Sehen Sie sich eine Anzeige für ein neues Automodell an: Sie werden feststellen, dass die Hersteller offenbar darum wetteifern, möglichst leichte Fahrzeuge zu bauen, ohne Platzangebot, Qualität und Komfort zu beeinträchtigen. Warum alle Automobilhersteller leichtere Fahrzeuge entwickeln möchten, erklärt die Automobilredaktion von USNews.com mit dem Hinweis dass „für die Bewegung eines Objekts umso weniger Energie benötigt wird, je geringer seine Masse ist.“
Wie andere Autohersteller ergreift auch Tesla Maßnahmen, um einfachere, leichtere und günstigere Fahrzeuge zu bauen. Ganz im typischen Tesla-Stil verkündete das Unternehmen diese Entwicklung mit großem Aufsehen, und gab am 5. Februar 2021 in einem Tweet bekannt, die „größte Druckgussmaschine der Welt“ erworben zu haben. Das Unternehmen erklärt dass diese Maschine „vordere und hintere Fahrzeugunterböden jeweils in einem einzigen Stück gießen kann – zuvor bestanden dieselben Bereiche aus mehr als 70 Teilen.“
Dieser Artikel zeigt, wie Tesla den Hochdruck-Druckguss einsetzen will, um seine Fahrzeuge einfacher, leichter und günstiger zu machen. Zunächst erklären wir, was Hochdruck-Druckguss bedeutet.
Was ist Hochdruck-Druckguss?
Druckgussformen, insbesondere Formen für den Hochdruck-Druckguss (HPDC), stehen im Zentrum einer Revolution in der Fahrzeugproduktion. Doch was versteht man unter Hochdruck-Druckguss?
Um das Verfahren zu verstehen, beginnen wir mit einer Definition des Druckgusses. Die Online-Enzyklopädie Britannica.com definiert Druckguss als „Herstellung von Metallgegenständen, indem geschmolzenes Metall unter Druck in Druckgießformen oder Formen eingespritzt wird.“ Die Formen bestehen aus hitzebeständigem Stahl.
Der Begriff „Hochdruck“ bedeutet, dass das geschmolzene Metall unter Druck in den Formhohlraum gepresst wird. Der sicher geschlossene Formhohlraum hält das Metall, bis es in der gewünschten Gestalt erstarrt.
Isaiah Richard schreibt für TechTimes.com, eine Website über aktuelle Entwicklungen und Innovationen in Industrie, Wissenschaft und Technologie. Er beschreibt den Hochdruck-Druckguss im Zusammenhang mit der Fahrzeugfertigung so: „Eine Druckgießmaschine ist wie eine Presse, die das Metall um eine bestimmte Form herum ausformt, in der alle benötigten Fahrzeugdetails enthalten sind.“
Die größte Druckgussmaschine der Welt im Einsatz
Als Tesla im Februar 2021 bekannt gab, die größte Druckgussmaschine der Welt zu besitzen, überraschte das Menschen, die Elon Musk kennen, nicht. So schrieb Randy Garn in einem Artikel für Entrepreneur.com, Musk, dem zufolge ein „Nein“ nichts bedeutet. Er glaube, dass alles möglich sei – selbst wenn viele widersprechen.
Jeremy Johnson berichtet für TorqueNews.com über Teslas Druckgussmaschine und verbirgt seine Begeisterung kaum. Er sagt: „Tesla baut Autos mit Automatisierung wie Spielzeugautos – fast wie beim 3D-Druck!“ Außerdem: „Das ist wie ein riesiger Hightech-Waffelautomat!“
Tesla besitzt möglicherweise die größte Druckgussmaschine der Welt. Musk selbst weist darauf hin, „dass es äußerst schwierig war und weiterhin ist, das zum Laufen zu bringen. Doch es ist eine Revolution bei Karosseriedesign und Fertigung: leichter, kompakter, geringere Geräusche, Vibrationen und Rauheit (NVH), präziser, geringere Investitionskosten und niedrigere Stückkosten.“
FoundryMag.com, eine Website über Gießereitechnik, erläutert einige Gründe für Teslas Entscheidung, Druckguss in großem Maßstab einzusetzen. Die Website berichtet, Musk habe in einem Interview erklärt, Karosseriedesign und -fertigung seien ineffizient, weil Baugruppen aus zahlreichen gegossenen und/oder gestanzten Teilen bestehen, die verschweißt oder anderweitig verbunden werden müssen.
So groß wie ein kleines Haus
Edward Taylor und Paul Lienert von Reuters.com beschreiben Teslas Hochdruck-Druckgussmaschine namens Gigapress als „so groß wie ein kleines Haus“.
Das italienische Unternehmen IDRA Srl liefert die Maschine. Es wirbt damit, weltweit der „erste Anbieter von Giga-Pressen“ zu sein.
Warum Tesla sich für IDRA Srl entschied? Vielleicht kennen Sie die innovativen Ziele:
- Lösungen für Hydraulikanlagen entwickeln, die den Energieverbrauch um bis zu 40 % senken.
- Durch stabilere Einspritzbedingungen in allen Prozessphasen die Fertigung großer Strukturgussteile mit dünneren Wänden ermöglichen.
- Ästhetik und Modularität verbessern, indem die Fahrzeugkarosserie grundlegend weiterentwickelt wird.
- Die Inbetriebnahme von Maschinen beim Kunden vereinfachen, indem neue Architekturen für die „Druckgusszelle mit zentraler Steuerung zur Überwachung der Presse und aller Peripheriegeräte“ entwickelt werden.
Thomas Fritsch, Chefredakteur von Foundry-Planet.com, erklärt, dass „Gigapress nicht nur XXL ist, sondern für eine neue Denkweise im Druckguss steht.“
Wie hilft die Gigapress Tesla, einfachere, leichtere und günstigere Fahrzeuge zu bauen?
Was hat es also mit der großen Hochdruck-Druckgussmaschine von Tesla auf sich? Taylor und Lienert haben eine Erklärung. Sie sagen, dass die Hochdruck-Druckgussmaschine die Herausforderungen von Unternehmen lösen wird, die mehr Aluminium in den Fahrzeugrahmen integrieren wollen.
Taylor und Lienert merken an: „Aluminium lässt sich in großen Bauteilen nur schwer verarbeiten, weil es schwierig ist, komplexe Formen daraus zu stanzen.“ Weiter heißt es: „Für feine Rippen und andere Formen mussten Aluminiumteile verklebt oder vernietet werden, da sich das Metall beim Schweißen verzieht.“
Wie löst Druckguss dieses Problem? Auch darauf haben Taylor und Lienert eine Antwort: „Geschmolzenes Aluminium in eine Form einzuspritzen und das Formteil von Robotern entnehmen zu lassen, ermöglicht Tesla, mehrere Fertigungsschritte zusammenzufassen.“ Sie ergänzen, dass Tesla dadurch die Zahl der Teile im hinteren Unterboden auf zwei reduzieren konnte – das größte Gussteil, das je bei einem Automobilhersteller gefertigt wurde.
Fritsch stimmt zu, dass die Giga Press den Anwendern Kostenersparnisse ermöglichen wird. Er schreibt: „Zwei Giga Pressen sind günstiger als vier große 4.000-t-Maschinen, und im gesamten Montagebereich lassen sich erhebliche Einsparungen erzielen.“ Außerdem: „Für den Gesamtprozess mit Spannvorrichtungen, Robotern und Qualitätsprüfung der einzelnen Teile spricht man von etwa 20 %.“
Bessere Qualität
Mit der Gigapress lässt sich auch die Qualität leichter überwachen. Dazu erklärt Fritsch: „Das entscheidende Stichwort lautet Qualität. Die genannten Vorteile sind bessere Eigenschaften, Stabilität und Steifigkeit der Gussteile sowie eine vereinfachte Qualitätskontrolle, bei der ein Prüfcode für jeweils drei Gussteile genügt.“
Umweltfreundlich
In einem Video auf YouTube spricht Riccardo Ferrario, Geschäftsführer von IDRA, davon, den Planeten zu schützen. Er sagt: „Wenn wir groß träumen und an unser Vorhaben glauben, können wir die Welt in eine bessere Zukunft für unsere Kinder und Enkelkinder führen.“
Das vollständige Video von Ferrario sehen Sie unten.
Fritsch bestätigt die Aussage zur Energieeinsparung. Er schreibt: „Weniger und dafür sehr große Druckgussteile können bei nachhaltiger und umweltfreundlicher Produktion Vorteile von bis zu 20 % bringen, insbesondere beim Energieverbrauch.“ Er ergänzt: „Die Ein-Schuss-Strategie für große Druckgussteile spart langfristig ebenfalls Energie und Ressourcen.“
Das Patent
Was Teslas neue Hochdruck-Druckgussmaschine leisten kann, lässt sich auch anhand des Patents „Mehrdirektionale Unibody-Gießmaschine für einen Fahrzeugrahmen und zugehörige Verfahren“ erkennen, das Tesla eingereicht hat.
Ein Abschnitt des Patents lautet: „Die vorliegende Offenbarung beschreibt Ausführungsformen von Druckgießmaschinen und zugehörigen Verfahren, mit denen sich Bauzeit, Betriebskosten, Fertigungskosten, benötigte Werksfläche, Werksbetriebskosten, Werkzeugkosten und/oder die erforderliche Zahl von Anlagen reduzieren lassen.“
Im Patent heißt es außerdem, dass „solche Gießmaschinen die Zahl der Druckgießmaschinen oder Gussteile verringern können, die für den Guss eines vollständigen oder nahezu vollständigen Fahrzeugrahmens benötigt werden (beispielsweise auf weniger als sechs, fünf, vier, drei, zwei oder eine Druckgießmaschine).“
Die Giga Press als Zukunft von Tesla
In einem Artikel vom Dezember 2020 für Teslarati.com, eine Website rund um Tesla, wirft Simon Alvarez einen Blick in die Zukunft. Er berichtet von Gerüchten, Tesla habe elf weitere Giga Pressen bestellt.
„Frühere Berichte deuten darauf hin, dass Giga Berlin acht dieser Maschinen erhalten soll. Luftaufnahmen des Standorts Giga Texas scheinen drei Isoliergruben für die gewaltigen Maschinen zu zeigen“, sagt Alvarez.
Wenn Musk zuvor gesagt hatte, dass es „äußerst schwierig war und weiterhin ist, das zum Laufen zu bringen“, lag er offenbar richtig. Am 12. März 2021 berichtete Fox Business, dass die Giga Press von Tesla im Werk in Fremont, Kalifornien, Feuer gefangen hatte.
Fox Business zufolge wurde der Brand durch Hydraulikflüssigkeit und geschmolzenes Aluminium in einer Druckgießpresse ausgelöst, die am Standort installiert wurde.“
Angesichts der vielen Hürden, die Tesla im Laufe der Jahre bereits überwunden hat, wird das Unternehmen wahrscheinlich auch die Schwierigkeiten im Zusammenhang mit den großen Hochdruck-Druckgussverfahren, die es einführt, erfolgreich meistern.
Nathan Bomey schreibt für USA Today und erklärt, warum Teslas Zukunft vielversprechend aussieht. Er sagt: „Da das kurzfristige Überleben des Unternehmens inzwischen gesichert ist – laut Börsenwert ist es heute der wertvollste Automobilhersteller der Welt –, kann es sich nun auf einen langfristigen Erfolgskurs konzentrieren.“
Sollten die Gerüchte stimmen, dass Tesla bald fast ein Dutzend Giga Pressen kauft, wird der langfristige Erfolgskurs immer deutlicher.
