ดูเหมือนว่ารอยเตอร์จะมีแหล่งข่าวที่น่าเชื่อถือและลึกซึ้งเกี่ยวกับเทสลา ในรายงานลงวันที่ 14 กันยายน 2023 ระบุว่ามีคนไม่น้อยกว่า 5 คนแจ้งว่าบริษัทกำลังใกล้บรรลุเป้าหมายในการหล่อชิ้นส่วนใต้ท้องรถให้เป็นชิ้นเดียว การหล่อแบบไดแคสต์เป็นกระบวนการที่ค่อนข้างง่าย เพียงแค่สร้างแม่พิมพ์ เติมโลหะหลอมเหลวลงไป ทิ้งไว้ให้เย็น จากนั้นนำแม่พิมพ์ออก แค่นี้ก็เสร็จเรียบร้อย! รถยนต์สำเร็จรูป วิธีนี้ใช้ได้ดีถ้าคุณกำลังทำรถ Tinkertoys หรือ Matchbox แต่จะยากมากถ้าคุณพยายามใช้มันเพื่อสร้างรถยนต์ขนาดเท่าของจริง
รถสเตชันแวกอน Conestoga ถูกสร้างขึ้นบนโครงไม้ รถยนต์ยุคแรกก็ใช้โครงไม้เช่นกัน เมื่อเฮนรี ฟอร์ดสร้างสายการประกอบครั้งแรก ธรรมเนียมปฏิบัติคือการสร้างรถยนต์บนโครงบันได ซึ่งเป็นรางเหล็กสองรางที่เชื่อมเข้าด้วยกันด้วยไม้กางเขน รถยนต์ที่ผลิตแบบยูนิบอดีคันแรกคือ Citroen Traction Avant ในปี 1934 ตามมาด้วย Chrysler Airflow ในปีถัดมา
รถยนต์แบบยูนิบอดี้ไม่มีโครงใต้ตัวถัง แต่ตัวรถทำจากโลหะขึ้นรูปให้สามารถรับน้ำหนักของระบบส่งกำลังและปกป้องผู้โดยสารในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุได้ นับตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1950 ผู้ผลิตรถยนต์ได้รับแรงผลักดันจากนวัตกรรมการผลิตที่บุกเบิกโดยบริษัทญี่ปุ่นอย่างฮอนด้าและโตโยต้า จึงหันมาผลิตรถยนต์แบบยูนิบอดี้พร้อมระบบขับเคลื่อนล้อหน้า
ระบบส่งกำลังทั้งหมด ซึ่งประกอบด้วยเครื่องยนต์ ระบบส่งกำลัง เฟืองท้าย เพลาขับ สตรัท และเบรก ได้รับการติดตั้งบนแท่นแยกต่างหากที่ยกขึ้นจากด้านล่างในสายการประกอบ แทนที่จะยกเครื่องยนต์และระบบส่งกำลังลงจากด้านบนเหมือนรถยนต์ที่สร้างบนโครง เหตุผลของการเปลี่ยนแปลงนี้คืออะไร? เวลาในการประกอบที่เร็วขึ้น ซึ่งนำไปสู่ต้นทุนการผลิตต่อหน่วยที่ต่ำลง
เป็นเวลานานที่เทคโนโลยีแบบยูนิบอดีเป็นที่นิยมสำหรับรถยนต์ที่เรียกว่าอีโคโนมี ในขณะที่โครงสร้างแบบแลดเดอร์เฟรมเป็นตัวเลือกสำหรับรถเก๋งและรถสเตชันแวกอนขนาดใหญ่ มีรถยนต์ไฮบริดบางรุ่นผสมผสานอยู่ด้วย โดยรถยนต์ที่มีรางเฟรมด้านหน้ายึดติดกับห้องโดยสารแบบยูนิบอดี เชฟโรเลต โนวา และเอ็มจีบี เป็นตัวอย่างของเทรนด์นี้ ซึ่งไม่ได้คงอยู่นานนัก
Tesla หันมาใช้การหล่อแรงดันสูง
Tesla ซึ่งเคยสร้างปรากฏการณ์พลิกโฉมวิธีการผลิตรถยนต์ ได้เริ่มทดลองใช้การหล่อแบบแรงดันสูงเมื่อหลายปีก่อน เริ่มจากการผลิตโครงสร้างด้านหลัง เมื่อทำได้สำเร็จ จึงเปลี่ยนมาผลิตโครงสร้างด้านหน้า ปัจจุบัน แหล่งข่าวระบุว่า Tesla กำลังมุ่งเน้นไปที่การหล่อแบบแรงดันสูงสำหรับส่วนหน้า ส่วนกลาง และส่วนหลังในขั้นตอนเดียว
เพราะอะไรน่ะเหรอ? เพราะเทคนิคการผลิตแบบดั้งเดิมใช้ชิ้นส่วนปั๊มขึ้นรูปมากถึง 400 ชิ้น ซึ่งต่อมาต้องเชื่อม ยึดด้วยสลักเกลียว ขันสกรู หรือติดกาวเข้าด้วยกันจนได้โครงสร้างแบบยูนิบอดีที่สมบูรณ์ หาก Tesla ทำได้สำเร็จ ต้นทุนการผลิตของบริษัทอาจลดลงได้ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งจะสร้างแรงกดดันมหาศาลให้ผู้ผลิตรายอื่นต้องตอบสนอง มิฉะนั้นจะไม่สามารถแข่งขันได้
ไม่ต้องบอกก็รู้ว่าผู้ผลิตเหล่านั้นรู้สึกถึงความบอบช้ำจากทุกด้าน เนื่องจากคนงานสหภาพแรงงานผู้โอหังกำลังเคาะประตูและเรียกร้องส่วนแบ่งที่มากขึ้นจากกำไรที่ยังคงได้รับอยู่
เทอร์รี วอยชอว์สค์ ซึ่งทำงานที่เจเนอรัลมอเตอร์สมา 3 ทศวรรษ มีความรู้เกี่ยวกับการผลิตรถยนต์เป็นอย่างดี ปัจจุบันเขาดำรงตำแหน่งประธานบริษัทวิศวกรรม Caresoft Global ของสหรัฐอเมริกา เขาให้สัมภาษณ์กับรอยเตอร์สว่า หากเทสลาสามารถผลิตชิ้นส่วนใต้ท้องรถ EV ได้เกือบทั้งหมด ก็จะยิ่งส่งผลกระทบต่อการออกแบบและการผลิตรถยนต์ “มันเป็นตัวช่วยที่มีประสิทธิภาพสูง มีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออุตสาหกรรมนี้ แต่ก็เป็นงานที่ท้าทายมาก การหล่อโลหะนั้นทำได้ยากมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อชิ้นส่วนมีขนาดใหญ่และซับซ้อน”
แหล่งข่าวสองรายระบุว่าเทคนิคการออกแบบและการผลิตแบบใหม่ของ Tesla หมายความว่าบริษัทสามารถพัฒนารถยนต์ได้ตั้งแต่เริ่มต้นภายใน 18 ถึง 24 เดือน ขณะที่คู่แข่งส่วนใหญ่ในปัจจุบันอาจใช้เวลาสามถึงสี่ปี โครงรถขนาดใหญ่เพียงชิ้นเดียว ซึ่งรวมส่วนหน้าและส่วนหลังเข้ากับส่วนล่างตรงกลางซึ่งเป็นที่เก็บแบตเตอรี่ อาจถูกนำมาใช้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นใหม่ขนาดเล็กลง ซึ่งมีราคาขายปลีกประมาณ 25,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ แหล่งข่าวสามรายกล่าวว่า คาดว่า Tesla จะตัดสินใจว่าจะหล่อแพลตฟอร์มแบบชิ้นเดียวหรือไม่ภายในเดือนนี้
ความท้าทายที่สำคัญข้างหน้า
หนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดสำหรับ Tesla ในการใช้วัสดุหล่อแรงดันสูง คือการออกแบบซับเฟรมที่กลวงแต่มีซี่โครงภายในที่จำเป็นต่อการกระจายแรงที่เกิดขึ้นระหว่างการชน แหล่งข่าวอ้างว่านวัตกรรมจากผู้เชี่ยวชาญด้านการออกแบบและการหล่อในสหราชอาณาจักร เยอรมนี ญี่ปุ่น และสหรัฐอเมริกา ใช้ประโยชน์จากการพิมพ์ 3 มิติและทรายอุตสาหกรรม
การสร้างแม่พิมพ์ที่จำเป็นสำหรับการหล่อชิ้นส่วนขนาดใหญ่ด้วยแรงดันสูงอาจมีราคาค่อนข้างสูงและมีความเสี่ยงสูง เมื่อสร้างแม่พิมพ์ทดสอบโลหะขนาดใหญ่แล้ว การปรับแต่งเครื่องจักรระหว่างกระบวนการออกแบบอาจมีค่าใช้จ่าย 100,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อครั้ง หรือการสร้างแม่พิมพ์ใหม่ทั้งหมดอาจสูงถึง 1.5 ล้านดอลลาร์ ผู้เชี่ยวชาญด้านการหล่อรายหนึ่งกล่าวว่า กระบวนการออกแบบแม่พิมพ์โลหะขนาดใหญ่ทั้งหมดโดยทั่วไปจะมีค่าใช้จ่ายประมาณ 4 ล้านดอลลาร์
ผู้ผลิตรถยนต์หลายรายมองว่าต้นทุนและความเสี่ยงนั้นสูงเกินไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการออกแบบอาจต้องปรับแต่งหลายสิบครั้งหรือมากกว่านั้นเพื่อให้ได้แม่พิมพ์ที่สมบูรณ์แบบในแง่ของเสียงและการสั่นสะเทือน การประกอบและการตกแต่ง หลักสรีรศาสตร์ และความทนทานต่อการชน แต่ความเสี่ยงกลับเป็นสิ่งที่ไม่ค่อยรบกวนใจอีลอน มัสก์ ผู้ซึ่งเป็นคนแรกที่สร้างจรวดให้บินถอยหลัง
ทรายอุตสาหกรรมและการพิมพ์ 3 มิติ
มีรายงานว่า Tesla ได้หันไปพึ่งบริษัทที่ผลิตแม่พิมพ์ทดสอบจากทรายอุตสาหกรรมด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เครื่องพิมพ์ที่รู้จักกันในชื่อ Binder Jet จะใช้ไฟล์ออกแบบดิจิทัล ฉีดสารยึดเกาะเหลวลงบนชั้นทรายบางๆ แล้วค่อยๆ สร้างแม่พิมพ์ทีละชั้น ซึ่งสามารถหล่อโลหะผสมหลอมเหลวได้ แหล่งข่าวรายหนึ่งระบุว่า ค่าใช้จ่ายในการตรวจสอบการออกแบบด้วยการหล่อทรายนั้นมีราคาประมาณ 3% ของการทำแบบเดียวกันนี้กับต้นแบบโลหะ
นั่นหมายความว่า Tesla สามารถปรับแต่งต้นแบบได้มากเท่าที่ต้องการ โดยพิมพ์ต้นแบบใหม่ได้ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมงโดยใช้เครื่องจักรจากบริษัทต่างๆ เช่น Desktop Metal และหน่วย ExOne แหล่งข่าวสองรายกล่าวว่า วงจรการตรวจสอบการออกแบบโดยใช้การหล่อทรายใช้เวลาเพียงสองถึงสามเดือนเท่านั้น เมื่อเทียบกับแม่พิมพ์ที่ทำจากโลหะซึ่งใช้เวลาเพียงหกเดือนถึงหนึ่งปี
อย่างไรก็ตาม แม้จะมีความยืดหยุ่นมากขึ้น แต่ก็ยังมีอุปสรรคสำคัญอีกประการหนึ่งที่ต้องเอาชนะก่อนที่จะสามารถผลิตชิ้นงานหล่อขนาดใหญ่ได้สำเร็จ โลหะผสมอะลูมิเนียมที่ใช้ในการผลิตชิ้นงานหล่อมีพฤติกรรมในแม่พิมพ์ที่ทำจากทรายแตกต่างจากแม่พิมพ์ที่ทำจากโลหะ ต้นแบบในยุคแรกมักไม่ตรงตามข้อกำหนดของเทสลา
ผู้เชี่ยวชาญด้านการหล่อโลหะเอาชนะปัญหาดังกล่าวได้ด้วยการสร้างโลหะผสมชนิดพิเศษ ปรับแต่งกระบวนการหล่อเย็นโลหะผสมหลอมเหลวให้ละเอียดขึ้น และคิดค้นวิธีการอบชุบด้วยความร้อนหลังการผลิต แหล่งข่าว 3 รายกล่าว เมื่อ Tesla พอใจกับแม่พิมพ์ทรายต้นแบบแล้ว ก็สามารถลงทุนในแม่พิมพ์โลหะขั้นสุดท้ายสำหรับการผลิตจำนวนมากได้
แหล่งข่าวกล่าวว่ารถยนต์ขนาดเล็ก/แท็กซี่หุ่นยนต์ที่กำลังจะมาถึงของ Tesla ได้มอบโอกาสอันยอดเยี่ยมให้กับ Tesla ในการหล่อหลอมแพลตฟอร์ม EV ให้เป็นชิ้นเดียว เนื่องจากส่วนใต้ท้องรถมีความเรียบง่ายกว่า รถยนต์ขนาดเล็กไม่มี “ส่วนยื่น” ขนาดใหญ่ที่ด้านหน้าและด้านหลัง “มันเหมือนเรือในแง่หนึ่ง มีถาดแบตเตอรี่ที่มีปีกเล็กๆ ติดอยู่ทั้งสองด้าน ซึ่งน่าจะสมเหตุสมผลถ้าทำเป็นชิ้นเดียว” บุคคลหนึ่งกล่าว
แหล่งข่าวอ้างว่า Tesla ยังคงต้องตัดสินใจว่าจะใช้เครื่องอัดแบบใด หากตัดสินใจจะหล่อชิ้นส่วนตัวถังใต้ท้องรถเป็นชิ้นเดียว การผลิตชิ้นส่วนตัวถังขนาดใหญ่ได้อย่างรวดเร็วจำเป็นต้องใช้เครื่องจักรหล่อขนาดใหญ่ที่มีกำลังอัด 16,000 ตันหรือมากกว่า เครื่องจักรดังกล่าวมีราคาแพงและอาจต้องใช้อาคารโรงงานขนาดใหญ่
แท่นอัดที่มีกำลังยึดสูงไม่สามารถรองรับแกนทรายที่พิมพ์ 3 มิติ ซึ่งจำเป็นต่อการผลิตซับเฟรมแบบกลวงได้ เพื่อแก้ปัญหานี้ เทสลาจึงใช้แท่นอัดอีกประเภทหนึ่งที่สามารถฉีดโลหะผสมหลอมเหลวลงไปได้อย่างช้าๆ ซึ่งเป็นวิธีที่มักจะผลิตชิ้นงานหล่อคุณภาพสูงขึ้นและสามารถรองรับแกนทรายได้
ปัญหาคือ กระบวนการนั้นใช้เวลานานกว่า “เทสลาอาจเลือกใช้แรงดันสูงเพื่อประสิทธิภาพการผลิต หรืออาจเลือกใช้การฉีดโลหะผสมแบบช้าเพื่อคุณภาพและความอเนกประสงค์” หนึ่งในทีมงานกล่าว “ตอนนี้ยังเหมือนโยนเหรียญอยู่เลย”
การนำกลับบ้าน
ไม่ว่า Tesla จะตัดสินใจอย่างไร ก็จะส่งผลกระทบไปทั่วทั้งอุตสาหกรรมรถยนต์ทั่วโลก Tesla แม้จะมีการปรับลดราคาครั้งใหญ่ แต่ก็ยังคงผลิตรถยนต์ไฟฟ้าเพื่อทำกำไร ซึ่งเป็นสิ่งที่ผู้ผลิตรถยนต์เก่าแก่กำลังเผชิญอยู่ในขณะนี้
หาก Tesla สามารถลดต้นทุนการผลิตได้อย่างมากด้วยการใช้วัสดุหล่อแรงดันสูง บริษัทเหล่านั้นจะต้องเผชิญกับแรงกดดันทางเศรษฐกิจที่หนักหนาสาหัสยิ่งขึ้น ไม่ยากเลยที่จะจินตนาการว่าเกิดอะไรขึ้นกับ Kodak และ Nokia บ้าง ผลกระทบดังกล่าวจะส่งผลต่อเศรษฐกิจโลกและแรงงานทั้งหมดที่ผลิตรถยนต์ทั่วไปในปัจจุบันอย่างไร คงไม่มีใครคาดเดาได้
แหล่งที่มา:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
ผู้แต่ง: สตีฟ แฮนลีย์
แก้ไขโดย May Jiang จาก MAT Aluminum
เวลาโพสต์: 5 มิ.ย. 2567
