Andiamo a fare una gigantesca!
Tesla ha rivoluzionato la produzione di veicoli elettrici attraverso l'implementazione di gigacasting, un approccio rivoluzionario che semplifica la produzione e semplifica l'assemblaggio. Il gigantismo prevede l'uso di enormi macchine di colata, o gigapresses, per creare grandi pezzi singoli di sottoscocca di veicoli. Questa tecnica innovativa è progettata per migliorare l'efficienza, ridurre la dipendenza dalle linee di assemblaggio tradizionali e affrontare le sfide poste dai processi di produzione legacy nel contesto dei veicoli alimentati a batteria.
Elon Musk, il visionario CEO di Tesla, si è ispirato per aver fatto un concerto da una fonte improbabile: le macchinine pressofuse di suo figlio. Osservando la semplicità e l'efficienza della pressofusione in forma in miniatura, Musk ha immaginato di replicare questo concetto per automobili a grandezza naturale. Gigacasting impiega macchine di colata per iniettare metallo fuso in stampi ad alta pressione, producendo parti del corpo in alluminio di grandi dimensioni come l'intera parte inferiore di un veicolo elettrico. In sostanza, il metallo fuso viene forzato in uno stampo, o "die", dove si raffredda, viene successivamente espulso e quindi tagliato per formare un sottoscocca senza soluzione di continuità e robusto.
L'argomento di Musk per l'adozione del gigacasting deriva dalla convinzione che l'approccio convenzionale della catena di montaggio ostacola il progresso dei produttori di veicoli elettrici. Sottolinea la necessità di uno spostamento verso processi di assemblaggio più semplici e veloci, sfidando lo status quo per soddisfare le esigenze uniche dei veicoli alimentati a batteria. Reinventando il processo di produzione attraverso una gigantografia, Tesla mira a spingere i confini dell'innovazione nella produzione di veicoli elettrici, portando in definitiva l'industria automobilistica in un futuro più sostenibile ed efficiente.
L'approccio tradizionale alla produzione automobilistica si è storicamente basato sui getti, in particolare nel gruppo propulsore dei veicoli a combustione interna (ICE). In questo metodo convenzionale, il corpo principale di un'auto è tipicamente costruito mediante saldatura o stampaggio insieme una moltitudine di parti separate. Questo processo prevede l'assemblaggio di vari componenti per creare la struttura completa del veicolo.
L'emergere del gigacasting è una risposta all'impatto trasformativo delle batterie automobilistiche massicciamente pesanti sul design delle auto. Man mano che i veicoli elettrici (EV) diventano più diffusi, è diventata evidente la necessità di tecniche di produzione innovative per ospitare strutture di batterie grandi e complesse. Tesla, in particolare, ha aperto la strada all'uso del gigacasting con l'alluminio, impiegando macchine di pressofusione ad alta pressione per produrre interi telai e carrozzerie in bianco.
Gigacasting ha acquisito un'importanza significativa grazie al suo potenziale di ridurre i costi di produzione per unità. A differenza dei metodi tradizionali che prevedono la saldatura insieme di numerose parti del corpo, il gigacasting consente la creazione di un singolo modulo senza interruzioni. Ciò non solo consente di risparmiare tempo e manodopera, ma riduce anche i costi associati al processo di produzione. Inoltre, il gigacasting ottimizza lo spazio della fabbrica sostituendo più robot utilizzati nei processi di saldatura con un'unica macchina altamente efficiente. La natura snella e integrata del gigacasting è in linea con la domanda di metodi di produzione più veloci, più economici ed efficienti in termini di spazio, rendendola un progresso chiave nel settore automobilistico.
Per portare in realtà le gigacing per Tesla, l'azienda si è impegnata con aziende specializzate nella creazione di stampi di prova utilizzando la sabbia industriale e la tecnologia di stampa 3D. Utilizzando un file di progettazione digitale, le stampanti 3D note come getti leganti hanno depositato un agente legante liquido su sottili strati di sabbia, costruendo gradualmente stampi strato per strato per pressofusione di leghe fuse. Questo approccio innovativo ha permesso a Tesla di condurre la convalida del progetto a un costo significativamente inferiore rispetto ai tradizionali prototipi in metallo. L'uso della colata in sabbia ha ridotto la spesa del processo di convalida del progetto a circa il 3% di quanto costerebbe con un prototipo in metallo. Inoltre, la flessibilità della colata in sabbia ha consentito a Tesla di apportare rapide modifiche ai prototipi, con la possibilità di ristamparne uno nuovo in poche ore utilizzando la tecnologia di aziende come Desktop Metal e la sua unità ExOne. Il ciclo di convalida del progetto utilizzando la colata in sabbia ha richiesto solo da 2 a 3 mesi, un sostanziale miglioramento dai 6 mesi a un anno richiesto per gli stampi in metallo.
Il modello Y ha svolto un ruolo fondamentale nella narrativa gigantistica, con Tesla che ha implementato questa tecnica innovativa nel 2019 per fabbricare la sezione del pavimento posteriore del veicolo. Il processo di gigacasting per la Model Y ha comportato l'uso di due getti giganti che fungevano da sottoscocca anteriore e posteriore, segnando un significativo allontanamento dal design tradizionale della carrozzeria (unibody) e contribuendo alla razionalizzazione dei processi di produzione. Questo spostamento verso la gigacing ha rapidamente guadagnato terreno, andando a diventare uno standard del settore.
Nel processo di produzione del modello Y, questi due gigacastings hanno sostituito un totale di 171 parti, costituite principalmente da stampaggi in lamiera e alcuni pezzi fusi più piccoli. Questa integrazione ha eliminato 1.600 saldature e rimosso 300 robot dalla catena di montaggio. Il risultato è stato una sostanziale riduzione degli investimenti di capitale richiesti e della superficie. Con queste efficienze, Tesla ha raggiunto un impressionante tempo di produzione di 10 ore per un Modello Y, circa tre volte più veloce dei veicoli elettrici costruiti dai concorrenti. La riuscita integrazione del gigacing nella produzione Model Y esemplifica l'impegno di Tesla per l'innovazione e l'efficienza nella produzione di veicoli elettrici.
Il processo di produzione delle gigacastings prevede l'uso di una macchina massiccia nota come gigapress, che è in grado di raggiungere ben 6.000 tonnellate di forza di bloccaggio. Il gigapress è teoricamente in grado di produrre fino a 45 fusioni all'ora, dimostrando la sua efficienza nella produzione su larga scala.
Tuttavia, Tesla ha dovuto affrontare ostacoli significativi nell'implementazione di questi getti su larga scala. Le leghe di alluminio utilizzate per la gigacatura si comportano in modo diverso negli stampi fatti di sabbia rispetto agli stampi in metallo. I primi prototipi non sono riusciti a soddisfare le specifiche di Tesla a causa di queste differenze comportamentali. Per superare questa sfida, gli specialisti della colata hanno formulato leghe speciali, messo a punto il processo di raffreddamento della lega fusa e sviluppato un trattamento termico di post-produzione. Queste misure sono state cruciali per garantire che le gigacastings soddisfino gli standard richiesti e potessero essere integrate perfettamente nel processo di produzione di Tesla.
Gigacasting ha fatto notizia ultimamente a causa dell'annuncio di Elon Musk ai dipendenti Tesla presso la gigafactory di Gruenheide. Musk ha condiviso i piani per la produzione di un nuovo veicolo elettrico (EV) più piccolo che avrà un prezzo di circa $25.000. La gigafactory Gruenheide è dotata della tecnologia gigapress di Tesla, che secondo la società consentirà una produzione di veicoli elettrici più economica con meno parti. Le auto tradizionali in genere richiedono circa 400 parti, con un impatto sulla redditività. Gigacasting, con la sua capacità di creare un unico grande telaio che combina le sezioni anteriore e posteriore con il sottoscocca centrale in cui è alloggiata la batteria, è visto come un fattore chiave per ottenere risparmi sui costi e rendere i veicoli elettrici Tesla a prezzi accessibili una realtà.
Non tutti i produttori sono pronti ad abbracciare la gigacing a causa di diverse sfide e considerazioni. Uno dei principali svantaggi è che i veicoli con un unico sottoscocca modellato presentano sfide per la riparabilità. A differenza dei veicoli tradizionali in cui le parti danneggiate possono essere sostituite individualmente, il gigacasting rende più difficile affrontare danni specifici senza sostituire l'intero sottoscocca. Ciò potrebbe potenzialmente aumentare il numero di veicoli ritenuti troppo costosi da riparare, con un impatto sull'industria delle riparazioni automobilistiche.
Inoltre, ci sono costi di avvio iniziali sostanziali associati al gigacasting, che possono fungere da deterrente per alcuni produttori. Il processo introduce anche la possibilità di problemi di distorsione nel metallo, aggiungendo uno strato di complessità al controllo di qualità e alla coerenza della produzione. Le riparazioni delle collisioni diventano più complesse e alla fine della linea di produzione è necessaria un'ispezione approfondita.
Nonostante queste sfide, alcune case automobilistiche stanno esplorando il gigacing. Volvo, ad esempio, sta lavorando allo sviluppo di modelli di veicoli che utilizzano "megacasting" per elementi in bianco, integrando punti di montaggio per vari componenti. Anche la General Motors ha espresso interesse, con il CEO Mary Barra che ha menzionato l'ordine della società di due macchine "gigapress" nel 2022 per un potenziale utilizzo nei veicoli del mercato di massa.
Per quanto riguarda Toyota, la società non dovrebbe adottare direttamente il modello gigacasting di Tesla. Il rinomato sistema di produzione di Toyota, radicato nell'efficienza produttiva just-in-time, si basa su decenni di esperienza per trovare le proprie innovazioni. Mentre Toyota mira ad avere oltre la metà del suo obiettivo di vendita per il 2030 costituito da veicoli elettrici (EV) che utilizzano una nuova architettura modulare, la società probabilmente farà leva sulla sua esperienza per sviluppare soluzioni su misura per le sue specifiche esigenze di produzione. L'approccio di Toyota enfatizza la flessibilità, consentendo la produzione di diversi modelli che condividono componenti chiave sulle stesse piattaforme. Pur non adottando la gigacing, Toyota riconosce la necessità di una riconfigurazione per rimanere competitiva nel panorama automobilistico in evoluzione.
