A Reuters parece ter excelentes fontes dentro da Tesla. Em uma reportagem datada de 14 de setembro de 2023, a agência afirma que nada menos que 5 pessoas disseram que a empresa está se aproximando de sua meta de fundir a parte inferior de seus carros em uma única peça. A fundição sob pressão é basicamente um processo bastante simples. Crie um molde, preencha-o com metal derretido, deixe esfriar, remova o molde e pronto! Carro instantâneo. Funciona bem se você estiver fazendo carrinhos de brinquedo ou Matchbox, mas é extremamente difícil se você tentar usá-lo para fazer veículos em tamanho real.
Os vagões Conestoga eram construídos sobre chassis de madeira. Os primeiros automóveis também utilizavam chassis de madeira. Quando Henry Ford criou a primeira linha de montagem, a norma era construir veículos sobre uma estrutura de escada — dois trilhos de ferro unidos por peças transversais. O primeiro carro monobloco de produção foi o Citroën Traction Avant em 1934, seguido pelo Chrysler Airflow no ano seguinte.
Carros monobloco não possuem estrutura inferior. Em vez disso, a carroceria metálica é moldada e moldada de forma a suportar o peso do sistema de transmissão e proteger os ocupantes em caso de colisão. A partir da década de 1950, as montadoras, impulsionadas pelas inovações de fabricação de empresas japonesas como Honda e Toyota, passaram a fabricar carros monobloco com tração dianteira.
Todo o conjunto propulsor, incluindo motor, transmissão, diferencial, eixos cardã, amortecedores e freios, foi instalado em uma plataforma separada, que era elevada por baixo na linha de montagem, em vez de baixar o motor e a transmissão por cima, como acontecia com os carros construídos sobre chassis. O motivo da mudança? Tempos de montagem mais rápidos, o que levou a custos unitários de produção mais baixos.
Por muito tempo, a tecnologia monobloco foi preferida para os chamados carros econômicos, enquanto as estruturas em escada eram a escolha para sedãs e peruas maiores. Havia também alguns híbridos — carros com longarinas dianteiras aparafusadas a um compartimento de passageiros monobloco. O Chevy Nova e o MGB foram exemplos dessa tendência, que não durou muito.
Tesla muda para fundição de alta pressão
A Tesla, que tem o hábito de revolucionar a forma como os automóveis são fabricados, começou a experimentar com fundição de alta pressão há vários anos. Primeiro, concentrou-se na fabricação da estrutura traseira. Quando acertou, passou a fabricar a estrutura dianteira. Agora, segundo fontes, a Tesla está se concentrando na fundição sob pressão das seções dianteira, central e traseira, tudo em uma única operação.
Por quê? Porque as técnicas tradicionais de fabricação utilizam até 400 peças estampadas individuais que precisam ser soldadas, aparafusadas, parafusadas ou coladas para formar uma estrutura monobloco completa. Se a Tesla conseguir acertar nisso, seu custo de fabricação poderá ser reduzido em até 50%. Isso, por sua vez, colocará uma pressão tremenda sobre todos os outros fabricantes para que respondam ou se vejam incapazes de competir.
Nem é preciso dizer que esses fabricantes estão se sentindo prejudicados por todos os lados, já que trabalhadores sindicalizados e arrogantes estão batendo nos portões e exigindo uma fatia maior de quaisquer lucros que ainda estejam sendo obtidos.
Terry Woychowsk, que trabalhou na General Motors por 3 décadas, entende bastante de fabricação de automóveis. Ele agora é presidente da empresa de engenharia americana Caresoft Global. Ele disse à Reuters que, se a Tesla conseguir gigacast a maior parte da parte inferior de um veículo elétrico, isso mudará ainda mais a forma como os carros são projetados e fabricados. "É um facilitador turbinado. Tem um enorme impacto na indústria, mas é uma tarefa muito desafiadora. Fundir peças é muito difícil, especialmente as maiores e mais complexas."
Duas das fontes afirmaram que as novas técnicas de design e fabricação da Tesla permitem que a empresa desenvolva um carro do zero em 18 a 24 meses, enquanto a maioria dos concorrentes atualmente leva de três a quatro anos. Uma única estrutura grande — combinando as seções dianteira e traseira com a parte inferior central, onde fica a bateria — poderia ser usada para fabricar um novo carro elétrico menor, vendido por cerca de US$ 25.000. A Tesla deve decidir se fundirá uma plataforma inteiriça ainda neste mês, disseram três das fontes.
Desafios significativos pela frente
Um dos maiores desafios da Tesla no uso de peças fundidas de alta pressão é projetar subchassi ocos, mas com as nervuras internas necessárias para dissipar as forças que ocorrem durante colisões. As fontes afirmam que as inovações de especialistas em design e fundição na Grã-Bretanha, Alemanha, Japão e Estados Unidos utilizam impressão 3D e areia industrial.
Produzir os moldes necessários para a fundição de alta pressão de grandes componentes pode ser bastante caro e envolve riscos consideráveis. Após a fabricação de um grande molde de teste de metal, ajustes de usinagem durante o processo de projeto podem custar US$ 100.000 por operação, ou refazer o molde completamente pode chegar a US$ 1,5 milhão, de acordo com um especialista em fundição. Outro afirmou que todo o processo de projeto de um grande molde de metal normalmente custaria cerca de US$ 4 milhões.
Muitas montadoras consideram o custo e os riscos muito altos, especialmente porque um projeto pode precisar de meia dúzia ou mais de ajustes para atingir a matriz perfeita em termos de ruído e vibração, ajuste e acabamento, ergonomia e resistência a colisões. Mas o risco raramente incomoda Elon Musk, que foi o primeiro a fazer foguetes voarem para trás.
Areia Industrial e Impressão 3D
A Tesla teria recorrido a empresas que produzem moldes de teste a partir de areia industrial com impressoras 3D. Usando um arquivo de design digital, impressoras conhecidas como jatos de ligante depositam um agente de ligação líquido sobre uma fina camada de areia e constroem gradualmente um molde, camada por camada, capaz de fundir ligas fundidas. De acordo com uma fonte, o custo do processo de validação do design com fundição em areia é cerca de 3% do custo de um protótipo de metal.
Isso significa que a Tesla pode ajustar protótipos quantas vezes forem necessárias, reimprimindo um novo em questão de horas usando máquinas de empresas como a Desktop Metal e sua unidade ExOne. O ciclo de validação do projeto usando fundição em areia leva apenas de dois a três meses, disseram duas das fontes, em comparação com algo entre seis meses e um ano para um molde feito de metal.
Apesar dessa maior flexibilidade, ainda havia um grande obstáculo a ser superado antes que as peças fundidas em larga escala pudessem ser produzidas com sucesso. As ligas de alumínio usadas para produzir as peças fundidas se comportavam de maneira diferente em moldes de areia do que em moldes de metal. Os primeiros protótipos frequentemente não atendiam às especificações da Tesla.
Os especialistas em fundição superaram essa dificuldade formulando ligas especiais, aprimorando o processo de resfriamento da liga fundida e desenvolvendo um tratamento térmico pós-produção, disseram três das fontes. Assim que a Tesla estiver satisfeita com o protótipo do molde de areia, poderá investir em um molde metálico final para produção em massa.
As fontes disseram que o próximo carro compacto/robotaxi da Tesla oferece a oportunidade perfeita para fabricar uma plataforma elétrica em uma única peça, principalmente porque sua parte inferior é mais simples. Carros compactos não têm uma grande "projeção" na frente e atrás. "É como um barco, de certa forma, uma bandeja de bateria com pequenas asas presas em ambas as extremidades. Faria sentido fabricá-lo em uma única peça", disse uma pessoa.
As fontes afirmaram que a Tesla ainda precisa decidir que tipo de prensa usar se decidir fundir a parte inferior da carroceria em uma única peça. A fabricação rápida de peças grandes da carroceria exigirá máquinas de fundição maiores, com potência de fixação de 16.000 toneladas ou mais. Essas máquinas serão caras e podem exigir fábricas maiores.
Prensas com alto poder de fixação não conseguem acomodar os núcleos de areia impressos em 3D necessários para a fabricação de subestruturas ocas. Para resolver esse problema, a Tesla está usando um tipo diferente de prensa na qual a liga fundida pode ser injetada lentamente — um método que tende a produzir peças fundidas de maior qualidade e pode acomodar os núcleos de areia.
O problema é que esse processo leva mais tempo. "A Tesla ainda poderia optar por alta pressão para maior produtividade, ou poderia optar por injeção lenta de liga para maior qualidade e versatilidade", disse uma das pessoas. "Ainda é cara ou coroa neste momento."
A lição
Qualquer que seja a decisão da Tesla, ela terá implicações que se refletirão em toda a indústria automobilística mundial. A Tesla, apesar dos cortes significativos de preços, continua produzindo carros elétricos com lucro — algo que as montadoras tradicionais estão encontrando extrema dificuldade em fazer.
Se a Tesla conseguir reduzir significativamente seus custos de fabricação usando peças fundidas de alta pressão, essas empresas estarão sob pressão econômica ainda maior. Não é difícil imaginar o que aconteceu com a Kodak e a Nokia. Ninguém sabe onde isso deixaria a economia mundial e todos os trabalhadores que atualmente fabricam carros convencionais.
Fonte:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Autor: Steve Hanley
Editado por May Jiang da MAT Aluminum
Horário da postagem: 05/06/2024
