Reuters parece tener excelentes fuentes en el seno de Tesla. En un informe del 14 de septiembre de 2023, afirma que al menos cinco personas le han dicho que la compañía se está acercando a su objetivo de fundir la parte inferior de sus coches en una sola pieza. La fundición a presión es un proceso bastante sencillo: se crea un molde, se llena con metal fundido, se deja enfriar, se retira el molde, ¡y listo! Un coche instantáneo. Funciona bien si se fabrican coches Tinkertoy o Matchbox, pero es extremadamente difícil si se intenta utilizar para fabricar vehículos de tamaño real.
Las camionetas Conestoga se construían sobre bastidores de madera. Los primeros automóviles también usaban bastidores de madera. Cuando Henry Ford creó la primera línea de montaje, lo habitual era construir vehículos sobre un bastidor de escalera: dos rieles de hierro unidos mediante travesaños. El primer monocasco de producción fue el Citroën Traction Avant en 1934, seguido por el Chrysler Airflow al año siguiente.
Los coches monocasco no tienen chasis. En su lugar, la carrocería metálica está diseñada para soportar el peso del tren motriz y proteger a los ocupantes en caso de accidente. A partir de la década de 1950, los fabricantes de automóviles, impulsados por las innovaciones de fabricación impulsadas por empresas japonesas como Honda y Toyota, comenzaron a fabricar coches monocasco con tracción delantera.
Todo el sistema de propulsión, con motor, transmisión, diferencial, ejes de transmisión, puntales y frenos, se instaló en una plataforma independiente que se elevaba desde abajo en la línea de montaje, en lugar de colocar el motor y la transmisión desde arriba, como se hacía en los coches construidos sobre chasis. ¿El motivo del cambio? Tiempos de montaje más rápidos, lo que se tradujo en menores costes unitarios de producción.
Durante mucho tiempo, la tecnología monocasco se prefirió para los llamados autos económicos, mientras que los chasis de escalera eran la opción preferida para sedanes y camionetas más grandes. También se incorporaron algunos híbridos: autos con largueros delanteros atornillados a un habitáculo monocasco. El Chevy Nova y el MGB fueron ejemplos de esta tendencia, que no duró mucho.
Tesla se inclina hacia la fundición a alta presión
Tesla, que se ha acostumbrado a revolucionar la fabricación de automóviles, comenzó a experimentar con la fundición a alta presión hace varios años. Primero se centró en la fabricación de la estructura trasera. Cuando lo consiguió, pasó a la fabricación de la estructura delantera. Ahora, según fuentes, Tesla se centra en la fundición a presión de las secciones delantera, central y trasera en una sola operación.
¿Por qué? Porque las técnicas de fabricación tradicionales utilizan hasta 400 piezas estampadas individuales que luego deben soldarse, atornillarse, atornillarse o pegarse para crear una estructura monocasco completa. Si Tesla logra hacerlo bien, su coste de fabricación podría reducirse hasta en un 50 %. Esto, a su vez, ejercerá una enorme presión sobre los demás fabricantes para que respondan o se vean incapaces de competir.
No hace falta decir que esos fabricantes se sienten atacados por todos lados, mientras los trabajadores sindicalizados presionan a las puertas y exigen una tajada mayor de las ganancias que aún están obteniendo.
Terry Woychowsk, quien trabajó en General Motors durante tres décadas, sabe bastante sobre la fabricación de automóviles. Actualmente preside la empresa estadounidense de ingeniería Caresoft Global. Declara a Reuters que si Tesla logra digitalizar la mayor parte de la parte inferior de un vehículo eléctrico, revolucionaría aún más la forma en que se diseñan y fabrican los automóviles. «Es un facilitador potente. Tiene una gran implicación para la industria, pero es una tarea muy difícil. Las fundiciones son muy difíciles de realizar, especialmente las más grandes y complejas».
Dos de las fuentes afirmaron que las nuevas técnicas de diseño y fabricación de Tesla permiten a la compañía desarrollar un coche desde cero en un plazo de 18 a 24 meses, mientras que la mayoría de sus rivales tardan actualmente entre tres y cuatro años. Un único chasis de gran tamaño —que combina las secciones delantera y trasera con la parte inferior central, donde se aloja la batería— podría utilizarse para fabricar un nuevo coche eléctrico más pequeño, con un precio de venta al público de unos 25.000 dólares. Se espera que Tesla decida si fabricará una plataforma de una sola pieza en fundición a presión este mismo mes, según tres de las fuentes.
Desafíos importantes por delante
Uno de los mayores desafíos para Tesla al usar piezas fundidas a alta presión es diseñar subchasis huecos, pero con las nervaduras internas necesarias para disipar las fuerzas que se producen durante los choques. Las fuentes afirman que las innovaciones de especialistas en diseño y fundición en Gran Bretaña, Alemania, Japón y Estados Unidos utilizan impresión 3D y arena industrial.
Fabricar los moldes necesarios para la fundición a alta presión de componentes grandes puede ser bastante costoso y conlleva riesgos considerables. Una vez fabricado un molde de prueba de metal grande, los ajustes de mecanizado durante el proceso de diseño podrían costar 100.000 dólares por intento, o rehacer el molde por completo podría ascender a 1,5 millones de dólares, según un especialista en fundición. Otro indicó que el proceso completo de diseño de un molde de metal grande suele costar unos 4 millones de dólares.
Muchos fabricantes de automóviles han considerado que el costo y los riesgos son demasiado altos, especialmente porque un diseño podría requerir media docena o más de ajustes para lograr una matriz perfecta en cuanto a ruido y vibración, ajuste y acabado, ergonomía y resistencia a impactos. Pero el riesgo es algo que rara vez preocupa a Elon Musk, quien fue el primero en lograr que los cohetes volaran hacia atrás.
Arena industrial e impresión 3D
Según informes, Tesla ha recurrido a empresas que fabrican moldes de prueba con arena industrial mediante impresoras 3D. Utilizando un archivo de diseño digital, las impresoras, conocidas como inyectores aglutinantes, depositan un aglutinante líquido sobre una fina capa de arena y construyen gradualmente un molde, capa a capa, capaz de fundir aleaciones fundidas. Según una fuente, el coste del proceso de validación del diseño con fundición en arena es aproximadamente el 3 % del de un prototipo de metal.
Esto significa que Tesla puede ajustar los prototipos tantas veces como sea necesario, reimprimiendo uno nuevo en cuestión de horas utilizando máquinas de empresas como Desktop Metal y su unidad ExOne. El ciclo de validación del diseño mediante fundición en arena solo dura de dos a tres meses, según dos de las fuentes, en comparación con los seis meses a un año que requiere un molde de metal.
A pesar de esta mayor flexibilidad, aún quedaba un obstáculo importante por superar antes de poder realizar con éxito fundiciones a gran escala. Las aleaciones de aluminio utilizadas para producir las piezas fundidas se comportan de forma diferente en moldes de arena que en moldes de metal. Los primeros prototipos a menudo no cumplían con las especificaciones de Tesla.
Los especialistas en fundición superaron este problema formulando aleaciones especiales, perfeccionando el proceso de enfriamiento de la aleación fundida y desarrollando un tratamiento térmico de posproducción, según tres fuentes. Una vez que Tesla esté satisfecho con el molde de arena del prototipo, podrá invertir en un molde metálico final para la producción en masa.
Las fuentes afirmaron que el próximo coche pequeño/robotaxi de Tesla le ha brindado la oportunidad perfecta para fabricar una plataforma de vehículo eléctrico de una sola pieza, principalmente porque su carrocería inferior es más sencilla. Los coches pequeños no tienen un gran voladizo en la parte delantera ni en la trasera. "Es como un barco, en cierto modo, una bandeja de batería con pequeñas alas en ambos extremos. Tendría sentido fabricarlo de una sola pieza", comentó una persona.
Las fuentes afirmaron que Tesla aún debe decidir qué tipo de prensa utilizar si decide fundir los bajos de una sola pieza. Para fabricar rápidamente piezas grandes de la carrocería se necesitarán máquinas de fundición más grandes con una potencia de cierre de 16 000 toneladas o más. Estas máquinas serán costosas y podrían requerir fábricas más grandes.
Las prensas con alta potencia de sujeción no pueden alojar los núcleos de arena impresos en 3D necesarios para fabricar subestructuras huecas. Para solucionar este problema, Tesla utiliza un tipo diferente de prensa en la que se puede inyectar lentamente la aleación fundida, un método que suele producir piezas fundidas de mayor calidad y que puede alojar los núcleos de arena.
El problema es que ese proceso lleva más tiempo. «Tesla aún podría optar por la alta presión para mayor productividad, o por la inyección lenta de aleación para mayor calidad y versatilidad», dijo una de las personas. «A estas alturas, sigue siendo una moneda al aire».
La comida para llevar
Cualquier decisión que tome Tesla tendrá implicaciones que repercutirán en toda la industria automotriz mundial. Tesla, a pesar de las importantes reducciones de precios, sigue fabricando coches eléctricos con beneficios, algo que a los fabricantes de automóviles tradicionales les resulta extremadamente difícil lograr.
Si Tesla logra reducir significativamente sus costos de fabricación mediante el uso de piezas fundidas a alta presión, estas empresas se verán sometidas a una presión económica aún mayor. No es difícil imaginar lo que les ocurrió a Kodak y Nokia. Es incierto cómo esto dejaría a la economía mundial y a todos los trabajadores que actualmente fabrican automóviles convencionales.
Autor: Steve Hanley
Editado por May Jiang de MAT Aluminum
Hora de publicación: 05-jun-2024
