación.

¿Por qué? Porque las técnicas de fabricación tradicionales utilizan hasta 400 estampados individuales que luego deben soldarse, atornillarse o pegarse para formar una estructura unibody completa. Si Tesla puede hacer esto bien, su costo de fabricación podría reducirse hasta en un 50 por ciento. Eso, a su vez, ejercerá una enorme presión sobre todos los demás fabricantes para que respondan o se verán incapaces de competir.

No hace falta decir que esos fabricantes se sienten golpeados por todos lados mientras los engreídos trabajadores sindicalizados golpean las puertas y exigen una porción mayor de las ganancias que aún se obtienen.

Terry Woychowsk, que trabajó en General Motors durante tres décadas, sabe un par de cosas sobre la fabricación de automóviles. Ahora es el presidente de la empresa de ingeniería estadounidense Caresoft Global. Le dice a Reuters que si Tesla logra gigacastear la mayor parte de los bajos de un vehículo eléctrico, alteraría aún más la forma en que se diseñan y fabrican los automóviles. “Es un facilitador de esteroides. Tiene una enorme implicación para la industria, pero es una tarea muy desafiante. Los castings son muy difíciles de hacer, especialmente los más grandes y complicados”.

Dos de las fuentes dijeron que el nuevo diseño y técnicas de fabricación de Tesla significan que la compañía podría desarrollar un automóvil desde cero en 18 a 24 meses, mientras que la mayoría de sus rivales actualmente pueden tardar entre tres y cuatro años. Un único bastidor grande, que combine las secciones delantera y trasera con la parte inferior central donde se aloja la batería, podría usarse para fabricar un automóvil eléctrico nuevo y más pequeño que se vende por alrededor de 25.000 dólares. Se esperaba que Tesla decidiera si fabricaría una plataforma de una sola pieza tan pronto como este mes, dijeron tres de las fuentes.

Uno de los mayores desafíos para Tesla en el uso de piezas fundidas a alta presión es diseñar subchasis que sean huecos pero que tengan las nervaduras internas necesarias para que puedan disipar las fuerzas que se producen durante los choques. Las fuentes afirman que las innovaciones realizadas por especialistas en diseño y fundición en Gran Bretaña, Alemania, Japón y Estados Unidos utilizan impresión 3D y arena industrial.

Fabricar los moldes necesarios para la fundición a alta presión de componentes grandes puede resultar bastante caro y conlleva riesgos considerables. Una vez que se ha fabricado un molde de prueba de metal de gran tamaño, los ajustes de mecanizado durante el proceso de diseño podrían costar 100.000 dólares por intento, o rehacer el molde por completo podría costar 1,5 millones de dólares, según un especialista en fundición. Otro dijo que todo el proceso de diseño de un molde de metal grande normalmente costaría alrededor de 4 millones de dólares.

Muchos fabricantes de automóviles han considerado que el costo y los riesgos son demasiado altos, especialmente porque un diseño puede necesitar media docena o más ajustes para lograr una matriz perfecta desde la perspectiva del ruido y la vibración, el ajuste y el acabado, la ergonomía y la resistencia a los choques. Pero el riesgo es algo que rara vez preocupa a Elon Musk, quien fue el primero en hacer que los cohetes volaran hacia atrás.

Según se informa, Tesla ha recurrido a empresas que fabrican moldes de prueba con arena industrial con impresoras 3D. Utilizando un archivo de diseño digital, impresoras conocidas como chorros de aglutinante depositan un agente aglutinante líquido sobre una fina capa de arena y construyen gradualmente un molde, capa por capa, que puede fundir aleaciones fundidas. Según una fuente, el coste del proceso de validación del diseño con fundición en arena cuesta alrededor del 3% de hacer lo mismo con un prototipo de metal.

Eso significa que Tesla puede modificar los prototipos tantas veces como sea necesario, reimprimiendo uno nuevo en cuestión de horas utilizando máquinas de empresas como Desktop Metal y su unidad ExOne. El ciclo de validación del diseño utilizando fundición en arena solo lleva de dos a tres meses, dijeron dos de las fuentes, en comparación con entre seis meses y un año para un molde hecho de metal.

Sin embargo, a pesar de esa mayor flexibilidad, todavía quedaba un obstáculo importante que superar antes de poder realizar con éxito piezas fundidas a gran escala. Las aleaciones de aluminio utilizadas para producir las piezas fundidas se comportan de manera diferente en moldes de arena que en moldes de metal. Los primeros prototipos a menudo no cumplían con las especificaciones de Tesla.

Los especialistas en fundición superaron esto formulando aleaciones especiales, afinando el proceso de enfriamiento de la aleación fundida y creando un tratamiento térmico de posproducción, dijeron tres de las fuentes. Una vez que Tesla esté satisfecho con el prototipo del molde de arena, podrá invertir en un molde de metal final para la producción en masa.

Las fuentes dijeron que el próximo automóvil pequeño/robotaxis de Tesla le ha brindado una oportunidad perfecta para fabricar una plataforma EV en una sola pieza, principalmente porque su parte inferior es más simple. Los coches pequeños no tienen un gran “saliente” delante ni detrás. “En cierto modo, es como un barco, una bandeja de batería con pequeñas alas unidas a ambos extremos. Tendría sentido hacerlo de una sola pieza”, dijo una persona.

Las fuentes afirmaron que Tesla todavía tiene que decidir qué tipo de prensa utilizar si decide fundir los bajos en una sola pieza. Para fabricar rápidamente piezas de carrocería grandes se necesitarán máquinas de fundición más grandes con una potencia de sujeción de 16.000 toneladas o más. Estas máquinas serán caras y pueden requerir instalaciones industriales más grandes.

Las prensas con gran poder de sujeción no pueden acomodar los núcleos de arena impresos en 3D necesarios para fabricar subestructuras huecas. Para resolver ese problema, Tesla está utilizando un tipo diferente de prensa en la que se puede inyectar lentamente la aleación fundida, un método que tiende a producir piezas fundidas de mayor calidad y que puede acomodar los núcleos de arena.

El problema es que ese proceso lleva más tiempo. "Tesla aún podría elegir alta presión para aumentar la productividad, o podría elegir la inyección lenta de aleaciones por calidad y versatilidad", dijo una de las personas. "A estas alturas, todavía es un lanzamiento de moneda".

Cualquiera que sea la decisión que tome Tesla, tendrá implicaciones que se extenderán por toda la industria automotriz en todo el mundo. Tesla, a pesar de importantes recortes de precios, sigue produciendo automóviles eléctricos con ganancias, algo que a los fabricantes de automóviles tradicionales les resulta extremadamente difícil hacer.

Si Tesla puede reducir significativamente sus costos de fabricación mediante el uso de piezas fundidas a alta presión, esas empresas estarán bajo una presión económica aún mayor. No es difícil imaginar lo que les pasó a Kodak y Nokia. Nadie sabe dónde quedaría eso para la economía mundial y para todos los trabajadores que actualmente fabrican automóviles convencionales.

Steve escribe sobre la interfaz entre tecnología y sostenibilidad desde su casa en Florida o cualquier otro lugar donde la Fuerza lo lleve. Está orgulloso de estar "despertado" y realmente le importa un bledo por qué se rompió el cristal. Cree apasionadamente en lo que dijo Sócrates hace 3.000 años: "El secreto del cambio es centrar toda tu energía no en luchar contra lo viejo sino en construir lo nuevo".

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