Reuters semble disposer d’excellentes sources au sein de Tesla. Dans un rapport daté du 14 septembre 2023, pas moins de 5 personnes lui ont dit que l'entreprise se rapprochait de son objectif de fondre le soubassement de ses voitures en une seule pièce. Le moulage sous pression est fondamentalement un processus assez simple. Créez un moule, remplissez-le de métal en fusion, laissez-le refroidir, retirez le moule et le tour est joué ! Voiture instantanée. Cela fonctionne bien si vous fabriquez des voitures Tinkertoys ou Matchbox, mais c'est extrêmement difficile si vous essayez de l'utiliser pour fabriquer des véhicules pleine grandeur.
Les wagons Conestoga étaient construits sur des charpentes en bois. Les premières automobiles utilisaient également des cadres en bois. Lorsque Henry Ford a créé la première chaîne de montage, la norme était de construire des véhicules sur un châssis en échelle : deux rails en fer reliés entre eux par des traverses. La première voiture monocoque de production fut la Citroën Traction Avant en 1934, suivie par la Chrysler Airflow l'année suivante.
Les voitures monocoques n’ont pas de cadre en dessous. Au lieu de cela, la carrosserie métallique est façonnée et formée de manière à pouvoir supporter le poids de la transmission et protéger les occupants en cas de collision. À partir des années 1950, les constructeurs automobiles, stimulés par les innovations manufacturières lancées par des sociétés japonaises comme Honda et Toyota, se sont tournés vers la fabrication de voitures monocoques à traction avant.
L'ensemble du groupe motopropulseur, avec moteur, transmission, différentiel, arbres de transmission, jambes de force et freins, a été installé sur une plate-forme séparée qui a été soulevée par le bas sur la chaîne de montage, plutôt que de laisser tomber le moteur et la transmission par le haut. a été réalisé pour les voitures construites sur un châssis. La raison du changement ? Des temps d’assemblage plus rapides qui ont conduit à une réduction des coûts unitaires de production.
Pendant longtemps, la technologie monocoque a été préférée pour les voitures dites économiques, tandis que les châssis en échelle étaient le choix pour les plus grandes berlines et familiales. Il y avait quelques hybrides mélangés – des voitures avec des rails de châssis à l'avant boulonnés à un habitacle monocoque. Les Chevrolet Nova et MGB sont des exemples de cette tendance, qui n'a pas duré longtemps.
Tesla se tourne vers le moulage à haute pression
Tesla, qui a pris l'habitude de bouleverser la façon dont les automobiles sont fabriquées, a commencé à expérimenter le moulage à haute pression il y a plusieurs années. Tout d’abord, il s’est concentré sur la réalisation de la structure arrière. Quand il a réussi, il est passé à la fabrication de la structure avant. Désormais, selon des sources, Tesla se concentre sur le moulage sous pression des sections avant, centrale et arrière en une seule opération.
Pourquoi? Parce que les techniques de fabrication traditionnelles utilisent jusqu'à 400 pièces embouties individuelles qui doivent ensuite être soudées, boulonnées, vissées ou collées ensemble pour constituer une structure monocoque complète. Si Tesla parvient à y parvenir, ses coûts de fabrication pourraient être réduits jusqu’à 50 %. Cela, à son tour, exercera une pression énorme sur tous les autres fabricants pour qu'ils réagissent ou se retrouvent incapables de rivaliser.
Il va sans dire que ces fabricants se sentent battus de toutes parts alors que des travailleurs syndiqués hautains frappent aux portes et exigent une plus grande part des bénéfices encore réalisés.
Terry Woychowsk, qui a travaillé chez General Motors pendant trois décennies, connaît une chose ou deux en matière de fabrication automobile. Il est aujourd'hui président de la société d'ingénierie américaine Caresoft Global. Il a déclaré à Reuters que si Tesla parvenait à diffuser la majeure partie du soubassement d’un véhicule électrique, cela perturberait davantage la façon dont les voitures sont conçues et fabriquées. «C’est un catalyseur sous stéroïdes. Cela a d'énormes implications pour l'industrie, mais c'est une tâche très difficile. Les castings sont très difficiles à réaliser, surtout les plus gros et les plus compliqués.
Deux des sources ont déclaré que les nouvelles techniques de conception et de fabrication de Tesla signifient que l'entreprise pourrait développer une voiture à partir de zéro en 18 à 24 mois, alors que la plupart des concurrents peuvent actuellement prendre entre trois et quatre ans. Un seul grand châssis – combinant les sections avant et arrière avec le soubassement central où est logée la batterie – pourrait être utilisé pour fabriquer une nouvelle voiture électrique plus petite qui coûterait environ 25 000 $. Tesla devrait décider s'il souhaite ou non fabriquer une plate-forme monobloc dès ce mois-ci, ont indiqué trois des sources.
Des défis importants à venir
L'un des plus grands défis pour Tesla dans l'utilisation de moulages à haute pression est de concevoir des sous-châssis creux mais dotés des nervures internes nécessaires pour les rendre capables de dissiper les forces qui se produisent lors d'accidents. Les sources affirment que les innovations réalisées par des spécialistes de la conception et du moulage en Grande-Bretagne, en Allemagne, au Japon et aux États-Unis utilisent l'impression 3D et le sable industriel.
Fabriquer les moules nécessaires au moulage à haute pression de gros composants peut être assez coûteux et comporte des risques considérables. Une fois qu'un grand moule d'essai en métal a été fabriqué, les ajustements d'usinage pendant le processus de conception pourraient coûter 100 000 $ pièce, ou la refonte complète du moule pourrait coûter 1,5 million de dollars, selon un spécialiste du moulage. Un autre a déclaré que l’ensemble du processus de conception d’un grand moule métallique coûterait généralement environ 4 millions de dollars.
De nombreux constructeurs automobiles ont jugé le coût et les risques trop élevés, d'autant plus qu'une conception peut nécessiter une demi-douzaine de modifications ou plus pour obtenir une matrice parfaite du point de vue du bruit et des vibrations, de l'ajustement et de la finition, de l'ergonomie et de la résistance aux chocs. Mais le risque est une chose qui dérange rarement Elon Musk, qui fut le premier à faire voler des fusées en arrière.
Sable industriel et impression 3D
Tesla se serait tourné vers des entreprises qui fabriquent des moules d'essai à partir de sable industriel avec des imprimantes 3D. À l’aide d’un fichier de conception numérique, des imprimantes appelées jets de liant déposent un liant liquide sur une fine couche de sable et construisent progressivement un moule, couche par couche, capable de couler sous pression des alliages fondus. Selon une source, le coût du processus de validation de la conception avec le moulage au sable coûte environ 3 % de celui d'un prototype métallique.
Cela signifie que Tesla peut modifier les prototypes autant de fois que nécessaire, en réimprimant un nouveau en quelques heures à l'aide de machines d'entreprises telles que Desktop Metal et son unité ExOne. Le cycle de validation de la conception utilisant le moulage au sable ne prend que deux à trois mois, ont indiqué deux des sources, contre six mois à un an pour un moule en métal.
Cependant, malgré cette plus grande flexibilité, il restait encore un obstacle majeur à surmonter avant que des moulages à grande échelle puissent être réalisés avec succès. Les alliages d'aluminium utilisés pour produire les pièces moulées se comportent différemment dans les moules en sable et dans les moules en métal. Les premiers prototypes ne répondaient souvent pas aux spécifications de Tesla.
Les spécialistes du moulage ont surmonté ce problème en formulant des alliages spéciaux, en affinant le processus de refroidissement de l'alliage fondu et en proposant un traitement thermique post-production, ont indiqué trois des sources. Une fois que Tesla est satisfaite du prototype de moule en sable, elle peut alors investir dans un moule métallique final pour la production de masse.
Les sources ont déclaré que la prochaine petite voiture/robotaxi de Tesla lui a donné une opportunité parfaite de fabriquer une plate-forme EV en un seul morceau, principalement parce que son soubassement est plus simple. Les petites voitures n'ont pas de grand « porte-à-faux » à l'avant et à l'arrière. « C'est en quelque sorte comme un bateau, un plateau de batterie avec de petites ailes attachées aux deux extrémités. Cela aurait du sens de le faire en un seul morceau », a déclaré une personne.
Les sources ont affirmé que Tesla devait encore décider quel type de presse utiliser si elle décidait de couler le soubassement en un seul morceau. Pour fabriquer rapidement de grandes pièces de carrosserie, il faudra des machines de coulée plus grandes avec une puissance de serrage de 16 000 tonnes ou plus. De telles machines seront coûteuses et pourraient nécessiter des bâtiments d’usine plus grands.
Les presses à puissance de serrage élevée ne peuvent pas accueillir les noyaux de sable imprimés en 3D nécessaires à la fabrication de faux-châssis creux. Pour résoudre ce problème, Tesla utilise un autre type de presse dans laquelle l'alliage fondu peut être injecté lentement – une méthode qui tend à produire des pièces moulées de meilleure qualité et peut accueillir les noyaux de sable.
Le problème est que ce processus prend plus de temps. "Tesla pourrait toujours choisir une pression élevée pour la productivité, ou bien une injection lente d'alliage pour la qualité et la polyvalence", a déclaré l'une des personnes. "C'est encore un tirage au sort à ce stade."
Les plats à emporter
Quelle que soit la décision prise par Tesla, elle aura des implications qui se répercuteront sur l’ensemble de l’industrie automobile mondiale. Tesla, malgré d’importantes baisses de prix, continue de fabriquer des voitures électriques en réalisant des bénéfices – ce que les constructeurs automobiles traditionnels trouvent extrêmement difficile à faire.
Si Tesla parvient à réduire considérablement ses coûts de fabrication en utilisant des pièces moulées à haute pression, ces entreprises seront soumises à une pression économique encore plus forte. Il n’est pas difficile d’imaginer ce qui est arrivé à Kodak et Nokia. Personne ne peut deviner ce que cela laisserait à l'économie mondiale et à tous les travailleurs qui fabriquent actuellement des voitures conventionnelles.
Source:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/
Auteur : Steve Hanley
Edité par May Jiang de MAT Aluminium
Heure de publication : 05 juin 2024
