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

रॉयटर्स के पास टेस्ला के अंदरूनी सूत्रों के बेहतरीन स्रोत हैं। 14 सितंबर, 2023 की एक रिपोर्ट में, यह कहा गया है कि कम से कम पाँच लोगों ने बताया है कि कंपनी अपनी कारों के अंडरबॉडी को एक ही टुकड़े में ढालने के अपने लक्ष्य के करीब पहुँच रही है। डाई कास्टिंग मूल रूप से एक बहुत ही सरल प्रक्रिया है। एक साँचा बनाएँ, उसमें पिघली हुई धातु भरें, उसे ठंडा होने दें, साँचे को हटाएँ, और लीजिए! झटपट कार। अगर आप टिंकरटॉय या माचिस जैसी कारें बना रहे हैं तो यह अच्छी तरह काम करता है, लेकिन अगर आप इसका इस्तेमाल पूरी तरह से आकार की गाड़ियाँ बनाने के लिए करते हैं तो यह बेहद मुश्किल है।

कोनेस्टोगा वैगन लकड़ी के फ्रेम पर बनाए जाते थे। शुरुआती ऑटोमोबाइल में भी लकड़ी के फ्रेम का इस्तेमाल होता था। जब हेनरी फ़ोर्ड ने पहली असेंबली लाइन बनाई थी, तब गाड़ियों को लैडर फ्रेम पर बनाना आम बात थी—दो लोहे की पटरियाँ जिन्हें क्रॉस पीस से एक साथ बाँधा जाता था। पहली यूनीबॉडी कार 1934 में सिट्रोएन ट्रैक्शन अवंत थी, जिसके अगले साल क्रिसलर एयरफ्लो आई।

यूनीबॉडी कारों के नीचे कोई फ्रेम नहीं होता। इसके बजाय, धातु की बॉडी को इस तरह से आकार और संरचना दी जाती है कि वह ड्राइवट्रेन का भार सहन कर सके और दुर्घटना की स्थिति में यात्रियों की सुरक्षा कर सके। 1950 के दशक की शुरुआत में, होंडा और टोयोटा जैसी जापानी कंपनियों द्वारा किए गए विनिर्माण नवाचारों से प्रेरित होकर, वाहन निर्माताओं ने फ्रंट-व्हील ड्राइव वाली यूनीबॉडी कारें बनाना शुरू कर दिया।

इंजन, ट्रांसमिशन, डिफरेंशियल, ड्राइवशाफ्ट, स्ट्रट्स और ब्रेक सहित पूरा पावरट्रेन एक अलग प्लेटफॉर्म पर लगाया गया था, जिसे असेंबली लाइन पर नीचे से उठाकर लगाया जाता था, बजाय इसके कि इंजन और ट्रांसमिशन को ऊपर से डाला जाए, जैसा कि फ्रेम पर बनी कारों के लिए किया जाता है। इस बदलाव का कारण? असेंबली का समय तेज़ हो गया जिससे उत्पादन की प्रति इकाई लागत कम हो गई।

लंबे समय तक, तथाकथित इकॉनमी कारों के लिए यूनिबॉडी तकनीक को प्राथमिकता दी जाती थी, जबकि बड़ी सेडान और वैगनों के लिए लैडर फ्रेम का इस्तेमाल किया जाता था। कुछ हाइब्रिड कारें भी इसमें शामिल थीं - ऐसी कारें जिनके आगे फ्रेम रेल यूनिबॉडी पैसेंजर कम्पार्टमेंट से जुड़ी होती थीं। शेवी नोवा और एमजीबी इस चलन के उदाहरण थे, जो ज़्यादा समय तक नहीं चला।

टेस्ला उच्च दबाव कास्टिंग की ओर अग्रसर

टेस्ला, जिसने ऑटोमोबाइल निर्माण के तरीके में बदलाव लाने की आदत बना ली है, ने कई साल पहले उच्च दाब कास्टिंग के साथ प्रयोग शुरू किए थे। पहले उसने पीछे के ढांचे पर ध्यान केंद्रित किया। जब वह सही हो गया, तो उसने आगे के ढांचे पर ध्यान केंद्रित किया। अब, सूत्रों के अनुसार, टेस्ला एक ही प्रक्रिया में आगे, बीच और पीछे के हिस्सों की दाब कास्टिंग पर ध्यान केंद्रित कर रही है।

क्यों? क्योंकि पारंपरिक निर्माण तकनीकों में 400 तक अलग-अलग स्टैम्पिंग का इस्तेमाल होता है, जिन्हें फिर एक पूरी यूनिबॉडी संरचना बनाने के लिए वेल्ड, बोल्ट, स्क्रू या गोंद से जोड़ा जाता है। अगर टेस्ला इसे सही तरीके से कर लेती है, तो उसकी निर्माण लागत 50 प्रतिशत तक कम हो सकती है। इससे बाकी सभी निर्माताओं पर प्रतिस्पर्धा करने का भारी दबाव पड़ेगा, वरना वे खुद को प्रतिस्पर्धा में असमर्थ पाएँगे।

यह कहने की आवश्यकता नहीं है कि ये निर्माता हर तरफ से परेशान महसूस कर रहे हैं, क्योंकि अभिमानी यूनियनबद्ध श्रमिक दरवाजे पर दस्तक दे रहे हैं और जो भी लाभ अर्जित हो रहा है, उसमें से बड़ा हिस्सा मांग रहे हैं।

जनरल मोटर्स में तीन दशकों तक काम कर चुके टेरी वोयचॉस्क को ऑटोमोबाइल निर्माण के बारे में कुछ-कुछ जानकारी है। अब वे अमेरिकी इंजीनियरिंग कंपनी केयरसॉफ्ट ग्लोबल के अध्यक्ष हैं। उन्होंने रॉयटर्स को बताया कि अगर टेस्ला इलेक्ट्रिक कार के ज़्यादातर अंडरबॉडी को गीगाकास्ट कर पाती है, तो इससे कारों की डिज़ाइनिंग और निर्माण के तरीके में और भी बदलाव आएगा। "यह स्टेरॉयड पर आधारित एक सक्षमकर्ता है। उद्योग के लिए इसका बहुत बड़ा प्रभाव है, लेकिन यह एक बहुत ही चुनौतीपूर्ण काम है। कास्टिंग करना बहुत मुश्किल होता है, खासकर बड़े और ज़्यादा जटिल वाहनों के लिए।"

दो सूत्रों ने बताया कि टेस्ला की नई डिज़ाइन और निर्माण तकनीकों का मतलब है कि कंपनी 18 से 24 महीनों में एक कार को पूरी तरह से विकसित कर सकती है, जबकि ज़्यादातर प्रतिद्वंद्वी कंपनियों को अभी तीन से चार साल तक का समय लग सकता है। एक बड़े फ्रेम का इस्तेमाल — जिसमें आगे और पीछे के हिस्से को बीच वाले अंडरबॉडी के साथ जोड़ा गया है जहाँ बैटरी रखी जाती है — एक नई, छोटी इलेक्ट्रिक कार बनाने के लिए किया जा सकता है जिसकी खुदरा कीमत लगभग 25,000 डॉलर होगी। तीन सूत्रों ने बताया कि टेस्ला इस महीने ही यह तय कर लेगी कि वन-पीस प्लेटफ़ॉर्म को डाई-कास्ट किया जाए या नहीं।

आगे महत्वपूर्ण चुनौतियाँ

उच्च दाब कास्टिंग का उपयोग करने में टेस्ला के लिए सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक है ऐसे सबफ्रेम डिज़ाइन करना जो खोखले हों, लेकिन उनमें आंतरिक पसलियाँ हों जो दुर्घटनाओं के दौरान उत्पन्न होने वाले बलों को कम करने में सक्षम हों। सूत्रों का दावा है कि ब्रिटेन, जर्मनी, जापान और संयुक्त राज्य अमेरिका के डिज़ाइन और कास्टिंग विशेषज्ञों द्वारा किए गए नवाचारों में 3D प्रिंटिंग और औद्योगिक रेत का उपयोग किया जाता है।

बड़े पुर्जों की उच्च दाब वाली ढलाई के लिए आवश्यक साँचे बनाना काफी महंगा हो सकता है और इसमें कई जोखिम भी शामिल हैं। एक ढलाई विशेषज्ञ के अनुसार, एक बार बड़ा धातु परीक्षण साँचा बन जाने के बाद, डिज़ाइन प्रक्रिया के दौरान मशीनिंग में बदलाव करने पर प्रति बार $100,000 का खर्च आ सकता है, या साँचे को पूरी तरह से दोबारा बनाने पर $1.5 मिलियन का खर्च आ सकता है। एक अन्य विशेषज्ञ ने बताया कि एक बड़े धातु साँचे की पूरी डिज़ाइन प्रक्रिया में आमतौर पर लगभग $4 मिलियन का खर्च आता है।

कई वाहन निर्माताओं ने लागत और जोखिम को बहुत ज़्यादा माना है, खासकर इसलिए क्योंकि शोर और कंपन, फ़िट और फ़िनिश, एर्गोनॉमिक्स और क्रैशवर्थनेस के लिहाज़ से एक आदर्श डिज़ाइन तैयार करने के लिए आधा दर्जन या उससे ज़्यादा बदलावों की ज़रूरत पड़ सकती है। लेकिन जोखिम एक ऐसी चीज़ है जिससे एलन मस्क शायद ही कभी परेशान होते हैं, जिन्होंने रॉकेट को पीछे की ओर उड़ाने वाला पहला व्यक्ति बनाया था।

औद्योगिक रेत और 3D प्रिंटिंग

टेस्ला ने कथित तौर पर उन कंपनियों की ओर रुख किया है जो 3D प्रिंटर की मदद से औद्योगिक रेत से परीक्षण साँचे बनाती हैं। एक डिजिटल डिज़ाइन फ़ाइल का उपयोग करते हुए, बाइंडर जेट नामक प्रिंटर रेत की एक पतली परत पर एक तरल बाइंडिंग एजेंट जमा करते हैं और धीरे-धीरे परत दर परत एक साँचा बनाते हैं, जिससे पिघली हुई मिश्र धातुओं को डाई-कास्ट किया जा सकता है। एक स्रोत के अनुसार, रेत कास्टिंग के साथ डिज़ाइन सत्यापन प्रक्रिया की लागत धातु के प्रोटोटाइप के साथ ऐसा ही करने की लागत का लगभग 3% है।

इसका मतलब है कि टेस्ला ज़रूरत पड़ने पर प्रोटोटाइप में जितनी बार चाहे बदलाव कर सकती है, और डेस्कटॉप मेटल और उसकी एक्सवन यूनिट जैसी कंपनियों की मशीनों का इस्तेमाल करके कुछ ही घंटों में एक नया प्रोटोटाइप तैयार कर सकती है। दो सूत्रों ने बताया कि सैंड कास्टिंग का इस्तेमाल करके डिज़ाइन सत्यापन चक्र में केवल दो से तीन महीने लगते हैं, जबकि धातु से बने साँचे में छह महीने से लेकर एक साल तक का समय लग सकता है।

हालाँकि, इस अधिक लचीलेपन के बावजूद, बड़े पैमाने पर ढलाई सफलतापूर्वक करने से पहले एक और बड़ी बाधा को पार करना बाकी था। ढलाई बनाने में इस्तेमाल होने वाले एल्युमीनियम मिश्रधातु, रेत से बने सांचों में धातु से बने सांचों की तुलना में अलग तरह से व्यवहार करते हैं। शुरुआती प्रोटोटाइप अक्सर टेस्ला के विनिर्देशों पर खरे नहीं उतरते थे।

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

सूत्रों ने बताया कि टेस्ला की आने वाली छोटी कार/रोबोटैक्सी ने उसे एक ही टुकड़े में इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी) प्लेटफ़ॉर्म बनाने का एक बेहतरीन मौका दिया है, खासकर इसलिए क्योंकि इसकी अंडरबॉडी ज़्यादा सरल है। छोटी कारों में आगे और पीछे कोई बड़ा "ओवरहैंग" नहीं होता। एक व्यक्ति ने कहा, "यह एक तरह से नाव जैसी है, जिसके दोनों सिरों पर छोटे-छोटे पंख लगे हुए हैं और एक बैटरी ट्रे है। इसे एक ही टुकड़े में बनाना समझदारी होगी।"

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 करती है, तो किस तरह के प्रेस का इस्तेमाल किया जाएगा। बड़े बॉडी पार्ट्स को तेज़ी से बनाने के लिए 16,000 टन या उससे ज़्यादा की क्लैम्पिंग क्षमता वाली बड़ी कास्टिंग मशीनों की ज़रूरत होगी। ऐसी मशीनें महंगी होंगी और इनके लिए बड़े फ़ैक्टरी भवनों की आवश्यकता हो सकती है।

उच्च क्लैम्पिंग क्षमता वाले प्रेस खोखले सबफ़्रेम बनाने के लिए आवश्यक 3D-मुद्रित सैंड कोर को समायोजित नहीं कर सकते। इस समस्या के समाधान के लिए, टेस्ला एक अलग प्रकार के प्रेस का उपयोग कर रहे हैं जिसमें पिघले हुए मिश्र धातु को धीरे-धीरे इंजेक्ट किया जा सकता है - एक ऐसी विधि जो उच्च गुणवत्ता वाली ढलाई का उत्पादन करती है और सैंड कोर को समायोजित कर सकती है।

समस्या यह है कि इस प्रक्रिया में ज़्यादा समय लगता है। एक व्यक्ति ने कहा, "टेस्ला उत्पादकता के लिए उच्च दबाव चुन सकती है, या गुणवत्ता और बहुमुखी प्रतिभा के लिए धीमी मिश्र धातु इंजेक्शन चुन सकती है।" "इस समय यह अभी भी एक सिक्का उछालने जैसा है।"

टेकअवे

टेस्ला जो भी फैसला ले, उसके प्रभाव दुनिया भर के ऑटो उद्योग पर पड़ेंगे। कीमतों में भारी कटौती के बावजूद, टेस्ला अभी भी मुनाफे में इलेक्ट्रिक कारें बना रही है - ऐसा कुछ जो पारंपरिक ऑटो निर्माताओं के लिए बेहद मुश्किल हो रहा है।

अगर टेस्ला उच्च दबाव वाली कास्टिंग का इस्तेमाल करके अपनी निर्माण लागत में उल्लेखनीय कटौती कर पाती है, तो उन कंपनियों पर आर्थिक दबाव और भी बढ़ जाएगा। यह कल्पना करना मुश्किल नहीं है कि कोडक और नोकिया के साथ जो हुआ, वही उनके साथ भी होगा। इससे विश्व अर्थव्यवस्था और उन सभी कर्मचारियों का क्या होगा जो वर्तमान में पारंपरिक कारें बनाते हैं, 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 मे जियांग द्वारा संपादित