Auf geht’s zum Gigacasting! – CleanTechnica

Tesla war Vorreiter bei der Verwendung massiver Gussmaschinen, auch bekannt als Gigapressen, um große Einzelteile von Fahrzeugunterböden herzustellen, die Produktion zu rationalisieren und die Arbeit von Robotern zu reduzieren. Der Druckgusshersteller des Unternehmens – oder Gigacast, wie Elon Musk ihn nennt – wird nun den gesamten Unterboden seiner Elektrofahrzeuge als ein einziges Stück betrachten. Tauchen wir tief in das Gigacasting ein und erfahren Sie, was es an die Spitze der Elektrofahrzeugherstellung gebracht hat.

Wie hat der Fließbandansatz bei Elektrofahrzeugen den Herstellern geschadet? Elon Musk, CEO von Tesla, hat argumentiert, dass die alten Montageprozesse für batteriebetriebene Fahrzeuge geändert werden müssten. Er gibt an, dass ein Teil des Problems darin besteht, dass die Montage einfacher und schneller erfolgen muss.

Was ist Gigacasting? Gigacasting verwendet Gießmaschinen, um geschmolzenes Metall unter hohem Druck in Formen zu pressen, um große Karosserieteile aus Aluminium herzustellen, beispielsweise die gesamte Unterseite eines Fahrzeugs. In sehr GrundbegriffeDabei wird geschmolzenes Metall in eine Form (die „Matrize“) eingespritzt, dann abgekühlt, ausgeworfen und zugeschnitten.

Woher kam Tesla-CEO Elon Musk auf die Idee zum Gigacasting? Er untersuchte die Druckguss-Spielzeugautos seines Kindes und überlegte, wie man sie für Autos in Originalgröße nachbauen könnte.

Was ist der traditionelle Ansatz bei der Automobilherstellung? Historisch gesehen waren Gussteile die vorherrschende Produktform im Automobilbau und wurden hauptsächlich im Antriebsstrang von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor (ICE) verwendet. Die Hauptkarosserie eines Autos wird durch Zusammenschweißen oder Stanzen einer großen Anzahl einzelner Teile hergestellt.

Warum ist Gigacasting entstanden? Gigacasting mit Aluminium ist eine Reaktion auf die Art und Weise, wie massiv schwere Autobatterien die Konstruktion von Autos verändern. Tesla führte riesige Hochdruck-Aluminium-Druckgussmaschinen ein, die Fahrzeugchassis und Rohkarosserien ausstanzen.

Warum ist Gigacasting so wichtig geworden? Gigacasting hat das Potenzial, die Herstellungskosten pro Einheit zu senken, da das Schweißen Dutzender Karosserieteile entfällt. Stattdessen wird ein einzelnes Modul umgewandelt. Es spart Zeit, Arbeit, Kosten und Platz in der Fabrik, da es mehrere Roboter ersetzt, die Autoteile mit einer einzigen Maschine zusammenschweißen.

Was geschah hinter den Kulissen, um Gigacasting für Tesla Wirklichkeit werden zu lassen? Berichten zufolge wandte sich Tesla an Firmen, die mit 3D-Druckern Testformen aus Industriesand herstellen. Unter Verwendung einer digitalen Designdatei tragen Drucker, sogenannte Binder Jets, ein flüssiges Bindemittel auf eine dünne Sandschicht auf und bauen nach und nach Schicht für Schicht eine Form auf, mit der geschmolzene Legierungen im Druckgussverfahren gegossen werden können. Die Kosten für den Entwurfsvalidierungsprozess beim Sandguss belaufen sich auf etwa 3 % im Vergleich zu einem Metallprototyp. Tesla war in der Lage, Prototypen so oft wie nötig zu optimieren und innerhalb weniger Stunden mit Maschinen von Unternehmen wie Desktop Metal und seiner ExOne-Einheit einen neuen nachzudrucken. Der Entwurfsvalidierungszyklus dauert beim Sandguss nur 2 bis 3 Monate, verglichen mit 6 Monaten bis zu einem Jahr bei einer Form aus Metall.

Wie passt das Model Y in die Gigacasting-Geschichte? Tesla hat Gigacasting 2019 von der Theorie in die Praxis überführt, als es Gigacasting zur Herstellung des hinteren Bodenabschnitts des Model Y einsetzte. Dafür waren zwischen 6.000 und 9.000 Tonnen Kraft erforderlich. Tesla verwendet zwei riesige Gigacastings, die als vorderer und hinterer Unterboden im Model Y dienen, und revolutioniert so das traditionelle Karosseriedesign (Unibody) und rationalisiert die Fertigung. Der neue Produktionsansatz entwickelt sich schnell zum Industriestandard.

Erzählen Sie uns mehr über Gigacasting und den Produktionsprozess des Model Y. Die beiden Gussteile ersetzten 171 Teile, bei denen es sich hauptsächlich um Blechstanzteile sowie einige kleinere Gussteile handelte, eliminierten 1.600 Schweißnähte und entfernten 300 Roboter vom Fließband. All dies reduzierte die erforderlichen Kapitalinvestitionen und die Stellfläche erheblich, und jetzt kann das Unternehmen ein Model Y in 10 Stunden produzieren – etwa dreimal schneller als Elektrofahrzeuge der Konkurrenz.

Wie werden die Gigacastings hergestellt? Die riesigen Gussteile werden auf einer riesigen Maschine, einer sogenannten Gigapress, hergestellt, die eine Schließkraft von 6.000 Tonnen erreichen kann und theoretisch in der Lage ist, bis zu 45 Gussteile pro Stunde herzustellen.

Welche Hürden musste Tesla bei diesen großformatigen Gussteilen überwinden? Die zur Herstellung der Gussteile verwendeten Aluminiumlegierungen verhalten sich in Formen aus Sand anders als in Formen aus Metall. Frühe Prototypen entsprachen oft nicht den Spezifikationen von Tesla. Die Gussspezialisten überwanden diese Verhaltensunterschiede durch die Formulierung spezieller Legierungen, die Feinabstimmung des Kühlprozesses der geschmolzenen Legierung und die Entwicklung einer Wärmebehandlung nach der Produktion.

Warum ist Gigacasting in letzter Zeit in den Nachrichten? Letzte Woche teilte Musk den Mitarbeitern der Gigafactory in Grünheide mit, dass dort bald ein neues, kleineres Elektrofahrzeug hergestellt werde, das für rund 25.000 US-Dollar im Einzelhandel erhältlich sei. Diese Gigafabrik ist die Heimat der Gigapress-Technologie von Tesla, mit der das Unternehmen nach eigenen Angaben Elektrofahrzeuge kostengünstiger und mit weniger Teilen herstellen kann. Die 400 Teile, die in einem herkömmlichen Auto benötigt werden, haben einen großen Einfluss auf die Rentabilität. Ein einziger großer Rahmen, der die vorderen und hinteren Abschnitte mit dem mittleren Unterboden kombiniert, in dem die Batterie untergebracht ist, könnte für die Herstellung dieses erschwinglichen Tesla-Elektrofahrzeugs verwendet werden.

Warum setzen nicht alle Hersteller auf Gigacasting? Bei Fahrzeugen mit einem einzigen geformten Unterboden wäre der Austausch eines beschädigten Fahrzeugteils nicht mehr möglich und die Zahl der Fahrzeuge, deren Reparatur als zu kostspielig eingestuft wird, könnte steigen. S&P Global weist darauf hin, dass Gigacasting zunächst enorme Anlaufkosten verursacht und der Prozess zu Verzerrungsproblemen im Metall führen kann. Unfallreparaturen ändern sich drastisch. Das Inspektionsscannen am Ende der Linie ist umfangreich.

Integrieren andere Autohersteller als Tesla Gigacasting? Volvo hofft, sich weiterzuentwickeln mehrere Fahrzeugmodelle, die das sogenannte „Megacasting“ für ihre Rohbauelemente nutzen können. Die Gussteile werden sogar Befestigungspunkte für Komponenten wie Aufhängungsarme und Elektromotoren integrieren. Mary Barra, CEO von General Motors sagte Im Jahr 2022 hatte das Unternehmen zwei „Gigapress“-Maschinen bestellt, mit der Absicht, die Technologie für Massenfahrzeuge einzusetzen.

Wird Toyota das Modell von Tesla übernehmen? Nicht genau. Stattdessen wird sich Toyotas Produktionssystem, das auf Just-in-Time-Fertigungseffizienz basiert, auf seine jahrzehntelange Erfahrung stützen, um seine eigenen Innovationen zu finden, die für die Produktion von Millionen von Fahrzeugen jedes Jahr in verschiedenen Konfigurationen erforderlich sind. Toyota sagte das Financial Times Mit seiner neuen modularen Architektur will das Unternehmen mehr als die Hälfte seines Verkaufsziels für 2030 aus Elektrofahrzeugen machen, was es ihm ermöglicht, verschiedene Modelle zu produzieren, die Schlüsselkomponenten auf denselben Plattformen teilen. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, muss das Unternehmen jedoch neu aufgestellt werden.