Gigacasting är på modet
i biltillverkningskretsar. Och medan Tesla har
mainstreamade termen — som involverade enormt högt tryck
pressgjutningsmaskiner i aluminium som stansar ut fordonschassier och
bodys-in-white — tekniken har till stor del hakat på
kinesiska fastlandet. Nu tittar andra biltillverkare, inklusive Toyota, på
processen.
Den stigande adoptionen av
aluminium gigacasting moduler och strukturella delar är i första hand
drivs av behovet av att förhindra den kontinuerliga ökningen av fordon
vikt, förbättra bränsleeffektiviteten och tillgodose den växande efterfrågan
för batteridrivna elfordon. Gjord på rätt sätt kan gigacasting
teoretiskt sänka tillverkningskostnaderna per enhet genom att eliminera
svetsning av dussintals kroppsdelar genom gjutning av en enda modul. Men
mycket av samtalet ignorerar grundläggande vägspärrar
implementera tekniken.
Dessa enorma gigacastings
(även känd som megacastings) bära enorma initiala startkostnader, kan
har distorsionsproblem i metallen, ändra kollision-reparation
kapacitet och kräver omfattande end-of-line inspektion
läser in. Och det är först efter att ha beställt en specialbyggd gigantisk
utrustning, flytta den på plats och ta reda på hur
effektivt arbeta de temperamentsfulla processerna.
Så varför är etablerade
biltillverkare och leverantörer som fortfarande jagar dessa stora drömmar
som kommer med massiv motvind? Har gjutexperter tillräckligt
tekniska lösningar på kända driftsproblem? Och tittar
nedströms in i fordonets användningsfall, kan ADAS-system förhindra
tillräckligt många krascher för att kompensera för dessa oreparerbara gjutningar?
Enkelt svar: Det är det inte
om komponenterna, det handlar om monteringsfabriken. Och det är det inte
om material- och metodförändringar i underlivet av
fordon, utan själva de kreativa processerna som är under
omvandling. Och det handlar inte om den exakta fabriken
implementering, men hur ett helt nytt arbetsflöde kan aktiveras för
förbättrad produktivitet.
När man tittar på marknaden
andel av avancerade stål, stämplar av dessa komponenter och
konverteringsfrekvenser i adoptionsscenarier, S&P Global Mobility
förutspår 15 % till 20 % av traditionella body-in-white (BIW) stämplingar
år 2030 kan vara i riskzonen från dessa gigacastings. Underrede
komponenter utgör vanligtvis cirka 50 % av ett fordons BIW-skal,
och denna mjuka underbuk är målet för gigacasting.
Expertis inom leverantörer,
fabriksdesigner och fordonskonfigurationer förändras. Som en
Resultatet närmar sig transporternas era ett avbrott
bilindustrins ryggrad: löpande bandet.
Löpande bandsprocessen
som vi känner att den stod i 110 år som den obestridda mästaren av
högvolymtillverkning. Komponenter kan undermonteras
offline, kan lasrar skanna varje del för dimensionell noggrannhet, och
en bult kan till och med hålla alla mätdata från rigorösa
provning av en drivlina. Men själva löpande bandet utvecklades till
absorbera dessa förbättringar. Ingen revolution för monteringseffektivitet
stått för att hota den linjära modellen — fram till nu. Robotik,
automation, industri 4.0 och blockchain har alla inverkan på
effektivitet, kadens och stödnätverk för modern montering
växter.
OEM-tillverkare ser mot
gigacasting inte som en del, utan som en förändring av hur deras
hela världen fungerar. Omkonfigurationen av dansen spelade
bakom fabriksmurar kommer för alltid att förändra ekonomin inom
bil. Oavsett om hörngjutgods eller i ett stycke, om
gigacast eller gigapress, en förändring av hur fordon går ihop är
på branschen. Nodalkonstruktion kommer att ersätta linjär,
flaskhalsar kommer att uppstå och lösas upp, och något helt nytt
kommer att födas.
Källa: S&P Global
Fordon
©2023 S&P Global
Fordon
Gigacasting och
kinesiska fastlandet
Framväxten av aluminium
gigacasting i Kinas bilsektor, särskilt för
nya energifordon (NEVs), drivs av viktminskning och
effektivitetsbehov. Att välja mellan outsourcade leveranskedjor och
Egen produktion väcker hållbarhets- och kostnadsproblem.
Enligt S&P Global
Mobilitet, produktion av lätta elektriska fordon på Kinas fastland
förväntas nå totalt 19 miljoner enheter årligen till 2030
— fast etablera landet som en global ledare inom EV
sektor. Nu ser Kina ut att utöva ett betydande inflytande
gigacasting globalt.
Att göra detta kommer att stärka
fastlandet Kina EV tillverkare att anta mer aluminium material för
bilkarosstillverkning och förbättra dess överkomlighet. Följaktligen,
det kan stimulera ytterligare tillväxt inom elbilsmarknaden under hela
område.
En ny stor förändring mot
aluminium gigacasting moduler och strukturella delar har setts
med NIO:s ET5 och Geelys Zeekr 009 — båda med
bakgolv i gigagjutning av aluminium i ett stycke. Under tiden, Xpeng's
G6 hade inte bara en megagjuten aluminiumfront i ett stycke
fack, inklusive främre stötdämpare och sidobalkar, men
även ett bakgolv i ett stycke. Dessa två moduler var separata
gjuts med två uppsättningar av LK-koncernens 7,000 XNUMX tons presskraftsmegagjutning
maskiner.
Till skillnad från Teslas gigacasting
produktionsmodell – kännetecknas av ett internt arbetssätt som involverar
betydande greenfield-investeringar i gigacasting-anläggningar
i anslutning till slutmonteringsverkstaden — dessa biltillverkare
outsourcade gigacasting till tier 1-leverantörer, vilket skapade nytt
samarbeten. Denna förändring har löftet om att dra nytta av
fördela ansvaret mellan OEM:er och tier 1-leverantörer till
gemensamt utveckla teknik och samtidigt minska riskerna
förknippas med betydande förhandsinvesteringar och potential
känsliga patentintrång. Som sagt, utmaningar som maskin
tillgänglighet och tekniska tvister kvarstår, vilket kan knorra
framtida samarbeten.
På kinesiska fastlandet
modell, bakom kulisserna, omfattande förberedelser integrerar dessa
betydande outsourcade moduler från gigacasting in i kroppen
löpande band. Under de senaste månaderna har flera samarbeten
tillkännagavs — inklusive partnerskap mellan Seres och
Wencan, Human Horizon EV och Tuopu, och Li Auto med en okänd
tier 1-leverantör, bland annat.
Den växande populariteten för
det outsourcade tillvägagångssättet för gigacasting är också uppenbart, eftersom det
gör det möjligt för biltillverkare att kringgå de betydande förskottsinvesteringarna
krävs för att bygga sina egna gigacasting-anläggningar.
En kostsam
spela?
Kostnads-nyttoanalysen
av gigacasting bör baseras på att uppnå en tillräckligt bra
first-pass yield rate och bibehålla en tillräcklig, men ändå inte
överdrivet antal beställningar för samma del. När man jämför
gigacasting till konventionell stålstansning eller aluminiumsömmar,
S&P Global Mobility bedömer ändå enhetspriset för en
bakgolv i gigagjutet aluminium i ett stycke för att gälla.
För att effektivisera
produktionskedja och förbättra produktionseffektiviteten, nivå 1
gigacasting-leverantörer har potential att konsolidera beställningar från
originalutrustningstillverkare (OEM), och därigenom undviker överflödiga
investeringar i gigacastingmaskiner. Men stilleståndet till
växla verktyg på en gigacastingmaskin, som ofta väger flera
ton, kan variera från timmar till dagar — vilket oundvikligen minskar
utnyttjandegrad och produktivitet.
Baserat på vår tidigare
analys av en typisk 6,000 XNUMXT presskraft megacasting maskin för
tillverkning av bakre golvmodul, är dess maximala årliga kapacitet
uppskattas till 100,000 150,000 till 120 XNUMX stycken, med en cykeltid på XNUMX till
150 sekunder per styck, i drift 16-20 timmar om dagen i upp till 300
arbetsdagar om året, förutsatt att avkastningen är 90 %. Frekvent bearbetning
förändringar för olika delar på samma gigacastingmaskin skulle göra
minska dessa produktionssiffror ytterligare.
För ett specifikt exempel,
Teslas Gigafactory i Shanghai Lingang är utrustad med tre eller
fyra uppsättningar av IDRAs gigapress-enheter, speciellt dedikerade till
gjutning av det bakre golvet i ett stycke för Model Y. Maximalt
produktionskapaciteten för denna modell beräknas nå upp till
600,000 XNUMX enheter per år, med tanke på gigapressens skala
enheter.
Ett schema över en Tesla
Model 3 (vänster) och Model Y body-in-white, jämför traditionell vs.
gigacast montering. Model 3 består av 171 metallbitar
den nya gigacast Model Y bakre strukturen kräver bara två delar
metall och 1,600 XNUMX färre svetsar.
Bildkälla: Tesla
Men Tesla valde att inte göra det
använda gigapress-teknik för de helt nya Model 3s som produceras i
Kina, som presenterades i augusti. I motsats till tidigare rapporter,
den här modellen hade inte ett bakre golv i ett stycke av aluminium, inte heller
den innehåller en större gigacastad underdel i ett stycke.
Som sådan hävdar vi det
endast ett stort antal gigacastingmaskiner kan effektivt
upprätthålla leveranskedjan för outsourcade gigacasting. Varför är det så?
Med tanke på att den maximala uteffekten är begränsad till 150,000 XNUMX
styck per år är det uppenbart att den befintliga kapaciteten inte kan
stödja ett extra program för Model 3-volymer. Megacastingen
bestånden är fullt upptagna och det finns ingen tillgänglig mark
resurser eller planer på ytterligare investeringar för att expandera internt
kapacitet vid Teslas Lingang-fabrik, åtminstone nu.
Vägspärrar till
gigacasting
Hur kan OEM och leverantörer
integrera gigacasting-teknik med traditionell karosseriverkstad
processer? Som Elon Musk har noterat är det mer komplicerat att göra
"maskinen som gör maskinen" än slutprodukten
själv.
Produktionen av en
gigacastingmaskin innebär en investering på flera månader,
tillägnad både tillverkning och noggrann finjustering, tills
maskinen uppnår en nivå av tillförlitlighet och stabilitet som är lämplig
för konsekvent produktion. Dessa processer är onekligen
arbetsintensiva och kräver en betydande infusion av specialiserade
kunskap. För närvarande finns det en handfull företag,
(inklusive LK Group, Buhler, Yizumi, Haitan och UBE), kapabla till
tillverkning av gigacasting-maskinen. Följaktligen det nyfunna
kapaciteten för gigacasting inte klarar av att möta upptrappningen
efterfrågan på elektrifierade fordon.
Det finns också problem med
produktionsledning på fabriksgolven. Megacastad enstaka stycke
maskiner utgör en möjlighet för OEM att minska avsevärt
förekomsten av maskiner, robotar och manuellt arbete i deras
traditionella bilkarosserier. Men genomförandet av två
distinkta tillverkningssystem — den traditionella karossverkstaden
använder stämplings- och svetsprocesser och gigacast-modellen
med färre bearbetningsprocesser men kräver ny transportör
system för att hantera betydande materialvolymer — representerar en
pragmatisk kompromiss vid det aktuella tillfället.
Vilket då ber den
fråga om hur man lönsamt renoverar eller bygger om befintliga
produktionslinjer för att införliva outsourcade gigacasting-komponenter.
Sådana metoder förblir obevisade och, från och med nu, omotiverade. Medan
kan tillverka en del av underredets struktur
komponenter, utesluter inte gigacasting nödvändigheten för alla
stämplings- och svetsprocesser i karosseriverkstaden.
Tillämpningen av press
kraft i megacasting-maskiner har gett upphov till betydande
debatt. Normalt högtryckspressgjutning av aluminium typiskt
involverar pressstyrkor på mindre än 4,000 XNUMX ton.
Tesla höjde dock
ante med sin banbrytande innovation 2019 för att använda gigacasting
att tillverka den bakre golvsektionen av Model Y — med hjälp av
mellan 6,000 9,000 och XNUMX XNUMX ton kraft. Det är Tesla också
enligt uppgift nära att kunna dö gjutna nästan alla
underredet på ett elfordon i ett stycke.
Kinesiska OEM-tillverkare är nu
flitigt strävar efter att replikera Teslas framgångar med gigacasting
maskiner med allt högre presskrafter; det finns
rapporter om ännu mer formidabla 12,000 16,000 och XNUMX XNUMX ton
maskiner.
Medan man megacastar kroppen
avsnitt kanske inte ger omedelbar lönsamhet, det finns en
kollektiv beslutsamhet inom branschen att förbli engagerad
tills den revolutionära framtiden anländer. Medan användningen av
megacasting för att producera kroppsdelar kan kräva en långsiktig väg till
lönsam drift är branschen engagerad i att utveckla detta
teknik eftersom den har potential att tänka om traditionellt
leveranskedjor och produktion.
Ändå har S&P
Global Mobility ser många hinder framför sig, inklusive utmaningar
relaterade till mängden gigacastingmaskiner, nya problem uppstår
i anläggningsgolvet, behovet av att utforska alternativ
tekniska lösningar med mera.
Leverantörer och OEM bör
överväga dessa hinder när du utvärderar den strategiska horisonten
i linje med dessa castingsfrågor.
FÖR MER OM FORDON
TILLVERKNINGSTEKNIK
EGENSKAPER OCH TEKNIK
BENCHMARKING
DEN TROENDE EV-LEVERANTÖREN
SKAKA UT
AUTOMOTIVE PLANERING OCH
PROGNOS
KINA OCH GIGACASTING
(underkrav)
MEGACASTING OCH DEN
FRAMTID (underkrav)
Den här artikeln publicerades av S&P Global Mobility och inte av S&P Global Ratings, som är en separat hanterad division av S&P Global.
- SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
- Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
- PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
- Källa: http://www.spglobal.com/mobility/en/research-analysis/gigacasting-the-hottest-trend-in-car-manufacturing.html
