टेस्ला ने वन-पीस कास्टिंग तकनीक में महारत हासिल कर ली है

ऐसा लगता है कि रॉयटर्स के पास टेस्ला के बहुत अच्छे स्रोत हैं। 14 सितंबर, 2023 की एक रिपोर्ट में, यह कहा गया है कि कम से कम 5 लोगों ने बताया है कि कंपनी अपनी कारों के अंडरबॉडी को एक टुकड़े में ढालने के अपने लक्ष्य के करीब पहुंच रही है। डाई कास्टिंग मूल रूप से एक काफी सरल प्रक्रिया है। एक साँचा बनाएँ, उसमें पिघली हुई धातु भरें, उसे ठंडा होने दें, साँचे को हटाएँ, और वॉइला! तुरंत कार। यदि आप टिंकरटॉय या मैचबॉक्स कार बना रहे हैं तो यह अच्छी तरह से काम करता है, लेकिन यदि आप इसका उपयोग पूर्ण आकार के वाहन बनाने के लिए करने का प्रयास करते हैं तो यह बेहद मुश्किल है।

कोनेस्टोगा वैगन लकड़ी से बने फ्रेम के ऊपर बनाए गए थे। शुरुआती ऑटोमोबाइल में भी लकड़ी के फ्रेम का इस्तेमाल किया जाता था। जब हेनरी फोर्ड ने पहली असेंबली लाइन बनाई, तो मानक एक सीढ़ी फ्रेम पर वाहन बनाना था - दो लोहे की रेल को क्रॉस पीस से एक साथ बांधा गया था। पहली यूनिबॉडी उत्पादन कार 1934 में सिट्रोएन ट्रैक्शन अवंत थी, उसके बाद अगले साल क्रिसलर एयरफ्लो आई।

यूनिबॉडी कारों के नीचे कोई फ्रेम नहीं होता। इसके बजाय, धातु की बॉडी को इस तरह से आकार दिया जाता है और बनाया जाता है कि यह ड्राइवट्रेन के वजन को सहन कर सके और दुर्घटना की स्थिति में सवार लोगों की सुरक्षा कर सके। 1950 के दशक की शुरुआत में, होंडा और टोयोटा जैसी जापानी कंपनियों द्वारा किए गए विनिर्माण नवाचारों से प्रेरित होकर, ऑटोमेकर्स ने फ्रंट-व्हील ड्राइव वाली यूनिबॉडी कारें बनाना शुरू कर दिया।

इंजन, ट्रांसमिशन, डिफरेंशियल, ड्राइवशाफ्ट, स्ट्रट्स और ब्रेक सहित संपूर्ण पावरट्रेन को एक अलग प्लेटफॉर्म पर स्थापित किया गया था, जिसे असेंबली लाइन पर नीचे से उठाया गया था, बजाय इसके कि इंजन और ट्रांसमिशन को ऊपर से नीचे गिराया जाए, जैसा कि फ्रेम पर बनी कारों के लिए किया जाता है। बदलाव का कारण? असेंबली का समय कम होना, जिसके कारण उत्पादन की प्रति यूनिट लागत कम हुई।

लंबे समय तक, तथाकथित इकॉनमी कारों के लिए यूनिबॉडी तकनीक को प्राथमिकता दी गई, जबकि बड़ी सेडान और वैगन के लिए लैडर फ्रेम को प्राथमिकता दी गई। इसमें कुछ हाइब्रिड भी शामिल थे - सामने फ्रेम रेल वाली कारें जो यूनिबॉडी पैसेंजर कम्पार्टमेंट से जुड़ी हुई थीं। शेवी नोवा और एमजीबी इस प्रवृत्ति के उदाहरण थे, जो लंबे समय तक नहीं चले।

टेस्ला ने उच्च दबाव कास्टिंग की ओर रुख किया

टेस्ला, जिसने ऑटोमोबाइल बनाने के तरीके में बदलाव लाने की आदत बना ली है, ने कई साल पहले हाई प्रेशर कास्टिंग के साथ प्रयोग करना शुरू किया था। सबसे पहले इसने पीछे की संरचना बनाने पर ध्यान केंद्रित किया। जब यह सही हो गया, तो इसने आगे की संरचना बनाने पर स्विच किया। अब, सूत्रों के अनुसार, टेस्ला एक ही ऑपरेशन में आगे, बीच और पीछे के सभी हिस्सों को प्रेशर कास्टिंग करने पर ध्यान केंद्रित कर रहा है।

क्यों? क्योंकि पारंपरिक विनिर्माण तकनीक में 400 तक अलग-अलग स्टैम्पिंग का उपयोग किया जाता है, जिन्हें फिर एक पूर्ण यूनिबॉडी संरचना बनाने के लिए वेल्ड, बोल्ट, स्क्रू या गोंद से जोड़ा जाता है। अगर टेस्ला यह सही कर लेता है, तो इसकी विनिर्माण लागत में 50 प्रतिशत तक की कटौती हो सकती है। बदले में, हर दूसरे निर्माता पर प्रतिक्रिया देने के लिए जबरदस्त दबाव होगा या वे खुद को प्रतिस्पर्धा करने में असमर्थ पाएंगे।

यह कहने की आवश्यकता नहीं है कि ये निर्माता हर तरफ से परेशान महसूस कर रहे हैं, क्योंकि अभिमानी यूनियनबद्ध कर्मचारी दरवाजे पर दस्तक दे रहे हैं और जो भी मुनाफा अभी भी कमाया जा रहा है, उसमें से बड़ा हिस्सा मांग रहे हैं।

टेरी वोयचॉस्क, जिन्होंने जनरल मोटर्स में 3 दशकों तक काम किया है, ऑटोमोबाइल निर्माण के बारे में एक-दो बातें जानते हैं। वह अब अमेरिकी इंजीनियरिंग कंपनी केयरसॉफ्ट ग्लोबल के अध्यक्ष हैं। उन्होंने रॉयटर्स को बताया कि अगर टेस्ला ईवी के अंडरबॉडी के ज़्यादातर हिस्से को गीगाकास्ट करने में कामयाब हो जाती है, तो इससे कारों के डिज़ाइन और निर्माण के तरीके में और भी बदलाव आएगा। "यह स्टेरॉयड पर एक सक्षमकर्ता है। इसका उद्योग पर बहुत बड़ा प्रभाव है, लेकिन यह एक बहुत ही चुनौतीपूर्ण कार्य है। कास्टिंग करना बहुत मुश्किल है, खासकर बड़े और अधिक जटिल।"

दो सूत्रों ने कहा कि टेस्ला की नई डिजाइन और विनिर्माण तकनीकों का मतलब है कि कंपनी 18 से 24 महीनों में एक कार विकसित कर सकती है, जबकि अधिकांश प्रतिद्वंद्वी वर्तमान में तीन से चार साल तक का समय ले सकते हैं। एक बड़ा फ्रेम - सामने और पीछे के हिस्सों को मध्य अंडरबॉडी के साथ मिलाकर जहां बैटरी रखी जाती है - का उपयोग एक नई, छोटी इलेक्ट्रिक कार बनाने के लिए किया जा सकता है, जिसकी खुदरा कीमत लगभग 25,000 डॉलर है। तीन सूत्रों ने कहा कि टेस्ला को इस महीने के शुरू में ही एक-टुकड़ा प्लेटफ़ॉर्म बनाने का फ़ैसला करने की उम्मीद थी।

आगे आने वाली महत्वपूर्ण चुनौतियाँ

टेस्ला के लिए उच्च दबाव कास्टिंग का उपयोग करने में सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक है ऐसे सबफ्रेम को डिजाइन करना जो खोखले हों लेकिन उनमें आंतरिक पसलियाँ हों जो उन्हें दुर्घटनाओं के दौरान होने वाले बलों को नष्ट करने में सक्षम बनाती हैं। सूत्रों का दावा है कि ब्रिटेन, जर्मनी, जापान और संयुक्त राज्य अमेरिका में डिजाइन और कास्टिंग विशेषज्ञों द्वारा किए गए नवाचार 3डी प्रिंटिंग और औद्योगिक रेत का उपयोग करते हैं।

बड़े घटकों की उच्च दबाव वाली कास्टिंग के लिए आवश्यक साँचे बनाना काफी महंगा हो सकता है और इसमें काफी जोखिम भी शामिल है। एक कास्टिंग विशेषज्ञ के अनुसार, एक बार जब एक बड़ा धातु परीक्षण साँचा बना लिया जाता है, तो डिजाइन प्रक्रिया के दौरान मशीनिंग में बदलाव की लागत $100,000 प्रति बार हो सकती है, या साँचे को पूरी तरह से फिर से बनाने में $1.5 मिलियन का खर्च आ सकता है। दूसरे ने कहा कि एक बड़े धातु साँचे के लिए पूरी डिजाइन प्रक्रिया में आम तौर पर लगभग $4 मिलियन का खर्च आता है।

कई वाहन निर्माताओं ने लागत और जोखिम को बहुत अधिक माना है, खासकर इसलिए क्योंकि शोर और कंपन, फिट और फिनिश, एर्गोनॉमिक्स और क्रैशवर्थनेस के दृष्टिकोण से एक आदर्श डाई प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन में आधा दर्जन या उससे अधिक बदलाव की आवश्यकता हो सकती है। लेकिन जोखिम एक ऐसी चीज है जो शायद ही कभी एलन मस्क को परेशान करती है, जो रॉकेट को पीछे की ओर उड़ाने वाले पहले व्यक्ति थे।

औद्योगिक रेत और 3डी प्रिंटिंग

टेस्ला ने कथित तौर पर उन फर्मों की ओर रुख किया है जो 3डी प्रिंटर के साथ औद्योगिक रेत से परीक्षण मोल्ड बनाती हैं। डिजिटल डिज़ाइन फ़ाइल का उपयोग करते हुए, बाइंडर जेट के रूप में जाने जाने वाले प्रिंटर रेत की एक पतली परत पर एक तरल बंधन एजेंट जमा करते हैं और धीरे-धीरे परत दर परत एक मोल्ड बनाते हैं, जो पिघले हुए मिश्र धातुओं को डाई कास्ट कर सकता है। एक स्रोत के अनुसार, रेत कास्टिंग के साथ डिजाइन सत्यापन प्रक्रिया की लागत धातु प्रोटोटाइप के साथ समान काम करने की तुलना में लगभग 3% है।

इसका मतलब है कि टेस्ला जितनी बार चाहे प्रोटोटाइप में बदलाव कर सकता है, डेस्कटॉप मेटल और इसकी एक्सवन यूनिट जैसी कंपनियों की मशीनों का उपयोग करके कुछ ही घंटों में नया प्रोटोटाइप तैयार कर सकता है। दो सूत्रों ने बताया कि सैंड कास्टिंग का उपयोग करके डिज़ाइन सत्यापन चक्र में केवल दो से तीन महीने लगते हैं, जबकि धातु से बने मोल्ड के लिए छह महीने से लेकर एक साल तक का समय लगता है।

हालाँकि, इस अधिक लचीलेपन के बावजूद, बड़े पैमाने पर कास्टिंग को सफलतापूर्वक बनाने से पहले एक और बड़ी बाधा को पार करना बाकी था। कास्टिंग बनाने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातु रेत से बने सांचों में धातु से बने सांचों की तुलना में अलग तरह से व्यवहार करते हैं। शुरुआती प्रोटोटाइप अक्सर टेस्ला के विनिर्देशों को पूरा करने में विफल रहे।

तीन सूत्रों ने बताया कि कास्टिंग विशेषज्ञों ने विशेष मिश्रधातु तैयार करके, पिघली हुई मिश्रधातु को ठंडा करने की प्रक्रिया को ठीक करके और उत्पादन के बाद ऊष्मा उपचार के साथ इस समस्या का समाधान किया। एक बार जब टेस्ला प्रोटोटाइप सैंड मोल्ड से संतुष्ट हो जाता है, तो वह बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए अंतिम धातु मोल्ड में निवेश कर सकता है।

सूत्रों ने कहा कि टेस्ला की आने वाली छोटी कार/रोबोटैक्सी ने इसे एक टुकड़े में ईवी प्लेटफॉर्म बनाने का एक सही मौका दिया है, मुख्य रूप से इसलिए क्योंकि इसकी अंडरबॉडी सरल है। छोटी कारों में आगे और पीछे कोई बड़ा "ओवरहैंग" नहीं होता है। "यह एक तरह से नाव की तरह है, दोनों सिरों पर छोटे पंखों के साथ एक बैटरी ट्रे। इसे एक टुकड़े में बनाना समझदारी होगी," एक व्यक्ति ने कहा।

सूत्रों ने दावा किया कि टेस्ला को अभी भी यह तय करना है कि अगर वह अंडरबॉडी को एक ही टुकड़े में ढालने का फैसला करता है तो उसे किस तरह के प्रेस का इस्तेमाल करना होगा। बड़े बॉडी पार्ट्स को जल्दी से बनाने के लिए 16,000 टन या उससे ज़्यादा की क्लैम्पिंग पावर वाली बड़ी कास्टिंग मशीनों की ज़रूरत होगी। ऐसी मशीनें महंगी होंगी और उन्हें बड़ी फ़ैक्टरी इमारतों की ज़रूरत पड़ सकती है।

उच्च क्लैम्पिंग पावर वाले प्रेस खोखले सबफ़्रेम बनाने के लिए आवश्यक 3D-प्रिंटेड सैंड कोर को समायोजित नहीं कर सकते हैं। उस समस्या को हल करने के लिए, टेस्ला एक अलग प्रकार के प्रेस का उपयोग कर रहा है जिसमें पिघले हुए मिश्र धातु को धीरे-धीरे इंजेक्ट किया जा सकता है - एक ऐसी विधि जो उच्च गुणवत्ता वाली कास्टिंग का उत्पादन करती है और सैंड कोर को समायोजित कर सकती है।

समस्या यह है कि इस प्रक्रिया में अधिक समय लगता है। "टेस्ला अभी भी उत्पादकता के लिए उच्च दबाव चुन सकता है, या वे गुणवत्ता और बहुमुखी प्रतिभा के लिए धीमी मिश्र धातु इंजेक्शन चुन सकते हैं," लोगों में से एक ने कहा। "यह अभी भी एक सिक्का उछालने जैसा है।"

निष्कर्ष

टेस्ला जो भी निर्णय ले, उसका असर पूरी दुनिया के ऑटो उद्योग पर पड़ेगा। टेस्ला, कीमतों में भारी कटौती के बावजूद, अभी भी मुनाफ़े में इलेक्ट्रिक कारें बना रही है - ऐसा कुछ जो पुराने ऑटोमेकर्स के लिए बेहद मुश्किल हो रहा है।

यदि टेस्ला उच्च दबाव कास्टिंग का उपयोग करके विनिर्माण की लागत को काफी कम कर सकता है, तो वे कंपनियाँ आर्थिक रूप से और भी अधिक दबाव में होंगी। यह कल्पना करना कठिन नहीं है कि कोडक और नोकिया के साथ जो हुआ, वह उनके साथ भी हो सकता है। इससे विश्व अर्थव्यवस्था और वर्तमान में पारंपरिक कार बनाने वाले सभी श्रमिकों का क्या होगा, यह कोई भी अनुमान लगा सकता है।

स्रोत:https://cleantechnica.com/2023/09/17/tesla-may-have-perfected-one-piece-casting-technology/

लेखक: स्टीव हैनली

MAT एल्युमिनियम से मई जियांग द्वारा संपादित