Reuters는 Tesla 내부 깊은 곳에 훌륭한 출처를 갖고 있는 것 같습니다. 2023년 9월 14일자 보고서에 따르면 회사가 자동차 하부 차체를 일체형으로 주조하려는 목표에 가까워지고 있다고 말한 사람이 5명 이상이라고 합니다. 다이캐스팅은 기본적으로 상당히 간단한 공정입니다. 틀을 만들고, 녹인 금속을 채우고 식힌 후 틀을 제거하면 짜잔! 인스턴트 자동차. Tinkertoys나 Matchbox 자동차를 만드는 경우에는 잘 작동하지만, 실제 크기의 자동차를 만드는 데 사용하려고 하면 매우 어렵습니다.
Conestoga 마차는 목재로 만든 프레임 위에 지어졌습니다. 초기 자동차도 나무 프레임을 사용했습니다. Henry Ford가 최초의 조립 라인을 만들었을 때 표준은 사다리 프레임(2개의 철 레일이 십자형으로 서로 묶여 있음) 위에 차량을 만드는 것이었습니다. 최초의 유니바디 생산 차량은 1934년 Citroen Traction Avant였으며, 다음 해에는 Chrysler Airflow가 뒤를 이었습니다.
유니바디 자동차에는 아래에 프레임이 없습니다. 대신, 금속 본체는 구동계의 무게를 지탱하고 충돌 시 탑승자를 보호할 수 있는 방식으로 모양 및 제작되었습니다. 1950년대부터 자동차 제조업체는 혼다(Honda), 토요타(Toyota) 등 일본 기업이 주도한 제조 혁신에 힘입어 전륜 구동 유니바디 자동차 제작으로 전환했습니다.
엔진, 변속기, 차동 장치, 구동축, 스트럿 및 브레이크를 갖춘 전체 파워트레인은 엔진과 변속기를 위에서 아래로 떨어뜨리는 대신 조립 라인의 아래에서 제자리로 들어 올리는 별도의 플랫폼에 설치되었습니다. 프레임을 기반으로 제작된 자동차에 대해 수행되었습니다. 변화의 이유는 무엇입니까? 조립 시간이 단축되어 생산 단가가 낮아졌습니다.
오랫동안 소위 경제형 자동차에는 유니바디 기술이 선호되었고, 대형 세단과 왜건에는 사다리 프레임이 선택되었습니다. 일부 하이브리드가 혼합되어 있었습니다. 전면에 프레임 레일이 유니바디 승객실에 볼트로 고정된 자동차였습니다. Chevy Nova와 MGB는 이러한 추세의 예였지만 오래 가지 못했습니다.
Tesla, 고압 주조로 전환
자동차 제조 방식을 혁신하는 습관을 들여온 Tesla는 몇 년 전부터 고압 주조 실험을 시작했습니다. 먼저 후면 구조를 만드는 데 중점을 두었습니다. 그 문제가 해결되자 전면 구조를 만드는 것으로 전환했습니다. 현재 소식통에 따르면 Tesla는 전면, 중앙, 후면 섹션을 모두 한 번의 작업으로 압력 주조하는 데 중점을 두고 있습니다.
왜? 전통적인 제조 기술에서는 최대 400개의 개별 스탬핑을 사용하고 이를 용접, 볼트 체결, 나사 체결 또는 접착하여 완전한 유니바디 구조를 만들어야 하기 때문입니다. Tesla가 이를 올바르게 수행할 수 있다면 제조 비용은 최대 50%까지 절감될 수 있습니다. 이는 결국 다른 모든 제조업체에 엄청난 압력을 가해 대응하거나 경쟁할 수 없게 될 것입니다.
건방진 노조 노동자들이 문을 두드리며 여전히 벌어들이는 이익 중 더 큰 몫을 요구하고 있기 때문에 제조업체들이 사방에서 구타당하고 있다는 것은 말할 필요도 없습니다.
General Motors에서 30년 동안 근무한 Terry Woychowsk는 자동차 제조에 관해 한 두 가지를 알고 있습니다. 그는 현재 미국 엔지니어링 회사 Caresoft Global의 사장입니다. 그는 로이터 통신에 Tesla가 EV 하부 대부분을 기가캐스팅할 수 있다면 자동차 설계 및 제조 방식이 더욱 혼란에 빠질 것이라고 말했습니다. “이것은 스테로이드의 조력자입니다. 이는 업계에 큰 영향을 미치지만 매우 어려운 작업입니다. 캐스팅은 매우 어렵고, 특히 규모가 크고 복잡할수록 더욱 그렇습니다.”
소식통 중 두 명은 Tesla의 새로운 설계 및 제조 기술로 인해 회사가 처음부터 18~24개월 안에 자동차를 개발할 수 있다는 것을 의미하는 반면 대부분의 경쟁업체는 현재 3~4년이 걸릴 수 있다고 말했습니다. 전면 및 후면 부분과 배터리가 들어 있는 차체 하부 중간 부분을 결합한 단일 대형 프레임을 사용하면 소매가가 약 25,000달러에 달하는 새롭고 작은 전기 자동차를 제조할 수 있습니다. 세 명의 소식통에 따르면 테슬라는 이르면 이번 달 일체형 플랫폼을 다이캐스트할지 여부를 결정할 것으로 예상됐다.
앞으로의 중요한 과제
Tesla가 고압 주조를 사용할 때 가장 큰 과제 중 하나는 속이 비어 있지만 충돌 중에 발생하는 힘을 분산시키는 데 필요한 내부 리브가 있는 서브프레임을 설계하는 것입니다. 소식통은 영국, 독일, 일본, 미국의 디자인 및 주조 전문가들이 3D 프린팅과 산업용 모래를 활용하여 혁신을 이루고 있다고 주장합니다.
대형 부품의 고압 주조에 필요한 금형을 만드는 데는 비용이 많이 들고 상당한 위험이 따릅니다. 한 주조 전문가에 따르면 대형 금속 테스트 금형이 제작되면 설계 과정 중 기계 가공 조정에 한 번에 100,000달러가 들거나 금형을 완전히 다시 만드는 데 150만 달러가 들 수 있다고 합니다. 또 다른 사람은 대형 금속 금형의 전체 설계 프로세스에 일반적으로 약 400만 달러가 소요된다고 말했습니다.
많은 자동차 제조업체는 비용과 위험이 너무 높다고 생각했습니다. 특히 소음과 진동, 핏과 마감, 인체공학 및 충돌 내구성의 관점에서 완벽한 다이를 얻으려면 디자인에 6번 이상의 조정이 필요할 수 있기 때문입니다. 그러나 위험은 로켓을 뒤로 날아가게 만든 최초의 엘론 머스크(Elon Musk)를 거의 괴롭히지 않는 것입니다.
산업용 모래 및 3D 프린팅
Tesla는 3D 프린터를 사용하여 산업용 모래로 테스트 금형을 만드는 회사에 눈을 돌린 것으로 알려졌습니다. 바인더 제트라고 알려진 프린터는 디지털 디자인 파일을 사용하여 얇은 모래층에 액체 결합제를 도포하고 점차적으로 용융 합금을 주조할 수 있는 주형을 층별로 제작합니다. 한 소식통에 따르면 사형 주조를 통한 설계 검증 프로세스 비용은 금속 프로토타입으로 동일한 작업을 수행하는 비용의 약 3%입니다.
이는 Tesla가 Desktop Metal 및 ExOne 장치와 같은 회사의 기계를 사용하여 몇 시간 만에 프로토타입을 다시 인쇄하여 필요한 만큼 프로토타입을 조정할 수 있음을 의미합니다. 소식통 중 두 명에 따르면 모래 주조를 사용한 설계 검증 주기는 2~3개월밖에 걸리지 않으며, 금속으로 만든 금형의 경우 6개월에서 1년이 소요됩니다.
그러나 이러한 유연성에도 불구하고 대규모 주조가 성공적으로 이루어지기까지는 극복해야 할 큰 장애물이 하나 더 있었습니다. 주물을 생산하는 데 사용되는 알루미늄 합금은 모래로 만든 주형에서와 금속으로 만든 주형에서 다르게 작동합니다. 초기 프로토타입은 종종 Tesla의 사양을 충족하지 못했습니다.
주조 전문가들은 특수 합금을 제조하고, 용융 합금 냉각 공정을 미세 조정하고, 생산 후 열처리를 통해 이러한 문제를 극복했다고 소식통 중 3명이 말했습니다. Tesla는 프로토타입 모래 주형에 만족하면 대량 생산을 위한 최종 금속 주형에 투자할 수 있습니다.
소식통은 Tesla가 곧 출시할 소형 자동차/로보택시가 차체 하부가 더 단순하기 때문에 EV 플랫폼을 하나로 통합할 수 있는 완벽한 기회를 제공했다고 말했습니다. 소형차에는 앞뒤에 큰 "돌출부"가 없습니다. “어떤 면에서는 보트와 같습니다. 양쪽 끝에 작은 날개가 달린 배터리 트레이입니다. 그것은 한 조각으로 하는 것이 합리적일 것입니다.”라고 한 사람이 말했습니다.
소식통은 Tesla가 언더바디를 일체형으로 주조하기로 결정한 경우 어떤 종류의 프레스를 사용할지 아직 결정해야 한다고 주장했습니다. 대형 차체 부품을 신속하게 제조하려면 16,000톤 이상의 체결력을 갖춘 더 큰 주조기가 필요합니다. 이러한 기계는 비용이 많이 들고 더 큰 공장 건물이 필요할 수 있습니다.
고정력이 높은 프레스는 속이 빈 서브프레임을 만드는 데 필요한 3D 프린팅 샌드 코어를 수용할 수 없습니다. 이 문제를 해결하기 위해 Tesla는 용융 합금을 천천히 주입할 수 있는 다른 유형의 프레스를 사용하고 있습니다. 이 방법은 더 높은 품질의 주물을 생산하고 샌드 코어를 수용할 수 있는 방법입니다.
문제는 해당 프로세스가 더 오래 걸린다는 것입니다. 한 관계자는 "Tesla는 여전히 생산성을 위해 높은 압력을 선택할 수도 있고, 품질과 다용성을 위해 느린 합금 주입을 선택할 수도 있습니다"라고 말했습니다. “이 시점에서는 여전히 동전 던지기가 남아 있습니다.”
테이크아웃
Tesla가 어떤 결정을 내리든 이는 전 세계 자동차 산업 전반에 영향을 미칠 것입니다. Tesla는 상당한 가격 인하에도 불구하고 여전히 전기 자동차를 흑자로 만들고 있습니다. 이는 기존 자동차 제조업체들이 극도로 어려워하고 있는 일입니다.
Tesla가 고압 주조를 사용하여 제조 비용을 크게 절감할 수 있다면 해당 회사는 경제적으로 훨씬 더 큰 압박을 받게 될 것입니다. Kodak과 Nokia에 무슨 일이 일어났는지 상상하기는 어렵지 않습니다. 그것이 세계 경제와 현재 일반 자동차를 만드는 모든 노동자를 어디로 떠날 것인지는 누구나 추측할 수 있습니다.
원천:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
저자: 스티브 핸리
MAT Aluminium의 May Jiang이 편집함
게시 시간: 2024년 6월 5일
