9月15日、関係者5人の話として海外メディアが報じたところによると、アメリカの電気自動車メーカー、テスラは一連のイノベーションを組み合わせることで技術的なブレークスルーを達成し、電気自動車の足回りを一度にダイカストで鋳造する見通しだという。これはテスラの電気自動車の製造方法を変え、イーロン・マスク最高経営責任者（CEO）が電気自動車の製造コストを半減するという目標を達成するのに役立つ可能性がある。
テスラは、業界で初めて6,000～9,000トンの圧力を持つ巨大なダイカストマシンを使用し、「千トンレベル」のプロセスを使用してモデルYの前部と後部ボディを一体的にダイカストしました。このアプローチにより、生産コストが大幅に削減され、競合他社が追いつこうとしています。
関係者らによると、テスラはリードを拡大するため、電気自動車の複雑な足回りを、従来の自動車のように約400個の部品から組み立てるのではなく、一体のダイカストで製造できるようにする製造プロセスの革新に着手しようとしているという。
関係者によると、この技術はマスク氏が今年3月に発表した製造戦略「Unboxed Assembly Process」の中核となる内容だという。今後10年間で安価な電気自動車を何千万台も生産し、なおかつ収益性を達成することが同氏にとって重要な戦略だ。
テスラは、同社の「すぐに使える」製造モデルには、自動車の大型モジュールを組み立てる前に同時に生産することが含まれると述べている。しかし、車内のさまざまなモジュールのサイズと構成についてはさまざまな憶測が広がっています。
アメリカのエンジニアリング会社ケアソフト・グローバルのテリー・ウォイチョウスキー社長は、もしテスラが電気自動車の足回りを一度に鋳造することに成功すれば、自動車の設計と製造方法をさらに覆すことになるのは間違いないと語った。
ウォシャウスキーはアメリカの自動車メーカー、ゼネラルモーターズで30年以上働いていました。 「これは興奮剤であり、自動車業界に多大な影響を与えるが、非常に困難な課題だ」と同氏は語った。 「鋳造は非常に難しく、特に大型で複雑な鋳造は困難です。」
関係筋のうち２人によると、これまで報道されていなかったテスラの新しい設計・製造技術により、現在ほとんどのライバル企業が３～４年を要するのに対し、テスラはゼロから自動車を１８～２４カ月で開発できることになるという。
関係者５人によると、すべてがうまくいけば、テスラの小型電気自動車は、前後のボディとシャシーを組み合わせた単一の大型フレームを使用する可能性がある。同社は2025年頃に2万5000ドルの電気自動車を発売することを目指している。
関係筋３人によると、テスラは早ければ今月中にも車両の足回り全体をダイキャスト製にするかどうか決定する予定だという。たとえ企業がこの製造プロセスを進め続けたとしても、最終製品は設計検証プロセス中に変更される可能性があります。
テスラもマスクも反応しなかった。
3Dプリントと工業用砂
テスラの技術的進歩は、大型部品の大量生産のための巨大な金型を設計およびテストする方法と、衝突耐性を向上させながら車両重量を軽減するために内部補強材を備えた中空フレームをダイカストする方法に焦点を当てています。
関係者５人によると、両イノベーションは英国、ドイツ、日本、米国の設計と鋳造の専門家が協力し、３Ｄプリンティング技術と工業用砂を使って開発されたという。
これまで自動車メーカーは「巨大な鋳造のジレンマ」を理由に、より大きなボディ構造の鋳造を避けてきた。 1.5平方メートル以上の部品を製造できる金型を使用すると、確かに生産効率は向上しますが、コストがかかり、数え切れないほどのリスクが伴います。
ある鋳造専門家によると、一度大型の金属試験用金型を作成すると、設計プロセス中の機械加工作業の調整に 10 万ドルの費用がかかる場合があり、金型の再作成には 150 万ドルの費用がかかる場合もあります。別の専門家によると、大型金型の設計プロセス全体には通常約400万ドルかかるという。
関係者によると、自動車メーカーはこれは容認できないと考えているという。特に、騒音と振動、組み立てと研磨、人間工学と衝突安全性などの複数の観点から、比較的完璧な金型を作成するには、設計に 6 回以上の調整が必要になる場合があります。
しかし関係者によると、マスク氏はリスクを承知でアンダーボディを一体に鋳造する方法を見つけたいと考えていたという。
これらの障害を克服するために、テスラは 3D プリンターと工業用砂を使用してテスト金型を作成する企業に目を向けました。 3D プリンタは、入力デジタル設計ファイルを使用して、液体接着剤を砂の薄い層の上に層ごとに堆積させ、溶融合金を鋳造できる型を構築します。
関係者によると、砂型鋳造型プロトタイプの設計検証プロセスのコストが最も低いことが明らかになった。複数のバージョンを繰り返す必要がある場合でも、金属プロトタイプのコストのわずか 3% です。
これは、テスラがプロトタイプに必要なだけ調整を加え、Desktop Metal やその子会社 ExOne などの企業のマシンを使用して、数時間で新しいプロトタイプを再印刷できることを意味します。
関係者２人によると、砂型鋳型のプロトタイプの設計検証サイクルは２─３カ月しかかからないのに対し、金型のプロトタイプは６カ月から１年かかるという。
特殊合金
車のアンダーボディのサブフレームは通常、重量を軽減し、衝突安全性を向上させるために中空になっています。自動車メーカーの現在の一般的な手法は、複数の部品をプレスして溶接し、間に隙間を残すことです。
中空サブフレームを鋳造するために、テスラは 3D プリントした固体砂中子を鋳型全体に配置することを計画しています。部品が鋳造されると、砂中子が除去されます。
しかし、テスラが複雑で大規模なフレームワークや設計プロセスに直面して柔軟性の向上を達成したとしても、対処する必要のある大きなハードルがまだあります。
鋳物の製造に使用されるアルミニウム合金は、砂型と金型では異なる挙動を示し、テスラの衝突安全性やその他の基準を満たさないことがよくあります。
関係者３人によると、鋳造の専門家らは特殊な合金を配合し、溶融合金の冷却プロセスと製造後の熱処理を微調整することでこの問題を克服したという。テスラは金型のプロトタイプに満足したら、量産用の最終金型の作成に投資できるようになります。
関係者によると、テスラの今後の小型電気自動車は、主に車体がよりシンプルになっているため、同社にとって完全な電気自動車製造プラットフォームを構築する絶好の機会となるという。
テスラが開発中の小型電気自動車はボンネットとトランクが小さく、前後のオーバーハングが短い。
「ある意味、これは船のようなもので、両端に小さな翼が付いたバッテリートレイだ。一体化するのは理にかなっている」と事情に詳しい関係者は語った。
しかし、関係者によると、テスラがアンダーボディを一体でダイカストすることに決めたとしても、どの巨大なダイカストマシンを使用するかを決定する必要があるという。この選択によって、ボディフレームの複雑さが決まります。
関係者らによると、これほど大きな車体部品を素早く打ち抜くためには、テスラ社は１万６０００トン以上の圧力を持つ大型のダイカストマシンが必要になるという。この装置はより高価であり、より広い工場面積を必要とします。
関係者5人のうち3人は、ダイカストマシンへの圧力の増加によって引き起こされる問題の1つは、中空のサブフレームを作成するために必要な3Dプリンティング用の砂中子をダイカストマシンが収容できないことだと述べた。
関係者らは、テスラは別のタイプのダイカストマシンを使用することでこれらの問題を解決できる可能性があると述べた。溶融した合金をゆっくりと射出するダイカストマシンで、より高品質な鋳物を製造することができ、砂中子にも対応しています。
ただし、このプロセスにはさらに時間がかかります。
「テスラには、生産性を向上させるために高圧ダイカストマシンを使用するか、品質と汎用性を向上させるために溶融合金を低速で射出するという選択肢がまだ残っている」と関係者の1人は語った。 「現時点ではまだ五分五分の決定だ」