Según informes de medios extranjeros del 15 de septiembre, citando a cinco personas familiarizadas con el asunto, el fabricante estadounidense de automóviles eléctricos Tesla ha logrado un avance tecnológico al combinar una serie de innovaciones y se espera que moldee los bajos de su automóvil eléctrico de una sola vez. Esto podría cambiar la forma en que Tesla fabrica vehículos eléctricos y ayudar al director ejecutivo, Elon Musk, a lograr su objetivo de reducir a la mitad el costo de producción de vehículos eléctricos.
Tesla es el primero en la industria en utilizar una máquina de fundición a presión gigante con una presión de 6.000 a 9.000 toneladas, y utiliza un proceso de "nivel de mil toneladas" para fundir integralmente las carrocerías delantera y trasera del Modelo Y. Este enfoque reduce significativamente los costos de producción, dejando a los competidores luchando por ponerse al día.
Para ampliar su liderazgo, Tesla está a punto de lanzar una innovación en el proceso de fabricación que permitirá que los complejos bajos de los vehículos eléctricos sean fundidos en una sola pieza, en lugar de ensamblarse a partir de unas 400 piezas como los automóviles tradicionales, dijeron personas familiarizadas con el asunto.
Las fuentes dijeron que esta tecnología es el contenido central de la estrategia de fabricación del "Proceso de ensamblaje sin caja" anunciada por Musk en marzo de este año. Para él, es una estrategia clave producir decenas de millones de vehículos eléctricos baratos en los próximos 10 años y aun así lograr rentabilidad.
Tesla dice que su modelo de fabricación "listo para usar" implica la producción simultánea de grandes módulos del automóvil antes de ensamblarlos. Pero la gente especula sobre el tamaño y la composición de los distintos módulos del coche.
Terry Woychowski, presidente de la empresa de ingeniería estadounidense Caresoft Global, dijo que si Tesla puede moldear con éxito los bajos de un vehículo eléctrico de una sola vez, definitivamente subvertirá aún más la forma en que se diseñan y fabrican los automóviles.
Wachowski trabajó para el fabricante de automóviles estadounidense General Motors durante más de 30 años. "Es un estimulante y tiene un enorme impacto en la industria automotriz, pero es una tarea muy desafiante", afirmó. "El casting es muy difícil de hacer, especialmente los castings más grandes y complejos."
Dos de las fuentes dijeron que esta nueva tecnología de diseño y fabricación de Tesla, no reportada anteriormente, significa que la compañía puede desarrollar un automóvil desde cero en 18 a 24 meses, en comparación con los tres o cuatro años que la mayoría de sus rivales pueden necesitar actualmente.
Si todo va bien, el pequeño coche eléctrico de Tesla podría utilizar un único bastidor grande que combine las carrocerías y el chasis delantero y trasero, dijeron cinco personas familiarizadas con el asunto. La compañía pretende lanzar un coche eléctrico con un precio de 25.000 dólares alrededor de 2025.
Se espera que Tesla decida ya este mes si va a fundir los bajos del vehículo en su totalidad, dijeron tres fuentes. Incluso si la empresa continúa avanzando en este proceso de fabricación, el producto final puede cambiar durante el proceso de verificación del diseño.
Ni Tesla ni Musk respondieron.
impresión 3D yarena industrial
Los avances tecnológicos de Tesla se centran en cómo diseñar y probar moldes gigantes para la producción en masa de piezas de gran tamaño, y cómo fundir marcos huecos con refuerzos internos para reducir el peso del vehículo y mejorar la resistencia a los choques.
Cinco personas familiarizadas con el asunto dijeron que ambas innovaciones se desarrollaron en colaboración entre expertos en diseño y fundición en el Reino Unido, Alemania, Japón y Estados Unidos, utilizando tecnología de impresión 3D y arena industrial.
Hasta ahora, los fabricantes de automóviles han evitado fabricar estructuras de carrocería más grandes debido al "dilema de la fundición gigante". Aunque el uso de moldes que pueden fabricar piezas de 1,5 metros cuadrados o más puede mejorar la eficiencia de la producción, es costoso e implica innumerables riesgos.
Según un experto en fundición, una vez que se fabrica un molde de prueba de metal grande, puede costar 100.000 dólares ajustar una operación de mecanizado durante el proceso de diseño, y puede costar 1,5 millones de dólares volver a hacer un molde. Otro experto dijo que todo el proceso de diseño de un molde de metal grande suele costar unos 4 millones de dólares.
Las fuentes dicen que el fabricante de automóviles considera esto inaceptable. Especialmente desde las múltiples perspectivas de ruido y vibración, ensamblaje y pulido, ergonomía y resistencia a choques, el diseño puede requerir seis o más ajustes para crear un molde metálico relativamente perfecto.
Pero las fuentes dijeron que Musk quería encontrar una manera de moldear los bajos de una sola pieza, a pesar de los riesgos.
Para superar estos obstáculos, Tesla recurrió a empresas que utilizan impresoras 3D y arena industrial para crear moldes de prueba. La impresora 3D utiliza un archivo de diseño digital de entrada para depositar un adhesivo líquido sobre una fina capa de arena, capa por capa, construyendo un molde en el que se puede fundir la aleación fundida.
Las fuentes revelaron que el costo del proceso de verificación del diseño para los prototipos de moldes de fundición en arena es el más bajo. Incluso si es necesario iterar varias versiones, representa solo el 3% del costo de los prototipos metálicos.
Esto significa que Tesla puede hacer tantos ajustes al prototipo como sea necesario, utilizando máquinas de empresas como Desktop Metal y su filial ExOne para reimprimir un nuevo prototipo en cuestión de horas.
Dos de las fuentes dijeron que el ciclo de verificación del diseño para los prototipos de moldes de fundición en arena solo toma de dos a tres meses, mientras que los prototipos de moldes de metal demoran de seis meses a un año.
aleación especial
El subchasis de los bajos de un automóvil suele ser hueco para reducir el peso y mejorar la resistencia a los choques. La práctica común actual entre los fabricantes de automóviles es estampar y soldar varias piezas, dejando espacios entre ellas.
Para fundir el subchasis hueco, Tesla planea colocar un núcleo de arena sólido impreso en 3D en todo el molde de fundición. Una vez fundida la pieza, se retira el núcleo de arena.
Pero incluso cuando Tesla logra una mayor flexibilidad frente a marcos y procesos de diseño complejos a gran escala, todavía hay un obstáculo importante que debe abordarse.
Las aleaciones de aluminio utilizadas para producir piezas fundidas se comportan de manera diferente en moldes de arena y moldes de metal, y a menudo no cumplen con los estándares de resistencia a choques de Tesla y otros estándares.
Los expertos en fundición superaron el problema formulando aleaciones especiales, ajustando el proceso de enfriamiento de la aleación fundida y el tratamiento térmico posproducción, dijeron tres fuentes. Una vez que Tesla esté satisfecho con el prototipo del molde, podrá invertir en la creación del molde metálico final para la producción en masa.
Las fuentes dicen que el próximo automóvil eléctrico pequeño de Tesla es una gran oportunidad para construir una plataforma completa de fabricación de vehículos eléctricos, principalmente debido a su parte inferior más simple.
El pequeño coche eléctrico que Tesla está desarrollando tiene un capó pequeño y un maletero pequeño, por lo que los voladizos delantero y trasero son cortos.
"En cierto modo, es como un barco, una bandeja de batería con pequeñas alas en cada extremo. Tiene sentido hacerlo de una sola pieza", dijo una persona familiarizada con el tema.
Sin embargo, las fuentes dijeron que si Tesla decide fundir los bajos en una sola pieza, todavía necesita decidir qué máquina gigante de fundición utilizar. La elección determinará la complejidad de la estructura de la carrocería.
Personas familiarizadas con el asunto dijeron que para eliminar rápidamente partes de carrocería tan grandes, Tesla necesitará una máquina de fundición a presión más grande con una presión de 16.000 toneladas o más. Este equipo es más caro y requiere un área de fábrica más grande.
Tres de las cinco fuentes dijeron que un problema causado por el aumento de presión sobre las máquinas de fundición a presión es que no pueden acomodar el núcleo de arena de impresión 3D necesario para crear el subchasis hueco.
Personas familiarizadas con el asunto dijeron que Tesla podría resolver estos problemas utilizando un tipo diferente de máquina de fundición a presión. Esta máquina de fundición a presión inyecta lentamente aleación fundida, un método que produce piezas fundidas de mayor calidad y también es compatible con núcleos de arena.
Pero este proceso lleva más tiempo.
"Tesla todavía tiene la opción de una máquina de fundición a alta presión para aumentar la productividad, o una inyección de aleación fundida a baja velocidad para mejorar la calidad y la versatilidad", dijo una de las personas. "En este punto, todavía es una decisión 50-50".