Reuters semble disposer d'excellentes sources au sein de Tesla. Dans un rapport daté du 14 septembre 2023, l'entreprise affirme que pas moins de cinq personnes lui ont indiqué que l'entreprise se rapprochait de son objectif de mouler le soubassement de ses voitures en une seule pièce. Le moulage sous pression est un procédé assez simple : il suffit de créer un moule, de le remplir de métal en fusion, de le laisser refroidir, de démouler et voilà ! Une voiture instantanée. Ce procédé fonctionne bien pour les Tinkertoys ou les Matchbox, mais il est extrêmement difficile de l'utiliser pour fabriquer des véhicules grandeur nature.
Les wagons Conestoga étaient construits sur des châssis en bois. Les premières automobiles utilisaient également des châssis en bois. Lorsqu'Henry Ford créa la première chaîne de montage, la norme était de construire les véhicules sur un châssis en échelle : deux rails en fer reliés par des traverses. La première voiture monocoque de série fut la Citroën Traction Avant en 1934, suivie par la Chrysler Airflow l'année suivante.
Les voitures monocoques n'ont pas de châssis. La carrosserie métallique est façonnée et formée de manière à supporter le poids de la transmission et à protéger les occupants en cas de collision. À partir des années 1950, les constructeurs automobiles, stimulés par les innovations de fabrication lancées par des entreprises japonaises comme Honda et Toyota, se sont tournés vers la construction de voitures monocoques à traction avant.
L'ensemble du groupe motopropulseur, comprenant le moteur, la transmission, le différentiel, les arbres de transmission, les jambes de force et les freins, était installé sur une plateforme séparée, soulevée par le bas sur la chaîne de montage, au lieu de les déposer par le haut comme c'était le cas pour les voitures à châssis. La raison de ce changement ? Des temps d'assemblage plus rapides, permettant ainsi de réduire les coûts unitaires de production.
Pendant longtemps, la technologie monocoque a été privilégiée pour les voitures dites économiques, tandis que les châssis en échelle étaient privilégiés pour les berlines et breaks plus grands. On a également vu apparaître des modèles hybrides : des voitures dotées de longerons avant boulonnés à un habitacle monocoque. La Chevy Nova et la MGB illustrent cette tendance, qui n'a pas duré longtemps.
Tesla se tourne vers le moulage sous haute pression
Tesla, qui a pris l'habitude de révolutionner la fabrication automobile, a commencé à expérimenter le moulage sous pression il y a plusieurs années. L'entreprise s'est d'abord concentrée sur la fabrication de la structure arrière. Une fois le résultat obtenu, elle est passée à la fabrication de la structure avant. Aujourd'hui, selon certaines 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 nécessitent jusqu'à 400 pièces embouties individuelles, qui doivent ensuite être soudées, boulonnées, vissées ou collées pour former une structure monocoque complète. Si Tesla y parvient, ses coûts de fabrication pourraient être réduits jusqu'à 50 %. Cela exercera une pression énorme sur tous les autres constructeurs, qui devront réagir, sous peine de ne pas pouvoir rivaliser.
Il va sans dire que ces fabricants se sentent malmenés de toutes parts, alors que des travailleurs syndiqués arrogants frappent aux portes et exigent une plus grande part des bénéfices encore réalisés.
Terry Woychowsk, qui a travaillé chez General Motors pendant trente ans, connaît bien la fabrication automobile. Il est aujourd'hui président de la société d'ingénierie américaine Caresoft Global. Il explique à Reuters que si Tesla parvenait à mouler la majeure partie du soubassement d'un véhicule électrique par gigamoulage, cela bouleverserait encore davantage la conception et la fabrication des voitures. « C'est un catalyseur surpuissant. Les implications pour l'industrie sont énormes, mais c'est une tâche très complexe. Les moulages sont très difficiles à réaliser, surtout les plus grands et les plus complexes. »
Deux sources ont indiqué que les nouvelles techniques de conception et de fabrication de Tesla permettraient à l'entreprise de développer une voiture de A à Z en 18 à 24 mois, alors que la plupart de ses concurrents mettent actuellement entre trois et quatre ans. Un seul grand châssis – combinant les sections avant et arrière avec le soubassement central où se trouve la batterie – pourrait servir à fabriquer une nouvelle voiture électrique plus petite, vendue environ 25 000 dollars. Tesla devrait décider d'utiliser ou non une plateforme monobloc moulée sous pression dès ce mois-ci, ont indiqué trois sources.
Des défis importants à venir
L'un des plus grands défis pour Tesla en matière de moulage sous haute pression est de concevoir des sous-châssis creux, mais dotés des nervures internes nécessaires pour dissiper les forces générées lors des collisions. Selon certaines sources, les innovations des spécialistes de la conception et du moulage en Grande-Bretagne, en Allemagne, au Japon et aux États-Unis font appel à l'impression 3D et au sable industriel.
La fabrication des moules nécessaires à la coulée haute pression de grandes pièces peut s'avérer coûteuse et comporte des risques considérables. Une fois un grand moule d'essai métallique réalisé, les ajustements d'usinage lors de la conception peuvent coûter 100 000 dollars par opération, et la refonte complète du moule peut coûter 1,5 million de dollars, selon un spécialiste de la fonderie. Un autre a indiqué que la conception complète 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, voire plus, pour obtenir une matrice parfaite en termes de bruit et de vibrations, d'ajustement et de finition, d'ergonomie et de résistance aux chocs. Mais le risque est une préoccupation qui préoccupe rarement Elon Musk, qui fut le premier à faire voler des fusées à l'envers.
Sable industriel et impression 3D
Tesla se serait tourné vers des entreprises qui fabriquent des moules d'essai en sable industriel avec des imprimantes 3D. À partir 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, couche par couche, un moule capable de couler des alliages en fusion. Selon une source, le coût du processus de validation de la conception par moulage au sable représente environ 3 % de celui d'un prototype métallique.
Cela signifie que Tesla peut modifier ses prototypes autant de fois que nécessaire, en réimprimant un nouveau en quelques heures grâce à des machines d'entreprises telles que Desktop Metal et sa filiale ExOne. Le cycle de validation de la conception par moulage au sable ne prend que deux à trois mois, selon deux sources, contre six mois à un an pour un moule en métal.
Malgré cette plus grande flexibilité, il restait cependant un obstacle majeur à surmonter avant de pouvoir réaliser avec succès des pièces moulées à grande échelle. Les alliages d'aluminium utilisés pour produire ces pièces se comportent différemment dans des moules en sable et 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 peaufinant le processus de refroidissement de l'alliage fondu et en mettant au point un traitement thermique post-production, ont indiqué trois sources. Une fois que Tesla sera satisfait du prototype de moule en sable, l'entreprise pourra investir dans un moule métallique final pour la production en série.
Selon certaines sources, la future petite voiture/robotaxi de Tesla lui offre une occasion idéale de fondre une plateforme électrique d'un seul tenant, principalement grâce à la simplicité de son soubassement. Les petites voitures n'ont pas de porte-à-faux important à l'avant et à l'arrière. « C'est un peu comme un bateau, un bac à batterie avec de petites ailes fixées à chaque extrémité. Ce serait logique de le faire d'un seul tenant », a déclaré une source.
Selon certaines sources, Tesla doit encore décider du type de presse à utiliser si elle décide de mouler le soubassement d'une seule pièce. La fabrication rapide de grandes pièces de carrosserie nécessitera des machines de moulage plus puissantes, dotées d'une force de serrage de 16 000 tonnes ou plus. De telles machines seront coûteuses et pourraient nécessiter des bâtiments industriels plus grands.
Les presses à forte force de serrage ne peuvent pas accueillir les noyaux de sable imprimés en 3D nécessaires à la fabrication de sous-châssis creux. Pour résoudre ce problème, Tesla utilise un autre type de presse dans lequel l'alliage fondu peut être injecté lentement, une méthode qui permet de produire des pièces moulées de meilleure qualité et qui s'adapte aux noyaux de sable.
Le problème, c'est que ce processus est plus long. « Tesla pourrait toujours opter pour la haute pression pour la productivité, ou pour l'injection lente d'alliage pour la qualité et la polyvalence », a expliqué l'une des personnes interrogées. « C'est encore un jeu de pile ou face à ce stade. »
À emporter
Quelle que soit la décision de Tesla, elle aura des répercussions sur l'ensemble de l'industrie automobile mondiale. Malgré d'importantes baisses de prix, Tesla continue de produire des voitures électriques de manière rentable, ce que les constructeurs traditionnels peinent à faire.
Si Tesla parvient à réduire significativement ses coûts de production grâce au moulage sous haute pression, ces entreprises subiront une pression économique encore plus forte. On imagine aisément ce qui est arrivé à Kodak et Nokia. On ne sait pas où cela mènerait pour l'économie mondiale et pour tous les travailleurs qui fabriquent actuellement des voitures conventionnelles.
Auteur : Steve Hanley
Édité par May Jiang de MAT Aluminum
Date de publication : 05/06/2024
