¿Es la fundición a presión Unibody el objetivo final de la fabricación de automóviles?

"La fundición a presión está hecha de hierro", afirma un inversor.

Sin embargo, los ingresos de los "herreros" han aumentado en los últimos dos años: en 2020, el ingreso mensual promedio de un técnico con 5 años de experiencia en fundición a presión en la región del delta del río Perla era de aproximadamente 10.000 yuanes, y ahora ha aumentado a 15.000 yuanes, y la oferta es escasa.

"Ahora creo que (la popularización de la fundición a presión integrada/fundición a presión a alta presión será) muy rápida". Luo Yan, investigador del Centro de Investigación de Equipos y Fabricación Inteligente, dijo a "Electric Vehicle Observer": "Hasta donde yo sé, algunos OEM tradicionales tienen Se lanzarán nuevos modelos con componentes de fundición a presión de una sola pieza, y básicamente la mayoría de los nuevos modelos de otros OEM se lanzarán el próximo año ".

Los inversores consideran que la fundición a presión de una sola pieza, el FSD y el CTC son los tres principales asesinos tecnológicos de Tesla. También son las tecnologías básicas para la visión de Musk de construir automóviles como Lego. Mercedes-Benz ha comenzado a desarrollar y desplegar un nuevo proceso de fabricación.
Pero algunas personas no son optimistas. El fundador de Qiantu Automobile, Lu Qun, publicó recientemente una imagen de una carrocería integrada impresa en 3D, con una anotación: "Esto es más que el 'cuerpo de aluminio fundido a presión' de Musk. Técnicamente, no hay necesidad de dedicarse a un culto a la personalidad".

SAIC, BYD, GAC y muchas otras empresas han prestado atención a la fundición a presión integrada como tecnología de vanguardia, pero aún no han tenido un plan claro de aplicación de inversión.

¿Es la fundición a presión de una sola pieza una revolución tecnológica para la reducción de peso, reducción de costos y mejora de la eficiencia, o es un mito exagerado?
¿Por qué algunas personas acuden en masa y otras se mantienen al margen?
En el proceso de convertir automóviles en LEGO, ¿qué barreras técnicas aún quedan por superar para la fundición a presión de una sola pieza?

Este artículo se divide en tres partes: "Cómo Tesla reinventó la fundición a presión de una pieza", "Por qué algunas personas lo hacen y otras no" y "Las principales barreras técnicas actuales de la fundición a presión de una pieza". La dificultad de lectura aumenta a su vez. Te deseo una feliz lectura.

01
Tesla reinventa la fundición a presión unibody

Gracias a Tesla, la "fundición a presión de una pieza" se ha convertido en una "palabra candente" en la conciencia pública en los últimos dos años. Pero al igual que Volvo ya probó la tecnología de conducción autónoma en la carretera ya en 2012, la fundición a presión de una sola pieza se utiliza desde hace mucho tiempo en la fabricación de automóviles.
Ilustración sencilla de fundición a presión a alta presión.


Los motores, las carcasas de las cajas de cambios, los subchasis del chasis, los brazos de control y los muñones de dirección son de tamaño pequeño y de estructura compleja, y todos ellos se fabrican al mismo tiempo mediante fundición (incluida la fundición a baja presión y la fundición a presión de alta presión).

Incluso la tecnología de piezas de carrocería de aleación de aluminio fundido a presión se utiliza desde hace mucho tiempo en los modelos producidos en masa: el Cadillac CT6, que salió a la venta en 2018, utiliza piezas de aleación de aluminio fundido a presión más grandes, lo que reduce las piezas de la carrocería de 227 a 31. Solo la parte central de la cabina está hecha de acero. El número de piezas del bastidor de la carrocería se reduce en un 20% y el peso se reduce en 99 kg.
 

Componentes de la carrocería del Cadillac CT6

"Antes de que saliera Tesla, CT6 era el punto de referencia para la fundición a presión de una sola pieza, representando el nivel más alto de fundición de aluminio en aplicaciones de carrocería, y se usaba de manera muy razonable". Un jefe de investigación y desarrollo de un OEM dijo a Electric Vehicle Observer.

Y el "material libre de calor", que se considera la base de la fundición a presión de una sola pieza, ya está disponible desde hace mucho tiempo.

La aleación de aluminio fundido sin calor Mn (manganeso) Mg (magnesio) serie 560 desarrollada por Alcoa en 2008 se ha aplicado a las piezas de puertas fundidas del Nissan GT-R, con un área proyectada de 0,5 metros cuadrados, un espesor de pared de 2 a 3 mm y un peso de sólo 0,5 metros cuadrados. 5,5 kg, 35% de pérdida de peso.
 

Torre de choque doméstica de fundición a presión de aleación de aluminio sin calor

Durante el período del 13.º Plan Quinquenal, China ha establecido un proyecto clave para el desarrollo de materiales de aleación de aluminio fundido a presión para piezas de carrocería, que pueden fundir piezas con un área proyectada de menos de 0,5 metros cuadrados a la vez, y se ha aplicado con éxito a torres de choque de aleación de aluminio.

Área de proyección de 0,5 metros cuadrados del equipo de fundición a presión de la torre de choque Audi A8 y la isla de fundición a presión Lijin de 6000 toneladas

Sin embargo, cuando las piezas integradas de fundición a presión se actualizan desde 0,5 metros cuadrados de puertas y torres de choque a más de 1 metro cuadrado, el piso de la carrocería trasera pesa entre 50 y 60 kg, o incluso una carcasa de batería de 3 metros cuadrados, el juego es completamente diferente.

Desde la máquina de fundición a presión, pasando por los materiales sin calor hasta el proceso de fundición a presión integrado a esta escala, todo está en blanco.

"(Tesla) puede pensar en utilizar 6.000 toneladas, o incluso 8.000 toneladas (alta presión para realizar un proceso integrado de fundición a presión), y es realmente asombroso". El responsable de I + D mencionado anteriormente dijo: "Esto está en nuestra gente tradicional de fundición a presión. En mi opinión, es algo en lo que ni siquiera piensas. Al fabricar automóviles tradicionales, se considerará el rendimiento del proceso y el rendimiento del equipo. Los materiales y las máquinas de fundición a presión (utilizadas por la tecnología de fundición a presión todo en uno de Tesla) han superado el conocimiento de la industria automotriz tradicional. "

Sí, cuando Tesla quiere completar la "misión del juego" de componentes integrados de carrocería a gran escala de fundición a presión, necesita recolectar materiales clave, como materiales y máquinas, desde cero, y mejorar en gran medida sus habilidades artesanales.

1.1 Recopilar "materiales" clave para la tarea

La historia comienza en 2015, cuando Alcoa lanzó EZCast (un material de aleación de aluminio con alto flujo, estabilidad térmica y baja porosidad de contracción) desarrollado para la fundición a alta presión de piezas de paredes delgadas.

Ese mismo año, Musk contrató a Charles Coyman, jefe de investigación y desarrollo del cuerpo integrado de aleación de aluminio del portátil Mac de Apple.

Como vicepresidente de tecnología de materiales de Tesla y SpaceX, Koyman llevó a cabo el desarrollo secundario de los materiales de aleación de aluminio de Alcoa, lo que les permitió obtener una resistencia, tenacidad y otros factores clave correspondientemente mejores sin un tratamiento térmico secundario. actuación.

Material de fundición a presión de aleación de aluminio sin calor Tezhila ¡Consigue!

El segundo nivel es: la máquina.

Hasta ahora, la fuerza de sujeción máxima de las máquinas de fundición a presión en la industria de la fundición a presión era de sólo 4.400 toneladas. Para hacer que la solución de aleación llene la cavidad del molde de piezas con estructura compleja y de más de 1 metro cuadrado antes del tiempo de cristalización, la fuerza de sujeción "distrito" de 4400 toneladas no es suficiente. A partir de 6.000 toneladas, una "máquina grande" nunca antes vista en la industria de las máquinas de fundición a presión.

Según los rumores, Musk se acercó a seis principales fabricantes de máquinas de fundición a presión del mundo en ese momento, y cinco de ellos optaron por negarse debido al costo del desarrollo tecnológico o porque sintieron que no ganarían dinero. Sólo el gigante chino de las máquinas de fundición a presión, Lijin, se subió al "carro" de la fundición a presión de una sola pieza de Tesla.
Isla de fundición a presión LK 6000 toneladas

Expertos de la industria dijeron a Electric Vehicle Observer que con el fuerte aumento en la fuerza de sujeción, los sistemas de control mecánico, hidráulico y electrónico dentro de la máquina de fundición a presión deben remodelarse por completo. LK ha logrado derechos de propiedad intelectual completamente independientes en el proceso.

La primera máquina de fundición a presión supergrande de 6.000 toneladas del mundo de Tesla ¡Obtén!

Con los materiales y el equipo central, esto es solo el comienzo, y la mejora de las habilidades del proceso integrado de fundición a presión es el desafío final.

1.2 Practica habilidades artesanales extremas

"Un producto de tan gran escala está llegando al límite. Es necesario utilizar todos los parámetros del proceso y ajustar las piezas al estado límite del equipo". Liang Zhenjin, director técnico de Guangzhou Guangzhuang Mold Co., Ltd., que ha trabajado con empresas de vehículos de nueva energía de América del Norte, habló con Electric Vehicle Spectator.
Proceso integrado de montaje en fábrica de fundición a presión de Tesla

Una unidad de fundición a presión integrada (isla de fundición a presión) incluye dos equipos principales: máquina de fundición a presión y molde de fundición a presión, así como horno de fundición, horno de retención, equipo de pulverización, equipo de recogida, tanque de agua de enfriamiento de fundición, corte de bordes, limpieza periférica de fundición, cinta transportadora de revestimiento de cilindros. Consta de equipos periféricos como la máquina de temperatura del molde y la máquina de temperatura del agua, con un total de 20 a 30 equipos.

Como director de proyecto, Tesla necesita pulir los materiales de aleación de aluminio sin calor recientemente desarrollados, los moldes de piezas a gran escala y estos veinte o treinta equipos hasta convertirlos en un conjunto de equipos maduro sin precedentes ni experiencia. sistema de producción en masa.

En primer lugar, el límite que hay que pisar es el ancho del espacio de la embarcación.

Las propiedades de la solución metálica cambiarán con el tiempo y la cavidad.

Espacio de proceso: el tamaño del impacto de los cambios de los parámetros del proceso en los atributos clave de calidad del producto se denomina espacio de proceso. Un espacio de proceso más grande significa que cuando los parámetros del proceso cambian mucho, el impacto en la calidad clave del producto es pequeño, y viceversa.

Bajo la combinación de tecnología y equipos maduros, el espacio del proceso suele ser grande, cada parámetro del proceso tiene una banda de proceso amplia y la "tasa de tolerancia a fallas" del proceso de todo el sistema es alta. Para el sistema de fundición a presión de una sola pieza de Tesla, donde todo es "nuevo", la tasa de tolerancia a fallas de todo el sistema de proceso se vuelve extremadamente baja.

En segundo lugar, el tortuoso rodaje de equipos y sistemas.

 

Demostración del proceso de fundición a presión de una pieza en la fábrica de Tesla en Texas

Gracias al equipamiento estándar de más de 6.000 toneladas, todos los proveedores de equipamiento de la isla de fundición a presión han sido rediseñados. El equipo de toda la isla de fundición a presión proviene de más de diez proveedores, y es necesario ejecutar el software y el hardware, el flujo del proceso y el diseño en el sitio.

"Es la primera vez que exploramos una parte tan importante de la artesanía, y está entrelazada con moldes, equipos, materiales y diseño. Se necesita mucho tiempo para intentar identificar qué eslabón tiene una desviación. Por eso, la planificación inicial es realmente importante".

Los expertos de la industria mencionados anteriormente dijeron que, en comparación con los talleres tradicionales de fundición a presión, un equipo de gran escala de 6.000 toneladas requiere demasiada coordinación del equipo y los problemas se pueden eliminar uno por uno, y todo esto debe completarse dentro del cronograma de producción en masa y la presión de todas las partes involucradas. Como puedes imaginar. "Si no tienes experiencia, hazlo".

1.3 Tobera de fundición a presión de una pieza

"Morder el cuero cabelludo" ha logrado resultados notables y el "trabajador" se ha convertido en un objeto candente en el mercado de capitales.

En términos de materiales: en 2019, la aleación EZCast-NHT mejorada de Alcoa, NHT es la abreviatura de Non-Heat Treatable.

En términos de máquinas: en 2019, LK Group lanzó la primera prensa de gran tonelaje del mundo con una fuerza de cierre de 6.000 toneladas, convirtiéndose en la única empresa del mundo que produce en masa máquinas de fundición a presión integradas a gran escala. En la actualidad, se han dispuesto más de 10 islas de fundición a presión en el lado de la producción en masa.

Gracias a su valiosa experiencia en ingeniería de producción en masa, LK ha acumulado importantes recursos de equipo de I+D, personal de gestión y construcción, y se ha convertido en un contratista general de procesos integrados de fundición a presión, que puede proporcionar servicios llave en mano para empresas de fundición y empresas de automóviles.

Las acciones de Lijin también se han multiplicado por cien en tres años.
Máquina de fundición a presión Lijin de 9000 toneladas

El "jugador" Tesla ha demostrado su capacidad como empresa de fabricación mejorando el proceso integrado de fundición a presión.

"Hace unos cinco o seis años, dijimos que queríamos ser el mejor fabricante del mundo, lo cual es un poco contradictorio. (Pero) en realidad (la fabricación) es nuestra mayor ventaja competitiva". El 21 de julio, Musk dijo en el informe financiero.
La patente de Tesla para un molde integrado

En 2019 y 2021, Tesla solicitó sucesivamente un molde para la fundición a presión de componentes grandes de una sola pieza y patentes para piezas fundidas integradas que absorben energía.

En septiembre de 2020, Musk anunció que el Tesla Model Y utilizará un conjunto de piso trasero de fundición a presión de una sola pieza, que puede reducir el peso del conjunto de la parte inferior de la carrocería en un 30% y reducir los costos de fabricación en un 40%.

En 2021, Tesla demostró el chasis de fundición a presión de una sola pieza en la jornada de puertas abiertas de la fábrica de Berlín. Planea reemplazar el conjunto de la parte inferior de la carrocería, que consta de 370 piezas, por 2 o 3 piezas grandes de fundición a presión, reduciendo el peso en un 10% y mejorando la autonomía. 14% de aumento.
Cambios en el proceso de la carrocería delantera y trasera de Tesla

En el segundo trimestre de 2022, Musk dijo que las fábricas de Tesla en Texas y Berlín reducirán la cantidad de robots de soldadura de carrocerías por unidad de capacidad de producción en un 70%, y que las piezas integradas de fundición a presión son más livianas, más baratas y funcionan bien en rendimiento NVH. Y la futura camioneta eléctrica de Tesla, la Cybertruck, traerá "otro nivel de simplicidad y mejoras de fabricación".

Tesla planea integrar la carrocería en 9 partes mediante fundición a presión de una sola pieza en el futuro. El mercado ha valorado la fundición a presión integrada en 100 mil millones de yuanes.

02
Haz algo, haz algo.

2.1: El futuro perfecto de la fundición a presión de una sola pieza

Cuando Tesla hizo posible lo imposible, la fundición a presión unibody se convirtió en un proceso de fabricación candente.

Tiro real de fundición a presión de la fábrica de Tesla en Berlín

Volkswagen, Volvo y Mercedes-Benz han lanzado líneas de producción integradas de fundición a presión o han presentado piezas y componentes.
Weilai ET5 ha aplicado un piso trasero de fundición a presión integrado;
El proyecto de base industrial de Wuhan declarado por Xiaopeng Motors el año pasado incluía un taller de proceso integrado de fundición a presión, y en enero firmó un contrato con Guangdong Hongtu para una unidad de fundición a presión de 12.000 toneladas;
En enero, Great Wall Seiko unió fuerzas con Lijin, Sevida y Longda Aluminium (Compañía de materiales: Lizhong Group Sun Company) para implementar la cooperación estratégica en el proyecto de estructura de la carrocería y firmó un contrato para comprar 8.000 toneladas de islas de fundición a presión;
En febrero, el piso de fundición a presión de una sola pieza de 7.200 toneladas con el que Gaohe Automobile cooperó con Topology Group (una empresa de fundición) y la Universidad Jiaotong de Shanghai salió oficialmente de la línea de producción.

"La fundición a presión de una sola pieza no sólo reduce el peso y la cantidad de piezas, sino que, lo que es más importante, está en línea con la tendencia de desarrollo futuro de una menor humanización y automatización". Great Wall Seiko Automobile Co., Ltd. dijo al "Electric Vehicle Observer".

"El núcleo detrás de la fundición a presión integrada es la integración impulsada por la agilidad. Mientras las necesidades de los usuarios sigan cambiando cada día que pasa, la tecnología de fundición a presión integrada seguirá aplicándose". Gaohe Auto también dijo.

"Electric Vehicle Observer" también se enteró de que la capacidad de producción de máquinas de fundición a presión de gran tamaño de muchos proveedores de máquinas de fundición a presión está programada para junio y julio del próximo año.

La industria está siguiendo esto rápidamente porque la fundición a presión de una sola pieza perfecta es perfecta: peso ligero, costos de producción más bajos, tiempo de producción dramáticamente más rápido, precisión del producto mejorada y recuperación del material del cuerpo, ciclos de desarrollo más cortos y más.

Ahorro en costos de equipos de fabricación:

Guohai Securities estimó el costo de equipo, personal y fabricación para la producción del piso trasero de la carrocería utilizando el proceso tradicional y el proceso integrado de fundición a presión. Tomando como ejemplo una línea de producción con una capacidad anual de 500.000 vehículos, el costo total del proceso tradicional de estampado y soldadura es de aproximadamente 630 millones de yuanes. El coste del proceso de fundición a presión integrado es de unos 480 millones de yuanes, y sólo el piso trasero puede ahorrar una media de 300 yuanes por vehículo.

Luo Yan dijo: La fundición a presión de una sola pieza "reemplazará" principalmente los dos procesos principales de estampado y soldadura. "Los talleres (de estampado y soldadura) se combinan en un solo taller de conformado. Una vez que la parte inferior del cuerpo esté terminada con 3 o 4 piezas de fundición a presión, el taller de soldadura puede ser reemplazado por completo".

"Hasta donde sabemos, para los OEM que actualmente planean una línea de producción de fundición a presión integrada, los robots de soldadura se reducirán entre un 15% y un 25%".

Acortar el ciclo de desarrollo:
La investigación de Guosen Securities cree que la tecnología integrada de fundición a presión acorta el ciclo de desarrollo del modelo a 1/3. En la fabricación de automóviles tradicional, se requieren tres rondas de coincidencia integral para piezas como carrocería, decoraciones interiores y exteriores, electrodomésticos, etc., para estabilizar y estabilizar las piezas dentro de los requisitos de tolerancia. Suele tardar 6 meses, lo que es un ciclo largo, con mucha carga de trabajo y repetitivo. Trabajo sexual.

La fundición a presión de una sola pieza simplifica la logística y la dificultad de combinar los componentes y acorta el ciclo de desarrollo a 1 o 2 meses.

He Shenghua, director general de Ningbo Shuyi Gonglian Technology Co., Ltd., dijo al "Electric Vehicle Observer": "Por un lado, la mejora de la eficiencia mediante la integración radica en el ciclo de producción y, por otro lado, reduce la ingeniería del sistema de desarrollo.

Resultó que un componente estaba formado por cientos de piezas de diferentes proveedores. Cambiar el diseño requiere una ingeniería de coordinación exhaustiva, y la fundición a presión de una sola pieza simplifica todo el proceso, acortando considerablemente la cadena de suministro. "

Aumentar el takt time de producción

Después de adoptar el proceso de fundición a presión de una sola pieza, el número de piezas del piso trasero del Tesla Model Y se redujo de 70 a 1 (integradas) a 2 (empalmadas); El número de piezas se ha reducido de 171 a 2 y el número de puntos de soldadura se ha reducido en más de 1.600.

La reducción del número de puntos de punzonado y soldadura da como resultado una reducción significativa de las horas de trabajo.
Según la artesanía tradicional, la fabricación del conjunto de carrocerías pasará por dos talleres principales, estampado y soldadura, con una hora-hombre total de más de 2 horas. Anteriormente, el tiempo de fundición del piso trasero del Model Y era de unos 180 segundos. En la demostración en la fábrica de Texas, el ciclo de fabricación de la carrocería se ha reducido a 45 segundos.

La investigación de Guosen Securities cree que, teniendo en cuenta factores como el mantenimiento y la renovación, los cinco equipos de fundición a presión a gran escala de la planta de Shanghai pueden satisfacer la capacidad de producción anual de hasta 600.000 piezas de pisos traseros de carrocería. En julio, la planta de Tesla en Shanghai fue cerrada nuevamente por renovaciones técnicas, después de lo cual alcanzará una capacidad de producción máxima de 1,1 millones de vehículos por año para fin de año (informado por Reuters), que es una escala de capacidad de producción que nunca ha sido alcanzada por un solo OEM tradicional.

Mejorar la precisión de la pieza del cuerpo:

"La precisión de los vehículos Modelo Y de próxima generación se medirá en micras, no en milímetros". dijo almizcle.

La mejora de la precisión de la pieza de trabajo de la carrocería no solo ayuda a realizar mejor el diseño aerodinámico, sino que también organiza de manera más efectiva varios tipos de sensores de conducción automática para cumplir con la precisión de instalación del ángulo de guiñada, ángulo de cabeceo y ángulo de balanceo.

Por el contrario, debido al error acumulado de una gran cantidad de empalmes de piezas, el error de precisión de la carrocería tradicional será de 2 mm.

Mejorar la eficiencia del reciclaje de materiales:

Porque se utiliza un material y el proceso de fundición a presión a alta presión en sí favorece la recuperación del material. Estimaciones de Guosen Securities. La tasa de recuperación de materia prima del proceso de fabricación tradicional es inferior al 70% y la tasa de recuperación de materia prima del proceso de fabricación integrado de fundición a presión llega al 95% o más.

2.2 La fundición a presión de una sola pieza no es perfecta ahora

Pero el problema es que la fundición a presión integrada actual no es perfecta.

, duración 00:22
Comparación de los pisos delantero y trasero de la fábrica de Tesla en Texas con la fundición a presión de una sola pieza y las piezas originales

Tesla y la industria de la fundición a presión han recorrido el camino del 0 al 90% de fundición a presión integrada. Eso es aún más difícil, y el 10% que realmente puede lograr los beneficios anteriores aún está en la etapa de todas las partes. Esta también se ha convertido en la razón por la que algunas empresas automotrices convencionales todavía adoptan una actitud de esperar y ver qué pasa con respecto a la fundición a presión integrada y solo la utilizan como un tema con visión de futuro.

"En el caso de que el efecto de ligereza no tenga ventajas obvias, (la producción integrada de fundición a presión) no supone una gran mejora en el coste y (la puesta en servicio en esta etapa) tiene poca importancia. Todavía tenemos que centrarnos en la calidad, el coste y la tecnología. Evaluación de tres aspectos", dijo el responsable de I+D antes mencionado.

Incluso las empresas que ya han comenzado a implementar, como Great Wall Seiko, dijeron: "Según nuestros cálculos, la fundición a presión de una sola pieza actual no tiene una ventaja en costo. Sin embargo, con la actualización y el desarrollo continuos de la tecnología industrial, el costo de fabricación futuro definitivamente disminuirá, por lo que se cree que el proceso de fundición a presión integrado tiene un enorme espacio de desarrollo en el futuro".

La tecnología de fundición a presión integrada con un grado de finalización del 90% aún es muy inmadura en términos de efecto de reducción de peso, escala de producción, estabilidad de producción, rendimiento del vehículo y sistema posventa.

Pérdida de peso ineficaz:

El objetivo fundamental del proceso integrado de fundición a presión de Tesla es reducir el peso de los vehículos eléctricos mediante la aplicación de aleaciones de aluminio en una gran superficie. Pero por el efecto real, actualmente se encuentra en la etapa de pérdida de peso ineficaz.
Después de desmantelar dos generaciones de piezas fundidas de una sola pieza del Tesla Model Y, una empresa automovilística encontró:

La primera generación (tipo dividido izquierdo y derecho, enlace de perno medio) pesa 54 kg;
La segunda generación (completamente de una sola pieza, con la adición de un larguero trasero) pesa 65 kg.
En comparación con las mismas piezas del Tesla Model 3 en la misma plataforma, el peso se reduce en 0,5 kg y 3,4 kg respectivamente. Por el contrario, bajo la premisa de una cubierta de rueda de acero, el componente totalmente de aluminio de un modelo de marca propia pesa 42 kg, que es incluso 12 kg más ligero que el componente de una sola pieza de primera generación del Modelo Y.

El problema radica en la actual artesanía de la fundición a presión de una sola pieza.

Como proceso de fundición a presión a alta presión, la fundición a presión de una pieza pretende utilizar una velocidad de inyección muy alta para que la solución de aleación pueda llenar el molde en un tiempo limitado para fabricar piezas de trabajo de paredes delgadas. Sin embargo, con la expansión del molde, el tiempo y la presión de la pequeña posición en el otro extremo aumentan considerablemente, por lo que el espesor de la pared de la pieza de trabajo debe engrosarse para reducir la dificultad de llenado y realizar el proceso.

Por ejemplo, el espesor de la pared de los tapacubos de acero ordinarios es de sólo 0,7 mm, pero el espesor del Tesla Model Y es de 2,5 o incluso 3 mm. "Para considerar la artesanía, era más grueso (diseñado), lo que resultó en una reducción de peso ineficaz". dijo el responsable de investigación y desarrollo.

Great Wall Seiko también dijo que el piso trasero de fundición a presión de una sola pieza pesa entre 55 y 63 kilogramos. "Si nos fijamos en una sola pieza, no tiene una gran ventaja de peso respecto a las piezas de chapa (actualmente). Sin embargo, según la experiencia práctica de las empresas automotrices nacionales, los cambios en el diseño de la carrocería debido al uso de fundición a presión de una sola pieza sí tienen un impacto en la pérdida de peso de todo el vehículo".

Las propiedades de los materiales afectan el rendimiento del vehículo:

En la actualidad, tanto Tesla como Weilai han adoptado tecnología de fundición a presión de una sola pieza en la posición del piso trasero. Debido a que la colisión trasera es soportada principalmente por la viga anticolisión trasera y la viga longitudinal trasera, la fuerza de colisión es relativamente pequeña cuando se transmite al piso trasero, lo que tiene poco impacto en la seguridad del vehículo.
La aplicación actual del acero de ultra alta resistencia en la carrocería.

"Los materiales de aleación de aluminio sin calor utilizados en la fundición integrada no se pueden comparar con las propiedades mecánicas de las placas de acero o incluso con las placas de acero conformadas en caliente en términos de propiedades del material. Actualmente, su proceso de soldadura no está tan maduro como el de las placas de acero". Liang Zhenjin dijo: "Por lo tanto, es necesario volver a explorar el valor índice del diseño del vehículo y la información relacionada con el diseño de seguridad, y las partes de la carrocería de acero no pueden coincidir completamente".

Anteriormente, la carrocería en general también obtenía un cierto rendimiento general mediante el empalme entre piezas. El proceso de conexión del cuerpo principal es FDS (conexión de rosca autorroscante de un solo lado) y SPR (proceso de remachado autoperforante es un proceso de conformado en frío que forma un entrelazado firme entre el remache y la hoja).

Este proceso tiene ciertos requisitos sobre la capacidad de deformación plástica de la aleación de aluminio. Y cuando la deformabilidad disminuye, también afectará el rendimiento del proceso de conexión.
Nuevas propiedades del material Alcoa C611 que se utilizan actualmente en la corriente principal de materiales de calefacción de superficie.

"La capacidad de deformación plástica de los materiales generalmente se evalúa mediante flexión. El ángulo de flexión de la aleación de aluminio de fundición a presión tradicional T7 después del tratamiento térmico es generalmente de 60 grados. Sin embargo, todavía existe una cierta brecha entre las aleaciones de aluminio de fundición a presión sin calor en el mercado". Responsable de lo anterior dijo la gente de I + D.

Por lo tanto, los modelos que planean utilizar tecnología de fundición a presión de una sola pieza deben rediseñarse, o es necesario cambiar la trayectoria de transmisión de la fuerza del choque para evitar el material fundido a presión de una sola pieza, o los refuerzos están hechos de acero de alta resistencia.

"Hasta donde sabemos, debido a que el piso delantero de Tesla adopta tecnología integrada de fundición a presión, es necesario rediseñar la ruta de diseño de transmisión de fuerza del vehículo, que es completamente diferente de la ruta de transmisión de la carrocería híbrida tradicional de acero/acero-aluminio". Dijo Luo Yan.

Umbral de alta escala y bajo rendimiento:

Y para implementar la fundición a presión integrada, es necesario tener la ambición de producir 20 millones de vehículos al año para varios coches como Tesla.

"El objetivo central de la fundición a presión integrada es lograr una producción estable". Los conocedores de la industria antes mencionados dijeron que la producción continua única de 5.000 (10 días) a 20.000 (30-40 días) piezas es la escala más económica para componentes de fundición a presión integrados a gran escala.

Si la escala no es lo suficientemente grande, la fundición a presión integrada no es un "buen negocio".

Los inversores antes mencionados calculan que el valor de producción anual de una isla de fundición a presión con un costo de 100 millones de yuanes es de aproximadamente 200 millones de yuanes, de los cuales el costo de material es más de la mitad y el costo de fabricación representa más del 30%. Y los activos son demasiado pesados”.

El análisis de Western Securities cree que tomando como ejemplo una isla de fundición a presión de 6.800 toneladas con una producción anual de 100.000 equipos, es necesario garantizar una operación de día completo y una tasa de rendimiento del 80-85% en la etapa por lotes para lograr una ganancia bruta del 25-30%. tasa de interés, para tener en cuenta los costos operativos y el valor de la producción anual.

En la actualidad, la tasa de rendimiento de la fundición a presión de una pieza acaba de superar la línea de costos.

La tasa de rendimiento de las piezas tradicionales de estampado de cuerpos de acero puede alcanzar el 99%; la tasa de rendimiento de piezas de fundición a presión de menos de 4400 toneladas es superior al 95%;

La situación actual de "Electric Vehicle Observer" es que Tesla, que fue el primero en utilizar la tecnología integrada de fundición a presión, actualmente tiene sólo una tasa de rendimiento del 90%.

Retos de talento y posventa:

Además de los problemas actuales de materiales y procesos de la fundición a presión integrada, los problemas de talento y posventa también son desafíos clave para una implementación completa.

La fundición a presión es una categoría artesanal pequeña y los profesionales de alto nivel en la industria son escasos. Si una empresa quiere implementar un proceso integrado de fundición a presión, necesita un equipo especializado de alto nivel para garantizar una producción continua y estable. "Tesla todavía está reclutando gente para la fundición a presión". Dijo Luo Yan.

Además, el servicio posventa también es un problema. Anteriormente, el propietario del Tesla Model Y reveló que el costo de reparación fue de casi 200.000 yuanes debido al choque del amortiguador trasero. El vehículo en sí cuesta sólo 280.000 yuanes.

En este sentido, la industria cree que la propia Tesla reducirá la ocurrencia de colisiones implementando capacidades de asistencia a la conducción inteligente de alto nivel, así como su propio sistema de seguro preciso para diluir los costos posventa.

Sin embargo, Luo Yan dijo a "Electric Vehicle Observer" que algunos fabricantes de equipos originales están explorando a partir del diseño de materiales y piezas, rediseñando la ruta de transmisión de fuerza, y las piezas no participan o participan parcialmente en las colisiones; el desarrollo de una innovadora tecnología de reparación de aleaciones de aluminio fundido a presión, para evitar/reducir el estrés de las reparaciones posventa de colisiones.


03
Romper el último 10%

"Las personas, las máquinas, los materiales, los métodos y los anillos deben estar muy bien hechos". Los expertos de la industria antes mencionados dijeron que la tasa de rendimiento del proceso integrado de fundición a presión aumentará del 90% y dependerá del tiempo.

Luo Yan tiene la misma opinión: "La dificultad de la fundición a presión de una sola pieza radica en la cooperación de materiales, procesos, moldes y equipos. Todo el mundo está en la etapa de exploración y Tesla tiene una ventaja de 3 a 5 años".

Los cuatro procesos principales de punzonado, soldadura, recubrimiento y total en la industria automotriz han tardado casi cien años en formar las habilidades de proceso completas, los procesos de producción estables y las tasas de rendimiento actuales que son altamente adecuados para las necesidades de producción en masa.

Solo han pasado menos de dos años desde que Tesla lanzó el Modelo Y con piso trasero integrado, y las personas, las máquinas, los materiales, los métodos de proceso y los sistemas ambientales todavía están avanzando con dificultad en el camino hacia la madurez del 100%.

3.1 Pérdida de beneficio del tratamiento térmico

"En teoría, los materiales patentados de Tesla no se pueden utilizar directamente. De hecho, es posible que los materiales de Tesla no sean adecuados para todos los modelos de automóviles". Un experto en el campo de los materiales dijo a finales de 2021: "En la actualidad, los materiales que el OEM está probando también tienen ingredientes similares a los materiales de Tesla. Según he aprendido, el efecto real no es muy bueno. Por el contrario, existen otros tipos de materiales, y ahora parece que la probabilidad de éxito es mayor ".

El material libre de calor es la razón principal que restringe la amplia difusión de la tecnología de fundición a presión integrada.
Diagrama esquemático del tratamiento térmico.

El tratamiento térmico es el principal medio para obtener/reforzar las propiedades (resistencia, plasticidad, tenacidad al impacto, dureza, resistencia a la fatiga, etc.) de las piezas de fundición a presión tradicionales y ajustar el equilibrio interno del cristal.

Las piezas fundidas a presión generalmente pasan por dos métodos de tratamiento térmico T7\T6. Específicamente, T7: tratamiento con solución más tratamiento de estabilización, la corrección artificial será muy difícil; T6: tratamiento con solución más envejecimiento artificial completo, la deformación de la pieza de trabajo solo se puede nivelar después de este método de tratamiento térmico.

Sin embargo, la expansión térmica secundaria y la contracción en frío causadas por el tratamiento térmico provocarán la deformación dimensional del producto o generarán poros. Las piezas pequeñas se pueden corregir mediante herramientas de conformación (mediante conformación de moldes).

La temperatura, la presión y el flujo del molde en el proceso de fundición a presión de piezas estructurales a gran escala son más difíciles de controlar y habrá más problemas de deformación del producto causados ​​por el tratamiento térmico. El costo del posconformado es extremadamente alto y el proceso es más complicado, lo que dificulta su comercialización.

Por lo tanto, el material de aleación de aluminio utilizado en la fundición a presión tradicional, que requiere tratamiento térmico para mejorar su rendimiento, no cumple con los requisitos de producción en masa de la fundición a presión integrada a gran escala.

Se pueden obtener materiales de aleación de aluminio fundido sin calor con las correspondientes propiedades mecánicas sin tratamiento térmico.

Sin embargo, después de evitar el "problema" ortopédico causado por el tratamiento térmico, los materiales libres de calor también pierden la oportunidad de obtener propiedades mecánicas más fuertes y ajustar y equilibrar la estructura cristalina interna de la aleación mediante el tratamiento térmico.

Los tamaños de piezas de trabajo más grandes y las formas de piezas de trabajo más complejas magnifican aún más estos problemas.

Por tanto, los materiales libres de calor se enfrentan actualmente a dos grandes retos en el propio material: cómo obtener propiedades mecánicas superiores comparables a las de las piezas estampadas; cómo reducir la sensibilidad del rendimiento de las piezas a defectos internos/estructura interna de la aleación;

También hay dos problemas importantes a nivel de proceso estrechamente relacionados con los materiales: cómo garantizar el equilibrio del rendimiento general de piezas grandes y evitar la inconsistencia entre el rendimiento de resistencia y tenacidad en un lugar y otro; cómo resolver los problemas causados ​​por la ductilidad insuficiente de los materiales El problema del rendimiento deficiente del proceso de conexión.

3.2 ¿Qué tipo de material libre de calor se necesita?

Sin embargo, el quid de la mejora del rendimiento de los materiales resistentes al calor actualmente no reside en la formulación del material, y la industria aún no ha dejado claro qué tipo de materiales resistentes al calor se necesitan.

Porque para aclarar las propiedades materiales que requiere el material libre de calor, es necesario rediseñar y estudiar las propiedades estructurales de las partes integradas desde el diseño original inicial; después de eso, la resistencia requerida de cada pieza y la resistencia al impacto en caso de colisión se juzgan mediante análisis de simulación. ¿Cuál es el requisito de elongación?

Y esto sólo puede comenzar desde el OEM. Los expertos en materiales dijeron: "En la actualidad (a finales de 2021), algunas de las demandas presentadas por los OEM nacionales son muy duras e inexactas. Las empresas de automóviles también están probando la fundición a presión de una sola pieza, y las fábricas de materiales no tienen aún más clara la situación específica. "

Great Wall Seiko dijo: "Los materiales de fundición a presión de una pieza son diferentes de los productos convencionales en términos de resistencia y tenacidad, principalmente debido a las diferencias en las funciones del producto. Como parte del cuerpo, la consideración principal es la mejora de la resistencia y rigidez del cuerpo, pero en términos de tenacidad Se basa principalmente en la absorción de impactos del cuerpo y los requisitos del proceso de conexión ".

En la actualidad, algunas empresas han logrado avances en materiales de fundición de aleaciones de aluminio relativamente formados y libres de calor.

Alemania Rheinfelden, Alcoa, China Lizhong Group y el equipo de materiales de la Universidad Jiaotong de Shanghai tienen patentes para materiales libres de calor. Sin embargo, algunos expertos dijeron a "Electric Vehicle Observer" que los materiales libres de calor del Grupo Lizhong todavía se utilizan principalmente en piezas de fundición pequeñas. En la actualidad, los principales materiales comerciales sin calor para fundición a presión de una pieza todavía se concentran en la base material de Alcoa.
En aplicaciones específicas, la comprensión de Tesla del rendimiento de los materiales libres de calor es más avanzada.

Luo Yan dijo que después del desarrollo secundario, la resistencia de los materiales de Tesla utilizados en la cabina delantera puede ser más de un 50% mayor que la del piso trasero. "Normalmente (después de aumentar la resistencia) la dureza se reducirá ligeramente, pero según nuestro conocimiento actual, la dureza del material de aleación de aluminio en la cabina delantera ahora está mejor controlada".

Además, muchas empresas automotrices y de fundición nacionales han anunciado que tienen la capacidad de desarrollar materiales libres de calor.

En octubre de 2021, NIO y Shuaiyichi desarrollaron conjuntamente la serie EZCAST de materiales integrados de aleación de aluminio fundido a presión endurecido y sin calor, que se aplicará a los modelos de plataforma de segunda generación.

En diciembre de 2021, Human Express Auto y el Centro Nacional de Ingeniería de Aleaciones Ligeras de la Universidad Jiaotong de Shanghai alcanzaron una cooperación estratégica en el desarrollo de nuevos materiales y aleaciones ligeras con bajas emisiones de carbono.
Aleación de aluminio TechCast™ con bajo contenido de carbono para fundición de gran tamaño. En febrero de este año, la empresa de fundición Topp y Human Express Gaohe produjeron conjuntamente en masa la cabina trasera de carrocería lista para usar. El modelo largo alcanzó los 1700mm*1500mm, logrando una reducción de peso del 15-20%.

En China, Luo Yan dijo que la aleación de aluminio de fundición a presión de una sola pieza de alto rendimiento sin calor de la Universidad Jiaotong de Shanghai, la Universidad de Tsinghua, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Beijing y otros equipos de materiales pasó la prueba de laboratorio y la madurez técnica alcanzó el nivel 5 y 6. En la etapa de prueba de producción, busque activamente oportunidades de producción en masa.

En vista del rendimiento insuficiente de los materiales libres de calor y el impacto en el rendimiento del proceso de conexión (principalmente SPR), algunas empresas automotrices han desarrollado tecnologías para garantizar el rendimiento de la conexión bajo la condición de bajo alargamiento del material.

"Actualmente, el desarrollo de materiales de aleación de aluminio para fundición a presión integrada aún se encuentra en la etapa inicial. Las fábricas, las instituciones de I + D, los proveedores de materiales y los proveedores de fundición a presión compiten por promover sus propios materiales, pero la selección final de materiales aún depende de la consideración integral del rendimiento básico, el rendimiento de fabricación y el costo del material por parte de las piezas objetivo de cada OEM. "Gaohe Automobile:" A largo plazo, los materiales de aleación de aluminio utilizados para La fundición a presión integrada definitivamente formará un sistema de calidad diferenciado y serializado para satisfacer las necesidades individuales de varios OEM y piezas. "

Liang Zhenjin dijo: "La clave para controlar los objetivos de desarrollo y mejorar razonablemente la tasa de calificación del producto es captar la demanda de piezas para el rendimiento del vehículo".


3.3, reducir el estándar para cumplir con el proceso.

Según el proceso, una vez confirmado el material de aleación libre de calor, el líquido de aleación se vierte en el molde y se prensa con una máquina de fundición a presión. Pero el status quo actual es que no existe un sistema de compuerta de fundición a presión integrado perfecto y un molde a juego.

"En la actualidad, el sistema de desarrollo de la fundición a presión integrada en toda la industria no es perfecto y aún es necesario explorar más a fondo la investigación y el perfeccionamiento de los principios básicos". Liang Zhenjin dijo: "Los proyectos de desarrollo existentes todavía están en el camino de la imitación y es posible que mucha información no sea así".

La razón de "no es así" es que para implementar la tecnología de fundición a presión integrada, es necesario volver a aprender de los principios subyacentes de la fundición a presión.

Como se mencionó anteriormente, la rueda de acero estampada puede tener un grosor de 0,7 mm y el grosor de la pared del Tesla Model Y fundido a presión de una sola pieza es de 2,5 a 3 mm. El mayor espesor de la pared elimina los ahorros de peso provocados por el material de aleación de aluminio, lo que resulta en ahorros de peso ineficaces.

La carrocería trasera de fundición a presión de 6.000 toneladas de Tesla

El motivo es formar la estructura de componentes integrados del Modelo Y con la capacidad actual del sistema de islas de fundición a presión. "Para garantizar el llenado del extremo distal del componente y las propiedades mecánicas después del conformado, es necesario espesar adecuadamente el espesor de la pared del producto en algunas áreas". Expreso de Liang Zhenjin.

En la actualidad, la fuerza de sujeción de la máquina de fundición a presión y el área proyectada de las piezas de fundición a presión se utilizan como estándar cuantitativo para saber qué tipo de máquina puede fabricar piezas de trabajo a gran escala. Por ejemplo, una fuerza de sujeción de 6000-7000 toneladas puede fundir piezas con un área de proyección de 1 metro cuadrado; Si el área de proyección del suelo de una camioneta totalmente eléctrica, incluido el compartimento de la batería, es superior a 1,5 metros cuadrados, se requiere una fuerza de sujeción de 12.000 toneladas.

Pero esta simple correspondencia no se aplica a la práctica de procesos.

En el proceso de práctica, Liang Zhenjin se dio cuenta profundamente de que el área proyectada solo implica fuerza de abultamiento: en el proceso de fundición a presión, cuando el llenado termina y pasa a la etapa de sobrealimentación, la presión específica de sobrealimentación que actúa sobre el metal solidificado se vierte a través de la fundición de metal. El sistema de filas transmite la pared de la cavidad, lo que se denomina fuerza de abombamiento. Los parámetros del proceso deben disponerse de manera que el molde sea capaz de soportar esta fuerza.

Es más importante conseguir un proceso de llenado que sea lo suficientemente rápido. Esto significa que se requiere una velocidad suficientemente rápida (que implica el flujo del equipo Q) y una fuerza motriz suficientemente grande a la velocidad correspondiente (la fuerza de inyección dinámica P).

Si el espesor promedio de pared de las piezas de aproximadamente 1 metro cuadrado es demasiado delgado, o el canal de modelado es complicado, el nivel actual de fuerza de inyección dinámica y flujo de la prensa de 6000-7000 toneladas a menudo no puede alcanzar completamente el objetivo.

"Debido a que la potencia proporcionada por el sistema del equipo durante el proceso de llenado no es suficiente para garantizar que pueda superar la resistencia (en una cavidad compleja)", dijo Liang Zhenjin: "Para factores como la forma de las piezas durante el proceso de llenado, la distribución del espesor de la pared y otros factores, el diseño de la forma del sistema de compuerta es un factor más importante para medir el grado de coincidencia de las piezas y el equipo".

3.4, aprenda el principio, vuelva a comprender el proceso de fundición

Sin embargo, la premisa para considerar los elementos importantes anteriores es una comprensión profunda de los principios subyacentes del proceso de fundición a presión.
Por ejemplo, un parámetro de proceso muy crítico en el proceso de fundición a presión: el tiempo de llenado: el llenado de la cavidad de aleación se completa dentro de este tiempo.

Debido a que la fluidez de la aleación tiene un cierto rango de tiempo/temperatura, entrará en la zona de cristalización después de exceder el rango. Una vez que comienza a formarse la cristalización, la fluidez de la aleación se reducirá considerablemente, será difícil llenar la cavidad o la calidad de la superficie de la pieza se verá afectada.

Ya existe una fórmula de cálculo madura para el tiempo de llenado: la fórmula del tiempo de llenado de la NADCA (Asociación Norteamericana de Fundición a Presión), que es uno de los principios subyacentes del proceso de fundición.
Ejemplo de cómo se aplica la fórmula NIADCA

Sin embargo, la precisión del cálculo de la fórmula depende de la comprensión precisa de los elementos de la superficie. Como la temperatura del líquido sólido de la aleación, la temperatura de trabajo del molde, el espesor promedio de la pared del diseño del producto, etc.

La precisión de los elementos superficiales se basa en la comprensión de las propiedades físicas. Tales como propiedades físicas del intercambio de calor, fluidez del material, estructura texturizada durante el moldeado, estado de contracción por enfriamiento del moldeado de aleación y rango de temperatura correspondiente, etc.

Las propiedades de múltiples capas y las condiciones de las características formarán un modelo matemático que, en última instancia, genera un rango de tiempo de llenado preciso a través de la fórmula de aleación de relleno.

"El principio de la antigua belleza se ha estudiado durante mucho tiempo, pero la investigación sobre los principios básicos de la industria nacional de fundición a presión es relativamente lenta y ahora sólo alrededor del 30% de las empresas han comenzado a prestarle atención". Dijo Liang Zhenjin.

Como todos los principios y el proceso de acumulación de conocimientos, los principios subyacentes del proceso de fundición también se basan en una gran cantidad de análisis experimentales. Se requieren numerosas exploraciones de laboratorio y acumulación de tiempo.

La razón por la cual las empresas nacionales de fundición a presión tienen menos investigación a nivel principal es que en el pasado eran "inutilizables". Anteriormente, las piezas de fundición a presión eran más pequeñas y tenían un gran espacio de proceso para los equipos de fundición a presión existentes; por ejemplo, una máquina de fundición a presión podía proporcionar una velocidad de inyección de 5 m/s a 12 m/s. Cuando las piezas son pequeñas, el equipo tiene capacidad suficiente para que el ajuste del proceso pueda controlar totalmente el llenado del producto.

Sin embargo, cuando las piezas de fundición a presión cambian de los productos del nivel del larguero a las piezas del tamaño y complejidad del piso trasero, el espacio de proceso se reducirá instantáneamente al límite superior de la capacidad del equipo.

"Por lo tanto, los requisitos para la exactitud de los principios básicos y los cálculos/verificaciones subyacentes son muy altos". Liang Zhenjin dijo: "Primero debe comprender los cálculos/verificaciones subyacentes antes de poder realizar el proceso requerido para los componentes en la capa superficial".
La falta de comprensión de los principios subyacentes también se refleja en la división industrial del trabajo.

Según el diseño de la pieza, está relacionado con cómo la solución de aleación ingresa al molde y descarga la presión, y ajusta el sistema de compuerta de formación.
Está diseñado y completado por los ingenieros de fundición de la fábrica de fundición a presión en los sistemas europeo, americano y japonés. La empresa de moldes solo es responsable de diseñar la estructura del molde y luego de encargarse del mecanizado del molde.

Sin embargo, los clientes nacionales suelen exigir que las empresas de moldes participen o tengan la capacidad. La razón es que las empresas de moldes tienen más contacto con cada eslabón y tienen más experiencia de la que aprender.

Sin embargo, a medida que la fundición integrada de piezas de gran tamaño y presión ultraalta lleva el espacio del proceso al límite, no solo los proveedores de materiales, sino también todos los eslabones de la cadena en el proceso necesitarán aprender y lograr avances a nivel de principio desde cero, especialmente los OEM.

Para ello, el diseñador de la carrocería del OEM necesita diferentes materiales como acero, mezcla de acero y aluminio y aleación de aluminio fundido sin calor, los principios básicos de la deformación por fuerza de colisión de diferentes partes de los componentes de la carrocería y el colapso general, así como los conocimientos básicos de la capa inferior. Dominio y comprensión profundos. Incluso requiere cierta comprensión y comprensión de procesos de fabricación como la fundición a presión.

Afortunadamente, en los últimos seis meses, con la mejora continua de la capacidad del equipo de la isla de fundición a presión, el espacio de proceso de la fundición a presión integrada ha comenzado a ser mayor.

En noviembre del año pasado, salió el primer proyecto de carrocería entera empalmada de dos secciones diseñado y desarrollado por China, que entró en la cuarta ronda de depuración y su rendimiento básicamente cumplió con los requisitos para la producción en masa. "La calidad de la apariencia y la estabilidad operativa de esta pieza fundida son mucho más fuertes que las de productos extranjeros similares". Los expertos de la industria antes mencionados dijeron que el alargamiento de las piezas producidas por los moldes integrados de fundición a presión de la cabina delantera y trasera que han entrado en la etapa experimental alcanza el 10% y el 10% de la cabina delantera. 8% en la cabina trasera.

3.5, acumular datos de simulación

"La fundición de aleaciones de aluminio en sí misma es un proceso de formación muy complejo. En la actualidad, es difícil predecir con precisión las propiedades mecánicas de varias piezas al comienzo del diseño de la pieza. Todavía queda mucho trabajo por hacer". Liang Zhenjin dijo: "Este trabajo está bien hecho. Después de eso, se puede promover la precisión del diseño estructural de las piezas y se pueden aclarar las propiedades mecánicas de cada pieza y el enfoque de cada parte del cuerpo, a fin de mejorar la efectividad del diseño de las piezas y garantizar su economía".

"Ahora muchos de nuestros diseños están dispuestos de forma redundante para garantizar el logro del proceso de fundición a presión integrado. Se mejora la precisión y se reduce la humedad redundante, de modo que realmente se puede lograr una reducción de peso, ahorro de energía y reducción de emisiones".

"Este trabajo" se refiere a la recopilación y análisis de datos de pruebas y prácticas en todos los aspectos de la integración, y al establecimiento de un equipo profesional integrado de fundición a presión y una base de datos de simulación.

Por ejemplo, en el diseño del sistema de compuerta, el tamaño de las piezas es demasiado grande, la estructura es compleja y la solución de aleación de aluminio tiene un período de tiempo de cristalización sensible. Para garantizar que la aleación de aluminio pueda llenar la cavidad dentro del tiempo especificado, el flujo del fluido en el molde requiere una simulación muy precisa para optimizar el diseño del corredor, incluidos los puertos de entrada y escape de líquido.

No sólo el sistema de compuerta, sino también el diseño de las piezas de la carrocería y el proceso de fundición requieren un proceso de simulación de alta precisión. "La fundición a presión a alta presión tiene las siguientes dificultades y problemas técnicos debido a su alta temperatura, alta presión y alto caudal, y las barreras técnicas son relativamente altas. Además, los componentes integrales de fundición a presión a menudo tienen defectos de porosidad y problemas de burbujas".
Luo Yan dijo: "Esta es una etapa de exploración completamente nueva para los fabricantes de equipos originales y las empresas de repuestos. La simulación se basa en la predicción del futuro después de la acumulación de big data en la etapa inicial. Por lo tanto, en ausencia de acumulación en la etapa inicial, todas las predicciones son inexactas. Precisas (lo que causa problemas como un menor rendimiento) ".

"A medida que el OEM domine lentamente la acumulación de datos, e incluso los métodos básicos de prueba de moldes, ajuste de parámetros de proceso, optimización del diseño de canales, etc., bajo la coordinación de toda la cadena industrial, el rendimiento aumentará".

El proceso de acumulación de datos de simulación dependerá del avance colaborativo del equipo de fundición y del software de big data industrial.

Los conocedores de la industria dijeron: Aunque ahora hay máquinas de fundición a presión y plantas de fundición a presión para proporcionar equipos, eso no significa que la fábrica principal de motores pueda confiar completamente en los proyectos llave en mano del proveedor, sino que necesita dominar el CONOCIMIENTO DE la fundición a presión integrada: por un lado, lograr una producción estable con una alta tasa de rendimiento; por otro lado, acumula experiencia para el desarrollo posterior de piezas.

"La cantidad de equipos y la complejidad operativa de la isla de fundición a presión integrada han aumentado significativamente, y es difícil para los ingenieros de procesos de las plantas de fundición a presión ordinarias comenzar rápidamente". Existe un profundo conocimiento de las características de cada equipo. Si son una o dos personas, habrá mucha presión. El equipo es más grande y es más científico que cada persona sea responsable de varios equipos de proceso".

Al mismo tiempo, el software industrial de big data también acelerará la madurez de la tecnología de la cadena industrial integrada de fundición a presión.

He Shenghua dijo: "El casting tiene altos requisitos en los parámetros del proceso. Del 90% en adelante, es imposible confiar únicamente en la experiencia del maestro. En cambio, depende de la plataforma de análisis de big data de la calidad del proceso, la recopilación de datos de Internet de las cosas e incluso una gran cantidad de algoritmos de aprendizaje profundo".

En la actualidad, la fábrica digital construida por Shuyi Gonglian conecta todos los equipos de la isla de fundición a Internet adaptando el software digital para recopilar todos los parámetros del proceso y los datos de los resultados de las inspecciones de calidad del producto posteriores. Después de esto, se establece el modelo de datos de la plataforma de análisis de big data de calidad del proceso.

"Con la acumulación de datos, podemos observar la composición de las materias primas, la temperatura del molde, la temperatura del aluminio fundido, los parámetros del proceso de la máquina de fundición a presión, la composición del líquido de pulverización, la ruta de pulverización, etc., de modo que la tasa calificada de productos de fundición a presión integrados pueda ser mayor". Dijo He Shenghua.

En abril, se lanzó oficialmente el proyecto de fábrica digital de la industria de fundición a presión totalmente transparente de Haiwei y Shuyi Industry Federation.

El sistema incluirá 14 módulos y 35 funciones, incluida la gestión de informes de planificación, gestión de moldes, gestión de calidad, gestión de equipos y gestión de excepciones, etc., para lograr la adquisición en tiempo real de equipos IoT, la adquisición en tiempo real de datos de informes de producción, la transparencia en tiempo real de los datos de inventario y el control de calidad completo. Trazabilidad y otros objetivos, crear estándares de calidad de control de procesos con mejora de calidad incorporada y crear una fábrica digital e inteligente con procesos y calidad rastreables.

3.6, la isla de fundición a presión va en una dirección más grande

En comparación con los materiales sin calor, los sistemas de vertido y los procesos generales que todavía luchan por superar las dificultades, la madurez tecnológica de equipos como las máquinas de fundición a presión y las islas de fundición a presión es relativamente mayor y se están moviendo en una dirección más "grande".

Luo Yan dijo a "Electric Vehicle Observer" que, como empresa líder en máquinas de fundición a presión a gran escala, la participación de mercado de LK en el campo de la fundición a presión integrada ha alcanzado más del 50%. La máquina de fundición a presión a gran escala vendida anteriormente a Tesla sigue siendo del tipo de tres placas. En la actualidad, la máquina de fundición a presión directa desarrollada por ella ha entrado en la etapa de producción en masa.
En la actualidad, el diseño estructural principal de las máquinas de fundición a presión se divide en prensas de dos y tres platos.

Entre ellos, la fuerza de sujeción de la máquina de fundición a presión de tres placas es solo una. El tipo de dos placas puede controlar de manera flexible la fuerza de sujeción dentro de un rango debido al uso del control de accionamiento del servomotor. Swiss Bühler destaca en diseños de prensas de dos platos.

Luo Yan dijo que además de las ventajas de la vida útil del equipo, la estabilidad y el tamaño de la máquina de fundición a presión, la mayor ventaja de las prensas de presión directa y de dos platos en comparación con el pasado es que la línea de producción es más flexible.

“El proceso de fundición a presión implica el diseño de una serie de parámetros como velocidad de inyección, tiempo de llenado, temperatura del molde, etc., que están estrechamente relacionados y afectarán directamente a la calidad del producto.

El precio de la prensa de presión directa y del tipo de dos platos del mismo tonelaje no es muy diferente del de la prensa de tres platos. "La diferencia entre el tipo de presión directa y el de dos placas y la tercera versión es principalmente que los requisitos para las partes básicas de la prensa son mayores, y los requisitos para el diseño de la estructura de la prensa también son mayores".

A nivel de aplicaciones de mercado, LK tiene actualmente una considerable ventaja como pionero.

Se entiende que Buhler, Yizumi y Haitian han recibido pedidos de máquinas de fundición a presión de alta presión de 6.000 toneladas y 8.000 toneladas respectivamente, pero aún no han sido entregadas. LK tiene más de 10 islas de fundición a presión integradas en la terminal.

Después de entregar la máquina de 6.000 toneladas a Tesla, las máquinas de 9.000 toneladas y 12.000 toneladas de Lijin recibieron contratos de compra y entraron en la etapa de producción en masa.
La fundición a presión de una sola pieza ya se ha afianzado en las fábricas de automóviles y, a la larga, podría transformar la fábrica de automóviles.

Combinada con otros materiales e innovaciones en procesos, la fundición a presión de una sola pieza puede hacer que los automóviles sean tan altamente integrados y fáciles de empalmar como Lego, haciendo que el sector más difícil de la industria humana: la fabricación de automóviles, sea muy sencillo.

Este es el sueño de Musk, un sueño asombroso.

Sin embargo, una tecnología, desde cero hasta excelente, a menudo requiere un largo y doloroso proceso de rodaje. Para un fabricante de automóviles maduro, confiable y completo, es una decisión difícil implementar o no la fundición a presión integrada en este momento.