A fundição unibody é o jogo final para a fabricação de automóveis?

“A fundição sob pressão é feita de ferro”, disse um investidor.

No entanto, a renda dos "ferreiros" aumentou nos últimos dois anos: em 2020, a renda média mensal de um técnico com 5 anos de experiência em fundição sob pressão na região do Delta do Rio das Pérolas era de cerca de 10.000 yuans, e agora aumentou para 15.000 yuans, e a oferta é escassa.

"Agora eu acho que (a popularização da fundição integrada/fundição sob alta pressão será) muito rápida." Luo Yan, pesquisador do Centro de Pesquisa de Equipamentos e Fabricação Inteligente, disse ao "Electric Vehicle Observer": "Até onde eu sei, alguns OEMs tradicionais têm Novos modelos com componentes fundidos de uma só peça serão lançados, e basicamente a maioria dos novos modelos de outros OEMs serão lançados no próximo ano."

Fundição sob pressão de peça única, FSD e CTC são considerados pelos investidores como os três principais assassinos tecnológicos da Tesla. São também as tecnologias básicas para a visão de Musk de construir carros como o Lego. A Mercedes-Benz começou a desenvolver e implantar um novo processo de fabricação.
Mas algumas pessoas não estão otimistas. O fundador da Qiantu Automobile, Lu Qun, divulgou recentemente uma imagem de uma carroceria integrada impressa em 3D, com uma anotação: "Isso é mais do que a 'corpo única de alumínio fundido' de Musk. NB. Tecnicamente, não há necessidade de se envolver no culto à personalidade."

SAIC, BYD, GAC e muitas outras empresas prestaram atenção à fundição sob pressão integrada como uma tecnologia de ponta, mas ainda não tiveram um plano claro de aplicação de investimento.

A fundição sob pressão de peça única é uma revolução tecnológica para redução de peso, redução de custos e aumento de eficiência, ou é um mito exagerado?
Por que algumas pessoas aderem a isso e outras ficam à margem?
No processo de transformação de carros em LEGOs, que barreiras técnicas ainda precisam ser quebradas para a fundição sob pressão de uma peça?

Este artigo está dividido em três partes: "Como Tesla reinventou a fundição sob pressão de uma peça", "Por que algumas pessoas fazem isso e outras não" e "As atuais principais barreiras técnicas da fundição sob pressão de uma peça". A dificuldade de leitura aumenta por sua vez. Desejo-lhe uma boa leitura.

01
Tesla reinventa a fundição monobloco

Por causa de Tesla, "fundição de peça única" tornou-se uma "palavra quente" na consciência pública nos últimos dois anos. Mas, tal como a Volvo já experimentou a tecnologia de condução autónoma na estrada já em 2012, a fundição sob pressão de uma só peça tem sido utilizada há muito tempo na produção de automóveis.
Ilustração simples de fundição sob pressão


Motores, carcaças de caixa de câmbio, chassis auxiliares, braços de controle e juntas de direção são pequenos em tamanho e complexos em estrutura, todos fabricados ao mesmo tempo por fundição (incluindo fundição de baixa pressão e fundição sob pressão de alta pressão).

Mesmo a tecnologia de peças de carroceria em liga de alumínio fundido tem sido usada há muito tempo em modelos produzidos em massa: o Cadillac CT6, que foi colocado à venda em 2018, usa peças maiores em liga de alumínio fundido, reduzindo as peças da carroceria de 227 para 31. Apenas a parte central da cabine é feita de aço. O número de peças da estrutura da carroceria foi reduzido em 20% e o peso foi reduzido em 99 kg.
 

Componentes da carroceria do Cadillac CT6

"Antes do lançamento do Tesla, o CT6 era a referência para fundição sob pressão de peça única, representando o mais alto nível de fundição de alumínio em aplicações de carroceria, e era usado de maneira muito razoável." Um chefe de pesquisa e desenvolvimento de um OEM disse ao Electric Vehicle Observer.

E o "material livre de calor" que é considerado a base da fundição sob pressão de uma peça está disponível há muito tempo.

A liga de alumínio fundido sem calor Mn (manganês) Mg (magnésio) série 560 desenvolvida pela Alcoa em 2008 foi aplicada em peças fundidas de portas Nissan GT-R, com uma área projetada de 0,5 metros quadrados, uma espessura de parede de 2-3 mm e um peso de apenas 0,5 metros quadrados. 5,5 kg, perda de peso de 35%.
 

Torre de choque de fundição sob pressão de liga de alumínio sem calor doméstico

Durante o período do 13º Plano Quinquenal, a China estabeleceu um projeto chave para o desenvolvimento de materiais de liga de alumínio fundidos para peças de carroceria, que podem fundir peças com uma área projetada de menos de 0,5 metros quadrados de uma só vez, e foi aplicado com sucesso em torres de choque de liga de alumínio.

Área de projeção de equipamento de fundição sob pressão de torre de choque Audi A8 de 0,5 metros quadrados e ilha de fundição sob pressão Lijin de 6.000 toneladas

No entanto, quando as peças fundidas integradas são atualizadas de 0,5 metros quadrados de portas e torres de choque para mais de 1 metro quadrado, o piso traseiro da carroceria pesando 50-60 kg, ou mesmo uma caixa de bateria de 3 metros quadrados, o jogo é completamente diferente.

Desde a máquina de fundição sob pressão, materiais livres de calor até o processo de fundição sob pressão integrado nesta escala, tudo está em branco.

"Ele (Tesla) pode pensar em usar 6.000 toneladas, ou até 8.000 toneladas (alta pressão para fazer um processo integrado de fundição sob pressão), e é realmente incrível." O responsável de P&D mencionado acima disse: "Isso está em nosso pessoal tradicional de fundição sob pressão. Aos meus olhos, é algo em que você nem pensa. Ao fabricar carros tradicionais, você levará em consideração o desempenho do processo e o desempenho do equipamento. Os materiais e as máquinas de fundição sob pressão (usadas pela tecnologia de fundição sob pressão multifuncional da Tesla) romperam a cognição da indústria automobilística tradicional. "

Sim, quando Tesla deseja completar a "missão do jogo" de fundição sob pressão integrada de componentes corporais em grande escala, ele precisa coletar materiais importantes, como materiais e máquinas, do zero e atualizar significativamente suas habilidades artesanais.

1.1 Colete “materiais” essenciais para a tarefa

A história começa em 2015, quando a Alcoa lançou o EZCast (um material de liga de alumínio com alto fluxo, estabilidade térmica e baixa porosidade de contração) desenvolvido para fundição em alta pressão de peças de paredes finas.

No mesmo ano, Musk contratou Charles Coyman, chefe de pesquisa e desenvolvimento do corpo integrado em liga de alumínio do notebook Mac da Apple.

Como vice-presidente de tecnologia de materiais da Tesla e da SpaceX, Koyman realizou o desenvolvimento secundário dos materiais de liga de alumínio da Alcoa, permitindo-lhes obter correspondentemente melhor resistência, tenacidade e outros fatores-chave sem tratamento térmico secundário. desempenho.

Material de fundição sob pressão de liga de alumínio sem calor Tezhila Obtenha!

O segundo nível é: a máquina.

Anteriormente, a força máxima de fixação das máquinas de fundição sob pressão na indústria de fundição sob pressão era de apenas 4.400 toneladas. Para fazer com que a solução de liga preencha a cavidade do molde de peças com estrutura complexa e maiores que 1 metro quadrado antes do tempo de cristalização, a força de fixação “distrital” de 4.400 toneladas não é suficiente. A partir de 6.000 toneladas - uma “grande máquina” nunca vista na indústria de máquinas de fundição sob pressão.

Segundo rumores, Musk abordou seis principais fabricantes de máquinas de fundição sob pressão no mundo naquela época, e cinco deles optaram por recusar devido ao custo do desenvolvimento de tecnologia ou porque sentiram que não ganhariam dinheiro. Apenas o gigante das máquinas de fundição sob pressão da China, Lijin, subiu na "carruagem" da fundição sob pressão de Tesla.
Ilha de fundição sob pressão LK 6000 toneladas

Membros da indústria disseram ao Electric Vehicle Observer que com o aumento acentuado na força de fixação, os sistemas de controle mecânico, hidráulico e eletrônico dentro da máquina de fundição sob pressão precisam ser completamente redesenhados. A LK obteve direitos de propriedade intelectual totalmente independentes no processo.

A primeira máquina de fundição sob pressão supergrande de 6.000 toneladas da Tesla Get!

Com materiais e equipamentos básicos, é apenas o começo, e a atualização das habilidades integradas do processo de fundição sob pressão é o desafio final.

1.2 Pratique habilidades artesanais extremas

“Um produto tão grande está chegando ao limite. É necessário usar todos os parâmetros do processo e definir as peças para o estado limite do equipamento.” Liang Zhenjin, diretor técnico da Guangzhou Guangzhuang Mold Co., Ltd., que atendeu empresas norte-americanas de veículos de nova energia, falando ao Electric Vehicle Spectator.
Processo integrado de montagem da fábrica de fundição sob pressão da Tesla

Uma unidade de fundição sob pressão integrada (ilha de fundição sob pressão) inclui dois equipamentos principais: máquina de fundição sob pressão e molde de fundição sob pressão, bem como forno de fundição, forno de retenção, equipamento de pulverização, equipamento de coleta, tanque de água de resfriamento de fundição, limpeza periférica de fundição de corte de borda, correia transportadora de revestimento de cilindro. Consiste em equipamentos periféricos, como máquina de temperatura de molde e máquina de temperatura de água, com um total de 20-30 equipamentos.

Como gerente de projeto, Tesla precisa transformar os recém-desenvolvidos materiais de liga de alumínio sem calor, moldes de peças em grande escala e essas vinte ou trinta peças de equipamento em um conjunto maduro de equipamentos sem precedentes ou experiência. sistema de produção em massa.

Em primeiro lugar, o limite que deve ser pisado é a largura do espaço da embarcação.

As propriedades da solução metálica mudarão com o tempo e a cavidade

Espaço de processo: O tamanho do impacto das alterações nos parâmetros do processo nos principais atributos de qualidade do produto é chamado de espaço de processo. Um espaço de processo maior significa que quando os parâmetros do processo mudam muito, o impacto na qualidade principal do produto é pequeno e vice-versa.

Sob a combinação de tecnologia e equipamentos maduros, o espaço do processo geralmente é grande, cada parâmetro do processo tem uma ampla faixa de processo e a "taxa de tolerância a falhas" do processo de todo o sistema é alta. Para o sistema de fundição de peça única da Tesla, onde tudo é “novo”, a taxa de tolerância a falhas de todo o sistema de processo torna-se extremamente baixa.

Em segundo lugar, é a torturante rodagem de equipamentos e sistemas.

 

Demonstração do processo de fundição sob pressão de peça única na fábrica da Tesla no Texas

Devido ao equipamento padrão de mais de 6.000 toneladas, todos os fornecedores de equipamentos na ilha de fundição foram redesenhados. Os equipamentos de toda a ilha de fundição sob pressão vêm de mais de dez fornecedores, sendo necessária a execução de software e hardware, fluxo de processo e projeto no local.

“É a primeira vez que se explora uma parte tão grande do artesanato, e ela está interligada com moldes, equipamentos, materiais e design. Demora muito tempo para tentar identificar qual elo tem um desvio.

Os membros da indústria acima mencionados disseram que, em comparação com as oficinas tradicionais de fundição sob pressão, esses equipamentos de grande escala de 6.000 toneladas requerem muita coordenação de equipamentos e os problemas podem ser eliminados um por um, e tudo isso deve ser concluído dentro do cronograma de produção em massa e da pressão de todas as partes envolvidas. Como você pode imaginar. "Se você não tem experiência, apenas morda a bala e faça."

1.3 Tuyere de fundição sob pressão de peça única

"Morder o couro cabeludo" alcançou resultados notáveis, e o "trabalhador esforçado" tornou-se um objeto quente no mercado de capitais.

Em termos de materiais: Em 2019, a liga EZCast-NHT atualizada da Alcoa, NHT é a abreviatura de Non-Heat Treatable.

Em termos de máquinas: Em 2019, o Grupo LK lançou a primeira prensa de super tonelagem do mundo com uma força de fixação de 6.000 toneladas, tornando-se a única empresa no mundo que produz em massa máquinas de fundição sob pressão integradas em grande escala. Atualmente, mais de 10 ilhas de fundição sob pressão foram dispostas no lado da produção em massa.

Graças à sua valiosa experiência em engenharia de produção em massa, a LK acumulou importantes recursos de equipe de P&D, gerenciamento e pessoal de construção, e tornou-se um empreiteiro geral de processos integrados de fundição sob pressão, que pode fornecer serviços chave na mão para empresas de fundição e montadoras.

As ações da Lijin também subiram cem vezes mais em três anos.
Máquina de fundição sob pressão Lijin de 9000 toneladas

O "jogador" Tesla provou sua capacidade como empresa de manufatura ao atualizar o processo integrado de fundição sob pressão.

"Há cerca de cinco ou seis anos, dissemos que queríamos ser o melhor fabricante do mundo, o que é um pouco contra-intuitivo. (Mas) na verdade (a produção) é a nossa vantagem competitiva mais forte." Em 21 de julho, Musk disse isso no relatório financeiro.
Patente da Tesla para um molde integrado

Em 2019 e 2021, Tesla solicitou sucessivamente um molde para fundição sob pressão de grandes componentes e patentes para peças fundidas integradas com absorção de energia.

Em setembro de 2020, Musk anunciou que o Tesla Model Y usará um conjunto de piso traseiro fundido em peça única, que pode reduzir o peso da parte inferior da carroceria em 30% e reduzir os custos de fabricação em 40%.

Em 2021, a Tesla demonstrou o chassi fundido em peça única da Tesla no dia aberto da fábrica em Berlim. Ela planeja substituir o conjunto inferior da carroceria composto por 370 peças por 2 a 3 grandes peças fundidas, reduzindo o peso em 10% e melhorando o alcance de cruzeiro. Aumento de 14%.
Mudanças no processo da carroceria dianteira e traseira do Tesla

No segundo trimestre de 2022, Musk disse que as fábricas da Tesla no Texas e Berlim reduzirão o número de robôs de soldagem de carrocerias por unidade de capacidade de produção em 70%, e que as peças fundidas integradas são mais leves, mais baratas e têm bom desempenho em desempenho NVH. E a futura picape elétrica da Tesla, a Cybertruck, trará “outro nível de simplicidade e melhorias de fabricação”.

Tesla planeja integrar o corpo em 9 partes por meio de fundição sob pressão de uma peça no futuro. O mercado deu uma avaliação de mercado de 100 bilhões de yuans para fundição sob pressão integrada.

02
Faça alguma coisa, faça alguma coisa

2.1: O futuro perfeito da fundição sob pressão de peça única

À medida que a Tesla tornou o impossível possível, a fundição monobloco tornou-se um processo de fabricação a quente.

Fábrica da Tesla em Berlim fundindo tiro real

Volkswagen, Volvo e Mercedes-Benz lançaram linhas de produção integradas de fundição sob pressão ou revelaram peças e componentes.
Weilai ET5 aplicou um piso traseiro fundido integrado;
O projeto de base industrial de Wuhan declarado pela Xiaopeng Motors no ano passado incluiu uma oficina integrada de processo de fundição sob pressão e, em janeiro, assinou um contrato com Guangdong Hongtu para uma unidade de fundição sob pressão de 12.000 toneladas;
Em janeiro, a Great Wall Seiko uniu forças com Lijin, Sevida e Longda Aluminium (Empresa de Materiais: Lizhong Group Sun Company) para implementar a cooperação estratégica no projeto de estrutura da carroceria e assinou um contrato para comprar 8.000 toneladas de ilhas de fundição sob pressão;
Em fevereiro, o piso de fundição sob pressão de 7.200 toneladas com o qual a Gaohe Automobile cooperou com o Topology Group (uma empresa de fundição) e a Shanghai Jiaotong University saiu oficialmente da linha de produção.

"A fundição sob pressão de uma peça não visa apenas reduzir o peso e o número de peças, mas, mais importante, está alinhada com a tendência de desenvolvimento futuro de menos humanização e automação." Great Wall Seiko Automobile Co., Ltd. disse ao "Electric Vehicle Observer".

"O núcleo por trás da fundição sob pressão integrada é a integração impulsionada pela agilidade. Enquanto as necessidades dos usuários ainda mudarem a cada dia que passa, a tecnologia de fundição sob pressão integrada continuará a ser aplicada." Gaohe Auto também disse.

O "Electric Vehicle Observer" também soube que a capacidade de produção de máquinas de fundição sob pressão supergrandes de muitos fornecedores de máquinas de fundição sob pressão está programada para junho e julho do próximo ano.

A indústria está seguindo isso rapidamente porque a fundição sob pressão de peça única perfeita é perfeita: leve, custos de produção mais baixos, takt time de produção dramaticamente mais rápido, maior precisão do produto e recuperação do material do corpo, ciclos de desenvolvimento mais curtos e muito mais.

Economia de custos com equipamentos de fabricação:

A Guohai Securities estimou o custo de equipamento, pessoal e fabricação para a produção do piso traseiro da carroceria do carro usando o processo tradicional e o processo integrado de fundição sob pressão. Tomando como exemplo uma linha de produção com capacidade anual de 500.000 veículos, o custo total do processo tradicional de estampagem e soldagem é de cerca de 630 milhões de yuans. O custo do processo integrado de fundição sob pressão é de cerca de 480 milhões de yuans, e só o piso traseiro pode economizar em média 300 yuans por veículo.

Luo Yan disse: A fundição sob pressão de uma peça irá "substituir" principalmente os dois processos principais de estampagem e soldagem. "As oficinas (de estamparia e soldagem) são combinadas em uma oficina de conformação. Uma vez que a parte inferior do corpo é feita com 3-4 peças fundidas, a oficina de soldagem pode ser completamente substituída."

"Até onde sabemos, para os OEMs que atualmente planejam uma linha de produção integrada de fundição sob pressão, os robôs de soldagem serão reduzidos em 15% a 25%."

Encurte o ciclo de desenvolvimento:
A pesquisa da Guosen Securities acredita que a tecnologia integrada de fundição sob pressão encurta o ciclo de desenvolvimento do modelo para 1/3. Na fabricação tradicional de automóveis, são necessárias três rodadas de correspondência abrangente para peças como carroceria, decorações internas e externas, aparelhos elétricos, etc., para estabilizar e estabilizar as peças dentro dos requisitos de tolerância. Geralmente leva 6 meses, o que é um ciclo longo, com carga de trabalho pesada e repetitivo. Trabalho sexual.

A fundição sob pressão de uma peça simplifica a logística e a dificuldade de combinação dos componentes e reduz o ciclo de desenvolvimento para 1-2 meses.

He Shenghua, gerente geral da Ningbo Shuyi Gonglian Technology Co., Ltd., disse ao "Electric Vehicle Observer": "Por um lado, a melhoria da eficiência por integração está no ciclo de produção e, por outro lado, reduz a engenharia do sistema de desenvolvimento.

Descobriu-se que um componente era composto por centenas de peças de diferentes fornecedores. A alteração do projeto requer uma extensa engenharia de coordenação, e a fundição sob pressão de uma peça simplifica todo o processo, encurtando consideravelmente a cadeia de fornecimento. "

Aumente o tempo takt de produção

Após a adoção do processo de fundição de peça única, o número de peças do piso traseiro do Tesla Model Y foi reduzido de 70 para 1 (integrado) para 2 (emendado); O número de peças foi reduzido de 171 para 2 e o número de pontos de soldagem foi reduzido em mais de 1.600.

A redução no número de pontos de punção e soldagem resulta em uma redução significativa nas horas-homem.
No artesanato tradicional, a montagem fora da carroceria passará por duas grandes oficinas, estamparia e soldagem, com um total de horas-homem de mais de 2 horas. Anteriormente, o tempo de fundição do piso traseiro do Modelo Y era de cerca de 180 segundos. Na demonstração na fábrica do Texas, o ciclo de fabricação da carroceria foi reduzido para 45 segundos.

A pesquisa da Guosen Securities acredita que, considerando fatores como manutenção e reforma, os cinco equipamentos de fundição sob pressão em grande escala na fábrica de Xangai podem atender à capacidade de produção anual de até 600.000 peças de piso traseiro de carroceria. Em Julho, a fábrica da Tesla em Xangai foi novamente encerrada para renovações técnicas, após o que atingirá um pico de capacidade de produção de 1,1 milhões de veículos por ano até ao final do ano (relatado pela Reuters), uma escala de capacidade de produção que nunca foi alcançada por um único OEM tradicional.

Melhore a precisão da peça corporal:

“A precisão dos veículos Modelo Y da próxima geração será medida em mícrons, não em milímetros.” Musk disse.

A melhoria da precisão da peça do corpo não só ajuda a realizar melhor o design aerodinâmico, mas também organiza de forma mais eficaz vários tipos de sensores de acionamento automático para atender à precisão de instalação do ângulo de guinada, ângulo de inclinação e ângulo de rotação.

Em contraste, devido ao erro acumulado de um grande número de emendas de peças, o erro de precisão do artesanato tradicional da carroceria será de 2 mm.

Melhore a eficiência da reciclagem de materiais:

Porque um material é usado, e o próprio processo de fundição sob pressão de alta pressão conduz à recuperação do material. Estimativas da Guosen Securities. A taxa de recuperação de matéria-prima do processo de fabricação tradicional é inferior a 70%, e a taxa de recuperação de matéria-prima do processo integrado de fabricação de fundição sob pressão chega a 95% ou mais.

2.2 A fundição sob pressão de uma peça não é perfeita agora

Mas o problema é que a atual fundição integrada não é perfeita.

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Comparação dos pisos dianteiro e traseiro da fábrica da Tesla no Texas com fundição sob pressão de peça única e peças originais

A Tesla e a indústria de fundição sob pressão percorreram o caminho de 0 a 90% de fundição sob pressão integrada. Isso é ainda mais difícil, e os 10% que podem realmente alcançar os benefícios acima ainda estão na fase de todas as partes. Esta também se tornou a razão pela qual algumas grandes empresas automobilísticas ainda adotam uma atitude de esperar para ver em relação à fundição sob pressão integrada e apenas a utilizam como um tópico voltado para o futuro.

"No caso em que o efeito leve não apresenta vantagens óbvias, (a produção integrada de fundição sob pressão) não apresenta uma melhoria muito grande no custo e (o comissionamento nesta fase) é de pouca importância. Ainda temos que nos concentrar na qualidade, custo e tecnologia. Avaliação de três aspectos", disse o responsável de P&D acima mencionado.

Mesmo empresas que já começaram a implantar, como a Great Wall Seiko, disseram: “Depois de nossos cálculos, a atual fundição sob pressão de peça única não tem vantagem em custo. No entanto, com a contínua atualização e desenvolvimento da tecnologia da indústria, o custo de fabricação futuro diminuirá definitivamente, por isso acreditamos que o processo integrado de fundição sob pressão tem um enorme espaço de desenvolvimento no futuro.

A tecnologia integrada de fundição sob pressão com um grau de conclusão de 90% ainda é muito imatura em termos de efeito de redução de peso, escala de produção, estabilidade de produção, desempenho do veículo e sistema pós-venda.

Perda de peso ineficaz:

O objetivo fundamental do processo integrado de fundição sob pressão da Tesla é reduzir o peso dos veículos elétricos através da aplicação de ligas de alumínio em uma grande área. Mas pelo efeito real, está atualmente na fase de perda de peso ineficaz.
Depois de desmontar duas gerações de peças fundidas de uma só peça do Tesla Model Y, uma montadora descobriu:

A primeira geração (tipo dividido esquerdo e direito, elo de parafuso intermediário) pesa 54 kg;
A segunda geração (totalmente inteiriça, com adição de uma longarina traseira) pesa 65kg.
Comparado com as mesmas peças do Tesla Model 3 na mesma plataforma, o peso é reduzido em 0,5 kg e 3,4 kg, respectivamente. Em contraste, sob a premissa de uma tampa de roda de aço, o componente todo em alumínio de um modelo de marca própria pesa 42 kg, o que é ainda 12 kg mais leve que o componente de peça única de primeira geração do Modelo Y.

O problema está na habilidade atual de fundição sob pressão de uma peça.

Como um processo de fundição sob pressão de alta pressão, a fundição sob pressão de uma peça destina-se a usar uma velocidade de injeção muito alta para que a solução de liga possa preencher o molde dentro de um tempo limitado para fabricar peças de paredes finas. Porém, com a expansão do molde, o tempo e a pressão da pequena posição na extremidade são bastante ampliados, de modo que a espessura da parede da peça deve ser espessada para reduzir a dificuldade de enchimento e realizar o processo.

Por exemplo, a espessura da parede das tampas das rodas de aço comuns é de apenas 0,7 mm, mas a espessura do Tesla Modelo Y é de 2,5 ou até 3 mm. “Para considerar o acabamento, ele era mais grosso (projetado), o que resultou em redução de peso ineficaz.” disse o responsável pela pesquisa e desenvolvimento.

Great Wall Seiko também disse que o piso traseiro fundido em peça única pesa cerca de 55-63 kg. “Se você olhar para uma única peça, ela não tem uma grande vantagem de peso para peças de chapa metálica (atualmente). No entanto, de acordo com a experiência prática das montadoras nacionais, as mudanças no design da carroceria devido ao uso de fundição sob pressão de uma peça têm impacto em todo o veículo.

As propriedades dos materiais afetam o desempenho do veículo:

Atualmente, tanto Tesla quanto Weilai adotaram a tecnologia de fundição sob pressão de peça única na posição do piso traseiro. Como a colisão traseira é suportada principalmente pelo feixe anticolisão traseiro e pelo feixe longitudinal traseiro, a força de colisão é relativamente pequena quando é transmitida ao piso traseiro, o que tem pouco impacto na segurança do veículo.
A aplicação atual de aço de ultra-alta resistência na carroceria

"Os materiais de liga de alumínio livres de calor usados ​​na fundição integrada não podem ser comparados com as propriedades mecânicas das placas de aço ou mesmo das placas de aço formadas a quente em termos de propriedades do material. Seu processo de soldagem atualmente não está tão maduro quanto o das placas de aço." Liang Zhenjin disse: “Portanto, o valor do índice do projeto do veículo e as informações relacionadas ao projeto de segurança precisam ser reexplorados, e as partes da carroceria de aço não podem ser completamente correspondidas”.

Anteriormente, o corpo geral também obtinha um certo desempenho geral através da emenda entre as peças. O principal processo de conexão do corpo é FDS (conexão de rosca auto-roscante unilateral) e SPR (processo de rebitagem autoperfurante é um processo de conformação a frio que forma um intertravamento firme entre o rebite e a chapa).

Este processo tem certos requisitos quanto à capacidade de deformação plástica da liga de alumínio. E quando a deformabilidade se torna fraca, também afetará o desempenho do processo de conexão.
Novas propriedades de material do Alcoa C611 atualmente usado na maioria dos materiais para aquecimento de superfície

"A capacidade de deformação plástica dos materiais é geralmente avaliada por flexão. O ângulo de flexão da liga de alumínio fundido tradicional T7 após o tratamento térmico é geralmente de 60 graus. No entanto, ainda existe uma certa lacuna entre as ligas de alumínio fundido sem calor no mercado." Responsável pelas pessoas de P&D acima, disseram.

Portanto, os modelos que planejam usar a tecnologia de fundição sob pressão de peça única precisam ser redesenhados, ou o caminho de transmissão da força de impacto precisa ser alterado para evitar o material fundido sob pressão de peça única, ou os reforços são feitos de aço de alta resistência.

"Até onde sabemos, como o piso frontal do Tesla adota tecnologia de fundição sob pressão integrada, o caminho do projeto de transmissão de força do veículo precisa ser redesenhado, o que é completamente diferente do caminho de transmissão da tradicional carroceria híbrida de aço/aço-alumínio." Luo Yan disse.

Limiar de alta escala e baixo rendimento:

E para implantar a fundição sob pressão integrada, é necessário ter a ambição de produzir 20 milhões de veículos por ano para vários carros como o Tesla.

"O principal objetivo da fundição sob pressão integrada é alcançar uma produção estável." Os membros da indústria mencionados acima disseram que a produção única e contínua de 5.000 (10 dias) a 20.000 (30-40 dias) peças é a escala mais econômica para componentes de fundição sob pressão integrados em grande escala.

Se a escala não for grande o suficiente, a fundição sob pressão integrada não é um "bom negócio".

Os investidores acima mencionados calculam que o valor da produção anual de uma ilha de fundição sob pressão com um custo de 100 milhões de yuans é de cerca de 200 milhões de yuans, dos quais o custo do material é mais da metade e o custo de fabricação representa mais de 30%. E os ativos são muito pesados.”

A análise da Western Securities acredita que tomando como exemplo uma ilha de fundição sob pressão de 6.800 toneladas com uma produção anual de 100.000 equipamentos, é necessário garantir a operação em um dia inteiro e uma taxa de rendimento de 80-85% na fase de lote para atingir um lucro bruto de 25-30%. taxa de juro, de modo a ter em conta os custos operacionais e o valor anual da produção.

Atualmente, a taxa de rendimento da fundição sob pressão de uma peça acaba de ultrapassar a linha de custo.

A taxa de rendimento das peças tradicionais de estampagem de corpo de aço pode chegar a 99%; a taxa de rendimento de peças fundidas sob pressão abaixo de 4.400 toneladas é superior a 95%;

A situação atual do “Electric Vehicle Observer” é que Tesla, que foi o primeiro a utilizar a tecnologia integrada de fundição sob pressão, atualmente tem apenas uma taxa de rendimento de 90%.

Desafios de talento e pós-venda:

Além dos atuais problemas de materiais e processos de fundição sob pressão integrada, problemas de talento e pós-venda também são desafios importantes para a implementação completa.

A fundição sob pressão é uma categoria artesanal pequena e os profissionais de alto nível do setor são escassos. Se uma empresa deseja implantar um processo integrado de fundição sob pressão, ela precisa de uma equipe artesanal de alto nível para garantir uma produção contínua e estável. "A Tesla ainda está recrutando pessoas para o elenco." Luo Yan disse.

Além disso, o pós-venda também é um problema. Anteriormente, o proprietário do Tesla Model Y revelou que o custo do reparo foi de quase 200.000 yuans devido à queda do amortecedor traseiro. O veículo em si custa apenas 280.000 yuans.

A este respeito, a indústria acredita que a própria Tesla reduzirá a ocorrência de colisões através da implementação de capacidades de assistência à condução inteligente de alto nível, bem como o seu próprio sistema de seguros preciso para diluir os custos pós-venda.

No entanto, Luo Yan disse ao "Electric Vehicle Observer" que alguns OEMs estão explorando a partir do projeto de materiais e peças, redesenhando o caminho de transmissão de força, e as peças não participam ou participam parcialmente das colisões; o desenvolvimento de tecnologia inovadora de reparo de ligas de alumínio fundido, para evitar/reduzir o estresse dos reparos pós-venda em caso de colisões.


03
Quebre os últimos 10%

“Pessoas, máquinas, materiais, métodos e anéis devem ser muito bem feitos.” Os membros da indústria mencionados acima disseram que a taxa de rendimento do processo integrado de fundição sob pressão aumentará de 90% e dependerá do tempo.

Luo Yan tem a mesma opinião: “A dificuldade da fundição sob pressão de uma peça reside na cooperação de materiais, processos, moldes e equipamentos. Todos estão na fase de exploração e Tesla tem uma vantagem de 3 a 5 anos.”

Os quatro principais processos de puncionamento, soldagem, revestimento e total na indústria automotiva levaram quase cem anos para formar as atuais habilidades de processo completas, processos de produção estáveis ​​e taxas de rendimento que são altamente adequadas às necessidades de produção em massa.

Passaram-se apenas menos de dois anos desde que a Tesla lançou o Modelo Y com piso traseiro integrado, e pessoas, máquinas, materiais, métodos de processo e sistemas ambientais ainda estão caminhando rumo à maturidade de 100%.

3.1 Perda de benefício do tratamento térmico

"Em teoria, os materiais patenteados da Tesla não podem ser usados ​​diretamente. Na verdade, os materiais da Tesla podem não ser adequados para todos os modelos de automóveis." Um especialista na área de materiais disse no final de 2021: “Atualmente, estamos Os materiais que o OEM está testando também possuem ingredientes semelhantes aos materiais Tesla.

O material livre de calor é o principal motivo que restringe a ampla difusão da tecnologia integrada de fundição sob pressão.
Diagrama esquemático do tratamento térmico

O tratamento térmico é o principal meio para obter/fortalecer propriedades (resistência, plasticidade, tenacidade ao impacto, dureza, resistência à fadiga, etc.) de peças fundidas tradicionais e ajustar o equilíbrio interno do cristal.

As peças fundidas geralmente passam por dois métodos de tratamento térmico T7\T6. Especificamente, T7: tratamento com solução mais tratamento de estabilização, a correção artificial será muito difícil; T6: tratamento de solução mais envelhecimento artificial completo, a deformação da peça só pode ser nivelada após este método de tratamento térmico.

Porém, a expansão térmica secundária e a contração a frio causadas pelo tratamento térmico causarão deformação dimensional do produto ou gerarão poros. Peças pequenas podem ser corrigidas por meio de ferramentas de modelagem (por meio de modelagem de molde).

A temperatura, a pressão e o fluxo do molde no processo de fundição de peças estruturais em grande escala são mais difíceis de controlar e haverá mais problemas de deformação do produto causados ​​pelo tratamento térmico. O custo da pós-modelagem é extremamente alto e o processo é mais complicado, dificultando a comercialização.

Portanto, o material de liga de alumínio usado na fundição sob pressão tradicional, que requer tratamento térmico para melhorar seu desempenho, não atende aos requisitos de produção em massa da fundição sob pressão integrada em grande escala.

Materiais de liga de alumínio fundido sem calor com propriedades mecânicas correspondentes podem ser obtidos sem tratamento térmico.

Porém, depois de evitar os "problemas" da ortopedia causados ​​pelo tratamento térmico, os materiais isentos de calor também perdem a oportunidade de obter propriedades mecânicas mais fortes e ajustar e equilibrar a estrutura cristalina interna da liga por meio do tratamento térmico.

Tamanhos maiores de peças e formatos mais complexos ampliam ainda mais esses problemas.

Portanto, os materiais livres de calor enfrentam atualmente dois grandes desafios no próprio material: como obter propriedades mecânicas superiores comparáveis ​​às peças estampadas; como reduzir a sensibilidade do desempenho das peças a defeitos internos/estrutura interna da liga;

Existem também dois problemas principais no nível do processo intimamente relacionados aos materiais: como garantir o equilíbrio do desempenho geral de peças grandes e evitar a inconsistência do desempenho de resistência/tenacidade em um local e outro; como resolver os problemas causados ​​pela ductilidade insuficiente dos materiais O problema do mau desempenho do processo de conexão.

3.2 Que tipo de material livre de calor é necessário?

No entanto, o ponto crucial para melhorar o desempenho dos materiais resistentes ao calor atualmente não reside na formulação do material, e a indústria ainda não deixou claro que tipo de materiais resistentes ao calor são necessários.

Porque para esclarecer as propriedades do material exigidas pelo material livre de calor, é necessário redesenhar e estudar as propriedades estruturais das peças integradas a partir do projeto original inicial; depois disso, a resistência necessária de cada peça e a resistência ao impacto sob colisão são avaliadas através de análise de simulação. Qual é o requisito de alongamento?

E isso só pode começar pelo OEM. Especialistas em materiais disseram: "Atualmente (até o final de 2021), algumas das demandas apresentadas pelos OEMs nacionais são muito grosseiras e imprecisas. As montadoras também estão tentando a fundição sob pressão de uma peça, e as fábricas de materiais não são ainda mais claras sobre a situação específica. "

Great Wall Seiko disse: "Os materiais de fundição sob pressão de peça única são diferentes dos produtos convencionais em termos de resistência e tenacidade, principalmente devido às diferenças nas funções do produto. Como parte do corpo, a principal consideração é a melhoria da resistência e rigidez do corpo, mas em termos de tenacidade baseia-se principalmente na absorção de choque do corpo e nos requisitos do processo de conexão. ”

Atualmente, algumas empresas fizeram avanços em materiais de fundição de liga de alumínio relativamente formados e livres de calor.

Alemanha Rheinfelden, Alcoa, China Lizhong Group e equipe de materiais da Shanghai Jiaotong University possuem patentes para materiais livres de calor. No entanto, alguns especialistas disseram ao "Electric Vehicle Observer" que os materiais livres de calor do Grupo Lizhong ainda são usados ​​​​principalmente em pequenas peças fundidas. Atualmente, os principais materiais comerciais isentos de calor para fundição sob pressão de uma peça ainda estão concentrados na base material da Alcoa.
Em aplicações específicas, a compreensão da Tesla sobre o desempenho de materiais livres de calor é mais avançada.

Luo Yan disse que após o desenvolvimento secundário, a resistência dos materiais Tesla usados ​​na cabine dianteira pode ser mais de 50% maior do que a do piso traseiro. "Normalmente (após o aumento da resistência), a tenacidade será ligeiramente reduzida, mas de acordo com nosso entendimento atual, a tenacidade do material da liga de alumínio na cabine dianteira está agora melhor controlada."

Além disso, muitas montadoras nacionais e empresas de fundição anunciaram que têm a capacidade de desenvolver materiais livres de calor.

Em outubro de 2021, NIO e Shuaiyichi desenvolveram em conjunto a série EZCAST de materiais de liga de alumínio fundidos sob pressão integrados, isentos de calor e temperados, que serão aplicados aos modelos de plataforma de segunda geração.

Em dezembro de 2021, a Human Express Auto e o Centro Nacional de Engenharia para Ligas Leves da Universidade Jiaotong de Xangai alcançaram uma cooperação estratégica no desenvolvimento de novos materiais e ligas leves de baixo carbono.
Liga de alumínio com baixo teor de carbono TechCast™ para fundição de grandes dimensões. Em fevereiro deste ano, a empresa de fundição Topp e a Human Express Gaohe produziram em conjunto a cabine traseira da carroceria off-the-line. O modelo longo atingiu 1700mm*1500mm, conseguindo uma redução de peso de 15-20%.

Na China, Luo Yan disse que a liga de alumínio fundida sem calor de peça única de alto desempenho da Universidade Jiaotong de Xangai, Universidade Tsinghua, Universidade de Ciência e Tecnologia de Pequim e outras equipes de materiais passou no teste de laboratório e a maturidade técnica atingiu o nível de 5 e 6. Na fase de testes de produção, busque ativamente oportunidades de produção em massa.

Tendo em conta o desempenho insuficiente dos materiais isentos de calor e o impacto no desempenho do processo de ligação (principalmente SPR), algumas montadoras desenvolveram tecnologias para garantir o desempenho da ligação sob a condição de baixo alongamento do material.

"Atualmente, o desenvolvimento de materiais de liga de alumínio para fundição sob pressão integrada ainda está em estágio inicial. Fábricas, instituições de P&D, fornecedores de materiais e fornecedores de fundição sob pressão estão todos lutando para promover seus próprios materiais, mas a seleção final de materiais ainda depende da consideração abrangente do desempenho básico, desempenho de fabricação e custo do material pelas peças-alvo de cada OEM. "Gaohe Automobile:" No longo prazo, os materiais de liga de alumínio usados para fundição sob pressão integrada formará definitivamente um sistema de classificação diferenciado e serializado para atender às necessidades individuais de vários OEMs e peças. "

Liang Zhenjin disse: “A chave para controlar as metas de desenvolvimento e melhorar razoavelmente a taxa de qualificação do produto é compreender a demanda por peças para o desempenho do veículo”.


3.3, reduzindo o padrão para atender o processo

De acordo com o processo, após a confirmação do material da liga livre de calor, o líquido da liga é derramado no molde e prensado com uma máquina de fundição sob pressão. Mas o status quo atual é que não existe um sistema de fundição sob pressão integrado perfeito e um molde correspondente.

"Atualmente, o sistema de desenvolvimento de fundição sob pressão integrada em toda a indústria não é perfeito, e a pesquisa e o refinamento dos princípios básicos ainda precisam ser mais explorados." Liang Zhenjin disse: “Os projetos de desenvolvimento existentes ainda estão no caminho da imitação e muitas informações podem não ser. Foi o que aconteceu”.

A razão para “não é assim” é que, para implantar a tecnologia integrada de fundição sob pressão, é necessário reaprender com os princípios subjacentes da fundição sob pressão.

Conforme mencionado anteriormente, a roda de aço estampada pode ter 0,7 mm de espessura e a espessura da parede do Tesla Modelo Y fundido em peça única é de 2,5-3 mm. A maior espessura da parede elimina a economia de peso proporcionada pelo material de liga de alumínio, resultando em economia de peso ineficaz.

Corpo traseiro fundido de 6.000 toneladas da Tesla

A razão é formar a estrutura de componentes integrados do Modelo Y com a capacidade atual do sistema de ilha de fundição sob pressão. “Para garantir o preenchimento da extremidade distal do componente e as propriedades mecânicas após a conformação, é necessário engrossar adequadamente a espessura da parede do produto em algumas áreas.” Expresso Liang Zhenjin.

Atualmente, a força de fixação da máquina de fundição sob pressão e a área projetada das peças fundidas são usadas como um padrão quantitativo para determinar que tipo de máquina pode fazer peças de grande escala. Por exemplo, uma força de fixação de 6.000 a 7.000 toneladas pode fundir peças com uma área de projeção de 1 metro quadrado; se a área de projeção do piso de uma picape elétrica pura incluindo um compartimento de bateria for superior a 1,5 metros quadrados, será necessária uma força de fixação de 12.000 toneladas.

Mas esta correspondência simples não se aplica à prática processual.

No processo de prática, Liang Zhenjin percebeu profundamente que a área projetada envolve apenas força de abaulamento: no processo de fundição sob pressão, quando o enchimento termina e passa para o estágio de sobrealimentação, a pressão específica de sobrealimentação que atua sobre o metal em solidificação é derramada através da fundição de metal. O sistema de fileiras transmite a parede da cavidade, que é chamada de força de abaulamento. Os parâmetros do processo precisam ser organizados de modo que o molde seja capaz de suportar esta força.

É mais importante obter um processo de enchimento que seja suficientemente rápido. Isto significa que é necessária uma velocidade suficientemente rápida - envolvendo o fluxo do equipamento Q, e uma força motriz suficientemente grande na velocidade correspondente - a força de injeção dinâmica P.

Se a espessura média da parede das peças de cerca de 1 metro quadrado for muito fina ou o canal de modelagem for complicado, o nível atual de força de injeção dinâmica e fluxo da prensa de 6.000 a 7.000 toneladas muitas vezes não consegue atingir totalmente a meta.

"Porque a energia fornecida pelo sistema do equipamento durante o processo de enchimento não é suficiente para garantir que ele possa superar a resistência (em uma cavidade complexa)", disse Liang Zhenjin: "Para fatores como o formato das peças durante o processo de enchimento, a distribuição da espessura da parede e outros fatores, o sistema de gating O design da forma é um fator mais importante para medir o grau de correspondência de peças e equipamentos."

3.4, aprenda o princípio, compreenda novamente o processo de fundição

No entanto, a premissa de considerar os elementos importantes acima é uma compreensão profunda dos princípios subjacentes ao processo de fundição sob pressão.
Por exemplo, um parâmetro de processo muito crítico no processo de fundição sob pressão: tempo de enchimento - o enchimento da cavidade da liga é concluído dentro deste tempo.

Como a fluidez da liga tem uma certa faixa de tempo/temperatura, ela entrará na zona de cristalização após ultrapassar a faixa. Assim que a cristalização começar a se formar, a fluidez da liga será bastante reduzida, será difícil preencher a cavidade ou a qualidade da superfície da peça será afetada.

Já existe uma fórmula de cálculo madura para o tempo de enchimento: fórmula de tempo de enchimento NADCA (North American Die Casting Association) - que é um dos princípios subjacentes do processo de fundição.
Exemplo de como a fórmula NIADCA é aplicada

No entanto, a precisão do cálculo da fórmula depende da compreensão precisa dos elementos da superfície. Como a temperatura sólida líquida da liga, a temperatura de trabalho do molde, a espessura média da parede do design do produto, etc.

A precisão dos elementos de superfície é baseada na compreensão das propriedades físicas. Tais como propriedades físicas de troca de calor, fluidez do material, estrutura texturizada durante a moldagem, estado de contração por resfriamento da moldagem da liga e faixa de temperatura correspondente, etc.

As propriedades multicamadas e as condições características formarão um modelo matemático que, em última análise, produz um intervalo de tempo de preenchimento preciso por meio da fórmula da liga de preenchimento.

“O princípio da beleza antiga tem sido estudado há muito tempo, mas a pesquisa sobre os princípios básicos da indústria nacional de fundição sob pressão é relativamente lenta e agora apenas cerca de 30% das empresas começaram a prestar atenção a ele.” Liang Zhenjin disse.

Como todos os princípios e o processo de acumulação de conhecimento, os princípios subjacentes ao processo de fundição também se baseiam num grande número de análises experimentais. São necessárias inúmeras explorações laboratoriais e acúmulo de tempo.

A razão pela qual as empresas nacionais de fundição sob pressão realizam menos pesquisas em nível de princípio é que elas eram "inutilizáveis" no passado. Anteriormente, as peças fundidas sob pressão eram menores e tinham um grande espaço de processo para os equipamentos de fundição sob pressão existentes - por exemplo, uma máquina de fundição sob pressão poderia fornecer uma velocidade de injeção de 5 m/s a 12 m/s. Quando as peças são pequenas, o equipamento tem capacidade suficiente para que o ajuste do processo possa controlar totalmente o envase do produto.

Porém, quando as peças fundidas mudam dos produtos do nível da longarina para as peças do tamanho e complexidade do piso traseiro, o espaço do processo será instantaneamente reduzido ao limite superior da capacidade do equipamento.

"Portanto, os requisitos para a precisão dos princípios básicos e dos cálculos/verificações subjacentes são muito elevados." Liang Zhenjin disse: "Você deve primeiro entender os cálculos/verificações subjacentes antes de poder realizar o processo necessário para os componentes na camada superficial."
A falta de compreensão dos princípios subjacentes também se reflecte na divisão industrial do trabalho.

Com base no projeto da peça, está relacionado à forma como a solução de liga entra no molde e à pressão de descarga e ajusta o sistema de passagem de formação
Ele é projetado e concluído pelos engenheiros de fundição da fábrica de fundição sob pressão nos sistemas europeu, americano e japonês. A empresa de moldes é responsável apenas por projetar a estrutura do molde e depois cuidar da usinagem do molde.

No entanto, os clientes nacionais muitas vezes exigem que as empresas de moldes participem ou tenham capacidade. A razão é que as empresas de moldes têm mais contato com cada elo e têm mais experiência para aprender.

No entanto, à medida que a fundição sob pressão integrada de peças de altíssima pressão e de grande porte leva o espaço do processo ao limite, não apenas os fornecedores de materiais, mas também todos os elos da cadeia do processo precisarão aprender e fazer avanços a nível de princípio a partir do zero, especialmente os OEMs.

Para este fim, o projetista da carroceria do OEM precisa de diferentes materiais, como aço, mistura de aço-alumínio e liga de alumínio fundido sem calor, os princípios básicos da deformação da força de colisão de diferentes partes dos componentes da carroceria e o colapso geral e o conhecimento básico da camada inferior. Domínio e compreensão profundos. Requer até uma certa compreensão e compreensão dos processos de fabricação, como a fundição sob pressão.

Felizmente, nos últimos seis meses, com o aprimoramento contínuo da capacidade do equipamento da ilha de fundição sob pressão, o espaço de processo da fundição sob pressão integrada começou a ser maior.

Em novembro do ano passado, o primeiro projeto de corpo inteiro emendado de duas seções autodesenvolvido e projetado pela China foi lançado e entrou na quarta rodada de depuração, e seu desempenho basicamente atendeu aos requisitos para produção em massa. "A qualidade da aparência e a estabilidade operacional desta peça fundida são muito mais fortes do que produtos estrangeiros similares." Os especialistas da indústria acima mencionados afirmaram que o alongamento das peças produzidas pelos moldes integrados de fundição sob pressão da cabine dianteira e traseira que entraram na fase experimental atinge 10% e 10% da cabine dianteira. 8% na cabine traseira.

3.5, Acumular dados de simulação

"A fundição de liga de alumínio em si é um processo de conformação muito complexo. Atualmente, é difícil prever com precisão as propriedades mecânicas de várias peças no início do projeto da peça. Ainda há muito trabalho a ser feito." Liang Zhenjin disse: “Este trabalho foi bem feito. Depois disso, a precisão do projeto estrutural das peças pode ser promovida inversamente, e as propriedades mecânicas de cada peça e o foco de cada parte do corpo podem ser esclarecidos, de modo a melhorar a eficácia do projeto da peça e garantir sua economia.

"Agora, muitos de nossos projetos são organizados em redundância para garantir a realização do processo de fundição sob pressão integrado. A precisão é melhorada e a umidade redundante é reduzida, para que a redução de peso, a economia de energia e a redução de emissões possam ser verdadeiramente alcançadas."

"Este trabalho" refere-se à coleta e análise de dados de teste e prática em todos os aspectos da integração e ao estabelecimento de uma equipe profissional de fundição sob pressão integrada e um banco de dados de simulação.

Por exemplo, no projeto do sistema de comporta, o tamanho das peças é muito grande, a estrutura é complexa e a solução de liga de alumínio tem um período de cristalização sensível. Para garantir que a liga de alumínio possa preencher a cavidade dentro do tempo especificado, o fluxo do fluido no molde requer uma simulação muito precisa para otimizar o projeto do canal, incluindo a entrada de líquido e a porta de exaustão.

Não apenas o sistema de gating, mas também o design das partes do corpo e o processo de fundição exigem um processo de simulação altamente preciso. "A fundição sob pressão de alta pressão apresenta as seguintes dificuldades e problemas técnicos devido à sua alta temperatura, alta pressão e alta vazão, e as barreiras técnicas são relativamente altas. Além disso, os componentes integrais da fundição sob pressão geralmente apresentam defeitos de porosidade e problemas de bolhas."
Luo Yan disse: "Este é um estágio de exploração totalmente novo para OEMs e empresas de peças. A simulação é baseada na previsão do futuro após o acúmulo de big data no estágio inicial. Portanto, na ausência de acumulação no estágio inicial, as previsões são todas imprecisas. Precisas (causando problemas como menor rendimento)."

"À medida que o OEM domina lentamente o acúmulo de dados e até mesmo os métodos básicos de teste de molde, ajuste de parâmetros de processo, otimização do projeto do corredor, etc., sob a coordenação de toda a cadeia da indústria, o rendimento aumentará."

O processo de acumulação de dados de simulação dependerá do avanço colaborativo da equipe de fundição e do software industrial de big data.

Especialistas da indústria disseram: Embora agora existam máquinas de fundição sob pressão e fábricas de fundição sob pressão para fornecer equipes, isso não significa que a principal fábrica de motores possa confiar totalmente nos projetos prontos para uso do fornecedor, mas precisa dominar o KNOW HOW da fundição sob pressão integrada: por um lado, para alcançar uma produção estável com alta taxa de rendimento; por outro lado, acumula experiência para posterior desenvolvimento de peças.

"O número de equipamentos e a complexidade operacional da ilha de fundição sob pressão integrada aumentaram significativamente e é difícil para os engenheiros de processo de fábricas de fundição sob pressão comuns começarem rapidamente." Existe um profundo conhecimento das características de cada equipamento. Se for uma ou duas pessoas, será muita pressão. A equipe é maior e é mais científico cada pessoa ser responsável por diversos equipamentos de processo.”

Ao mesmo tempo, o software industrial de big data também acelerará a maturidade da tecnologia integrada da cadeia da indústria de fundição sob pressão.

He Shenghua disse: "A fundição tem altos requisitos nos parâmetros do processo. De 90% a mais, é impossível confiar apenas na experiência do mestre. Em vez disso, depende da plataforma de análise de big data de qualidade do processo, da coleta de dados da Internet das Coisas e até de muito algoritmo de aprendizado profundo."

Atualmente, a fábrica digital construída por Shuyi Gonglian conecta todos os equipamentos da ilha de fundição à Internet, adaptando o software digital para coletar todos os parâmetros do processo e os dados de resultados das inspeções subsequentes de qualidade do produto. Depois disso, é estabelecido o modelo de dados da plataforma de análise de big data de qualidade de processo.

"Com o acúmulo de dados, podemos observar a composição das matérias-primas, a temperatura do molde, a temperatura do alumínio fundido, os parâmetros do processo da máquina de fundição sob pressão, a composição do líquido de pulverização, o caminho de pulverização, etc., para que a taxa qualificada de produtos de fundição sob pressão integrados possa ser maior." Ele Shenghua disse.

Em abril, o projeto de fábrica digital da indústria de fundição sob pressão totalmente transparente da Federação da Indústria de Haiwei e Shuyi foi lançado oficialmente.

O sistema incluirá 14 módulos e 35 funções, incluindo gerenciamento de relatórios de planejamento, gerenciamento de moldes, gerenciamento de qualidade, gerenciamento de equipamentos e gerenciamento de exceções, etc., para obter aquisição em tempo real de equipamentos IoT, aquisição em tempo real de dados de relatórios de produção, transparência em tempo real dos dados de inventário e garantia de qualidade completa. Rastreabilidade e outros objetivos, construir padrões de qualidade de controle de processo com melhoria de qualidade integrada e criar uma fábrica digital e inteligente com processos rastreáveis ​​e qualidade rastreável.

3.6, a ilha de fundição segue uma direção maior

Em comparação com os materiais livres de calor, os sistemas de vazamento e os processos gerais que ainda lutam para superar as dificuldades, a maturidade tecnológica de equipamentos como máquinas de fundição sob pressão e ilhas de fundição sob pressão é relativamente maior, e eles estão se movendo em uma direção mais "grande".

Luo Yan disse ao "Electric Vehicle Observer" que, como empresa líder em máquinas de fundição sob pressão em grande escala, a participação de mercado da LK na área de fundição sob pressão integrada atingiu mais de 50%. A máquina de fundição em grande escala vendida para a Tesla antes ainda é do tipo três placas. Atualmente, a máquina de fundição sob pressão direta desenvolvida por ela entrou na fase de produção em massa.
Atualmente, o projeto estrutural principal das máquinas de fundição sob pressão é dividido em prensas de duas e três placas.

Entre eles, a força de fixação da máquina de fundição sob pressão de três placas é apenas uma. O tipo de duas placas pode controlar de forma flexível a força de fixação dentro de uma faixa devido ao uso do controle de acionamento do servo motor. A Swiss Bühler se destaca em designs de prensas de duas placas.

Luo Yan disse que, além das vantagens da vida útil do equipamento, estabilidade e tamanho da máquina de fundição sob pressão, a maior vantagem das prensas de pressão direta e de duas placas em comparação com o passado é que a linha de produção é mais flexível.

“O processo de fundição envolve o projeto de uma série de parâmetros como velocidade de injeção, tempo de enchimento, temperatura do molde, etc., que estão intimamente ligados e afetarão diretamente a qualidade do produto.

O preço do tipo de pressão direta e do tipo de duas placas da mesma tonelagem não é muito diferente daquele da prensa do tipo três placas. “A diferença entre a pressão direta e o tipo de duas placas e a terceira versão é principalmente que os requisitos para as peças básicas da prensa são mais elevados, e os requisitos para o projeto da estrutura da prensa também são mais elevados.”

No nível de aplicação no mercado, a LK tem atualmente uma vantagem considerável de ser pioneira.

Entende-se que a Buhler, a Yizumi e a Haitian receberam encomendas de máquinas de fundição sob pressão de 6.000 toneladas e 8.000 toneladas, respetivamente, mas ainda não foram entregues. A LK possui mais de 10 ilhas de fundição integradas operando no terminal.

Depois de entregar a máquina de 6.000 toneladas à Tesla, as máquinas de 9.000 e 12.000 toneladas de Lijin receberam contratos de compra e entraram na fase de produção em massa.
A fundição sob pressão de uma peça já está consolidada na fábrica de automóveis e, no longo prazo, poderá transformar a fábrica de automóveis.

Combinada com outros materiais e inovações de processo, a fundição sob pressão de uma peça única pode tornar os carros tão altamente integrados e fáceis de emendar quanto o Lego, tornando o setor mais difícil da indústria humana – a fabricação de automóveis, uma brisa.

Este é o sonho de Musk, um sonho incrível.

No entanto, uma tecnologia, do zero à excelente, muitas vezes requer um longo processo de execução demorado e penoso. Para um fabricante de automóveis maduro, confiável e completo, é uma escolha difícil implantar ou não a fundição integrada neste momento.