新型車の広告を見ると、自動車メーカー各社が、室内空間や品質、快適性を損なうことなく、より軽い車を作ろうと競い合っていることに気づくでしょう。なぜ自動車メーカーがこぞって車の軽量化を目指すのかについて、USNews.comの自動車部門はこう指摘しています。「物体の質量が小さいほど、それを動かすのに必要なエネルギーも少なくて済む」のです。
ほかの自動車メーカーと同じく、Teslaもよりシンプルで、軽く、低価格な車を作るための取り組みを進めています。Teslaらしい大々的なやり方で、同社は2021年2月5日、Twitterで「世界最大のダイカストマシン」を導入したと発表しました。同社によると、このマシンは「従来は同じ部分に70点以上必要だった部品を、車両のフロントとリアのアンダーボディとして、それぞれ一体成形できる」とのことです。
この記事では、高圧ダイカストを活用し、車をよりシンプルで、軽く、低価格にするというTeslaの計画を紹介します。まずは高圧ダイカストの定義から見ていきましょう。
高圧ダイカストとは？
ダイカスト金型、とりわけ高圧ダイカスト（HPDC）用金型は、自動車の製造方法に革命をもたらす最前線にあります。では、高圧ダイカストとは何でしょうか。
高圧ダイカストを理解するために、まずダイカストの定義から確認しましょう。オンライン百科事典のBritannica.comは、ダイカストを「溶融金属を圧力をかけて金型に注入し、金属製品を成形すること」と定義しています。金型には耐熱鋼が使われます。
「高圧」とは、溶融金属を圧力をかけて金型のキャビティに注入することを指します。しっかりと閉じられたキャビティの中で溶融金属が固まり、目的の形状になります。
業界、科学、技術の最新動向や革新を伝えるウェブサイトTechTimes.comのIsaiah Richardは、自動車製造における高圧ダイカストについて、こう述べています。「ダイカストマシンは、車両に必要な細部をすべて備えた金型に合わせて金属を成形するプレスのようなものです。」
世界最大のダイカストマシンを導入
Teslaが2021年2月に世界最大のダイカストマシンを導入したと発表しても、Elon Muskを知る人々は驚きませんでした。たとえば、Entrepreneur.comに記事を寄稿したRandy Garnは、Muskにとって「不可能という言葉は存在しない」と述べています。つまり、多くの人が無理だと言うことでも、実現できると信じているのです。
Teslaが使うダイカストマシンについてTorqueNews.comに寄稿したJeremy Johnsonは、感嘆を隠せません。彼はこう述べています。「Teslaは自動化によって、おもちゃの車と同じような方法で車を製造しています。まるで3Dプリンティングです！」さらに、「巨大なハイテクワッフルメーカーのようです！」と付け加えています。
Teslaは地球上で最大のダイカストマシンを導入したのかもしれません。しかしMusk自身も、「これを実現するのは、これまでも、今も非常に難しい。それでも、車体の設計と生産に革命を起こすものだ。より軽く、より剛性が高く、NVH性能も向上し、精度が高まり、設備投資と単位コストを抑えられる」と示しています。
金属鋳造技術のニュースを扱うウェブサイトFoundryMag.comは、Teslaが大規模なダイカストに踏み切った理由を考えるうえで、参考になる情報を紹介しています。同サイトによると、Muskはインタビューで、「自動車の車体設計と製造には非効率な点が多い。複数の鋳造部品やプレス部品を溶接したり、接合したりして組み立てるためだ」と語ったそうです。
小さな家ほどの大きさ
Reuters.comのEdward TaylorとPaul Lienertは、Gigapressと呼ばれるTeslaの高圧ダイカストマシンを「小さな家ほどの大きさ」と表現しています。
このマシンを供給しているのは、イタリアのIDRA Srlです。同社は「Giga Pressを市場に提供できる世界初の企業」だと誇っています。
TeslaがなぜIDRA Srlにマシンを依頼したのか疑問に思うなら、同社の革新的な目標をまだご覧になっていないのかもしれません。
- 油圧装置のエネルギー消費を最大40％削減できるソリューションを開発する。
- あらゆる工程でより安定した射出条件を実現し、薄肉の大型構造鋳物の製造を可能にする。
- 車体に大きな進化をもたらし、デザイン性とモジュール性を高める。
- 「プレスと周辺機器を一元管理する中央制御ハブを備えたダイカストセル」の新たな構成を開発し、顧客の工場でのマシン立ち上げを簡素化する。
Foundry-Planet.comの編集長Thomas Fritschは、「Gigapressは単に規格外の大きさというだけではない。ダイカストに対する新しい考え方を示している」と述べています。
GigapressはTesla車をよりシンプルで、軽く、低価格にするのか？
では、Teslaの巨大な高圧ダイカストマシンが注目される理由は何でしょうか。TaylorとLienertは、答えの一つを挙げています。高圧ダイカストマシンによって、車のフレームにアルミニウムをより多く使用しようとする企業が直面してきた課題を解決できると、二人は述べています。
TaylorとLienertは、「アルミニウムは複雑な形状にプレスするのが難しいため、大型部品への使用は簡単ではなかった」と指摘しています。さらに、「細かなリブなどの形状を作るには、アルミニウム部品を接着またはリベット留めする必要があった。溶接すると金属が変形するためだ」と付け加えています。
では、高圧ダイカストはこの課題をどう解決するのでしょうか。TaylorとLienertは、こう答えています。「溶融アルミニウムを金型に注入し、ロボットが成形された金属を取り出すことで、Teslaは複数の製造工程を一つにまとめられる」。この方法により、リアのアンダーボディを構成する部品数を2点まで減らし、自動車メーカーでこれまでにない大きさの鋳造部品を実現できたといいます。
Fritschも、Giga Pressを導入すれば企業のコスト削減につながると考えています。彼はこう書いています。「大型の4,000トンマシンを4台導入するより、Giga Pressを2台導入するほうが安く、組立エリア全体でも大幅なコスト削減が期待できる」。さらに、「固定具やロボット、個々の部品の品質検査を含めた工程全体で、約20％の削減が見込まれる」と付け加えています。
品質の向上
Gigapressを使えば、品質管理も容易になります。この点についてFritschは、「キーワードは『品質』です。ここで挙げた利点は、性能の向上、鋳造部品の安定性と剛性、そして品質管理の簡素化です。3つの鋳造部品ごとに1つのテストコードで検査できます」と述べています。
環境に優しい
YouTubeに投稿された動画で、IDRAのゼネラルマネージャーRiccardo Ferrarioは、地球を守ることに触れています。「大きな夢を持ち、自分たちの取り組みに確信を持てば、子どもや孫たちのために、世界をより良い未来へと変えることができます」と語っています。
Ferrarioの動画全編はこちらからご覧いただけます。
Fritschは、省エネルギー効果についても支持しています。彼は「持続可能性と環境に配慮した生産の観点から、ダイカスト部品の数を減らして大型化することで、特にエネルギー消費の面で、作業量を最大20％削減できる可能性があります」と書いています。さらに、「大型ダイカスト部品を一発で成形する戦略は、長期的なエネルギーと資源の節約にもつながります」と付け加えています。
特許
Teslaが新たに導入した高圧ダイカストマシンの能力は、同社が出願した車両フレーム用多方向一体鋳造マシンおよび関連方法の特許からも、よりよく理解できます。
特許の一部には、「本開示では、製造時間、運用コスト、製造コスト、工場の設置面積、工場の運営コスト、金型コスト、および／または設備数を削減できるダイカストマシンとその方法の実施形態について説明する」と記されています。
また特許では、「このような鋳造マシンを使えば、車両フレーム全体またはほぼ全体を鋳造するのに必要なマシンや鋳造品の数を削減できる（たとえば、鋳造マシン1台、2台未満、3台未満、4台未満、5台未満、または6台未満）」と述べています。
Giga PressはTeslaの未来
Tesla関連の情報を網羅するウェブサイトTeslarati.comに2020年12月に掲載された記事で、Simon Alvarezは未来を垣間見せています。同氏はTeslaがGiga Pressをさらに11台発注したという噂があると伝えています。
「以前の報道では、Giga Berlinに8台が導入されるとされていました。また、Giga Texasの上空から撮影した映像では、この巨大マシン用の隔離ピットが3カ所確認できるようです」とAlvarezは述べています。
Muskは以前、「これを実現するのは非常に難しく、今も難しい」と述べていましたが、その言葉は的を射ていたようです。2021年3月12日、Fox Businessは、カリフォルニア州フリーモントの工場でTeslaのGiga Pressが出火したと報じました。
Fox Businessによると、「施設に設置中のダイカストプレスで使用されていた作動油と溶融アルミニウムが、火災の原因となった」とのことです。
Teslaがこれまでに数々の困難を乗り越えてきたことを考えれば、同社が導入を進める大規模な高圧ダイカスト技術に関する課題も、きっと克服できるでしょう。
USA Todayに寄稿するNathan Bomeyは、Teslaの未来が明るい理由をこう説明しています。「短期的な存続がもはや危ぶまれる状況ではなくなりました。株式市場によれば、今や世界で最も価値の高い自動車メーカーです。これからは、長期的な成功への道筋を描くことに注力できます」と述べています。
Teslaが近くGiga Pressを10台以上購入するという噂が本当なら、長期的な成功への道筋はより明確になるでしょう。
