Tesla Gigacasting, a soha nem látott technológia, ami forradalmasítja az autógyártást? Második rész

 Bevezetés

    Ebben a posztban megpróbálom a Gigacasting eljárást összehasonlítani a lemezkonstrukciós karosszériagyártással, azon szempontok alapján, amik eddig a médiában különböző forrásokból elhangzottak. Az érthetőség kedvéért mindenképpen javaslom elolvasni az első részt, anélkül a következtetések a levegőben lógnának. 

Szempontok

    Próbáljuk meg felidézni, miket mondott a Tesla, illetve maga Musk a Gigacasting-gal kapcsolatban. a következő előnyök, illetve szempontok  lettek megnevezve:

• Költségmegtakarítás, hatékonyabb gyártás és több automatizálás
• Gyorsabb gyártás
• Súlycsökkentés és alacsonyabb fogyasztás

    Nézzük ezeket egyenként, részletesebben. 

Költségmegtakarítás, hatékonyabb gyártás és több automatizálás

     Amikor a potenciális költségmegtakarításról van szó, akkor a Tesla, teljesen érthető módon, meglehetősen ködösen fogalmaz. Nincs ebben semmi meglepő, a pontos számok szigorúan őrzött üzleti titkok mindenhol. Én egy konkrét számmal találkoztam: eszerint a Model Y hátsó struktúrájának gigacastingra való átállítása 40%-kal csökkentette az adott komponens gyártási költségét, és mellesleg 10%-kal könnyebb is lett (erre később visszatérünk). Sokan kapták fel a fejüket erre a 40%-ra, nagyon olcsó Teslákat vizionálva. 

Model Y karosszéria részlete

    A hátsó kék struktúráról van szó. Jól látszik, hogy ez a teljes karosszériának csak egy része. Talán a negyede, ha jóindulatúak vagyunk, de a képről hiányoznak az ajtók, a csomagtérfedél és a frunk fedele. Mekkora részt tehet ez ki az autó teljes gyártási költségéből? Szakértők a nyers karosszéria költségét a teljes gyártási költség durván 20%-ra teszik, tehát a 20% egynegyedének a 40%-os csökkentéséről van szó, ez a teljes gyártási költség 2%-a. Ami autóipari szemmel tisztességes csökkentés, de azért forradalminak nem mondanám. És ez csak a gyártási költség, még csak nem is a nettó ár haszon nélkül.

    A komponensek száma tényleg alacsonyabb. Korábban elhangzott erre is egy adat: állítólag 70 darab lemezt spóroltak meg ezzel. Talán a Teslának érdemes lett volna egy kicsit tanulmányozni a versenytársakat, mert ezek a struktúrák jóval kevesebb darabból is kihozhatók hagyományos technológia mellett is. 

    A teljes költségben viszont ezer más dolog is benne van, néhányat kiemelnék. Az első, és talán a legnagyobb tétel a beruházás költsége. Azt nehéz megsaccolni, hogy a Gigacasting beruházási igénye vagy a lemezkonstrukciós gyártás beruházási igénye nagyobb. Gigacasting-gal valóban meg lehet spórolni robotokat, mert kevesebb a hegesztés. Meg lehet spórolni présgépeket, mert kevesebb lemezt kell hajtogatni. Viszont az öntőgépek és az öntőszerszámok költsége óriási. Egy Idra Gigapress öntőgép árából valószínűleg több nagyon modern présgépet lehet venni, és az öntőszerszámok ára is sokszorosa egy lemezalakító szerszámnak, egyszerűen a komplexitás és a méret miatt. Egy viszont teljesen biztos: meglévő, gyártásban lévő típust az adott gyárban átállítani gigacasing-ra nem éri meg, soha nem fog megtérülni.

    A költségekben benne van a gyártóberendezések rendelkezésre állása is. A korábbi posztban leírtam, hogy egy szerszámcsere egy lemezalakító gépben pár perc, egy Gigacasting gépben pedig 10-12 óra. Ezalatt az idő alatt a gép nem termel, ez pedig költség.

    A költségek része a selejtarány is. Az öntvénygyártás, pláne ebben a méretben, óriási minőségbiztosítási kihívás. Mivel biztonsági kritikus alkatrészektől van szó, valahogy ellenőrizni kell a minőséget. Az autógyártásban nem szokatlan, hogy az ilyen alkatrészeket 100%-ban ellenőrzik, gyakran ipari CT-berendezésekkel. Egy ekkora munkadarab teljes CT vizsgálata több óra, nyilván nem lehet széria körülmények között alkalmazni, arról nem is beszélve, hogy önmagában egy ekkora CT sem mindennapos darab. Ezért kompromisszumokat kell kötni. Például csak minden X-edik darabot ellenőrizni, vagy az öntvény egy részét ellenőrizni, ez viszont kockázatokat jelent. Általánosságban kijelenthető, hogy a technológia komplexitása miatt a várható selejtarány jóval magasabb, mint a lemezalakításnál, egyszerűen azért, mert sokkal több paramétert kell kézben tartani. A kérdés csak az, hogy a selejtet időben észreveszik-e, vagy a rejtett hibás darabok ki tudnak-e kerülni a vásárlókhoz. (erre később még visszatérünk)

    Egy 100 tonnás öntőszerszám nem csak akkor okoz gondot, ha cserélni kell, a felújítás, de egy egyszerű geometriai módosítás is rendkívül drága és lassú, márpedig módosítások folyamatosan kellenek.

    A fenti pontok (szerszámok nehézkes kezelése, nagyobb selejtarány, rosszabb rendelkezésre állás) figyelembe vételével megállapítható, hogy a Gigacasting gyártási eljárás nem hatékonyabb mint a hagyományos, és csak nagyon szigorú feltételek teljesülése esetén olcsóbb.

    Mivel a hagyományos gyártás is teljesen automatizálható, ebben semmilyen különbség nincs. 

Gyorsabb gyártás

    Többször elhangzott érvként az, hogy a Gigacasting eljárás felgyorsítja az autógyártást, hiszen a korábban sok elemből álló szerkezeteket egy darabból, egy lépésben állítja elő. Nos, aki látott már autógyárat, az tudja, hogy a gyártás soha nem soros, egymás után szigorúan következő lépésekből áll, ahol a taktidő a leghosszabb időigényű lépés határozza meg. Az autógyártás nagyon sok lépése párhuzamosítva van.

    Mi is a taktidő? A taktidő az az időtartam, amit a sorozatgyártás során a munkadarab egy gyártási/szerelési pozícióban eltölt. Ha letelik az idő, a munkadarab továbbhalad a gyártósoron a következő állomásra. (gyártástervező kollégáktól elnézést a pongyola fogalmazásért). Ha egy műszakban le akarok gyártani 1.000 darab autót, akkor 28,8 másodpercenként kell kész lennie egynek. Nyilván vannak olyan gyártási és szerelési folyamatok, amik tovább tartanak mint 28 másodperc, ebben az esetben arra a folyamatra több állomást vagy gépet állítok be, és párhuzamosan dolgozik a gyártósor több autón. Éppen ezért értelmezhetetlen kijelentés az, hogy a Gigacasting eljárással gyorsabb lesz az autógyártás. 

    Mellesleg itt megjegyezném, hogy az autógyártás már régen feltalálta az előszerelés fogalmát is. Nagyon sok komponens már előszerelt állapotban kerül a végszerelősor mellé. Tipikus példa erre a hajtáslánc előszerelése. A motort, a váltót, a futóművet, a hűtést és sok más elemet külön szerelősoron készítik elő, és a végszerelősor egy pontján találkozik az autóval, ahol alulról beemelik és rögzítik. De így szerelik elő az ajtókat, a műszerfalat, és rengeteg komponenst. Igaz, még senkinek sem jutott az eszébe unboxing-nak elnevezni...

    Ha a "gyorsabb gyártást" a felhasznált munkaórákkal kapcsolatban értelmezzük, akkor igaz lehet a kijelentés, hiszen elképzelhető hogy az összes felhasznált munkaóra (gépóra) kevesebb. De ez végül is költségtényező, és az előző bekezdéshez tartozik. 

Súlycsökkentés és alacsonyabb fogyasztás

    Sokszor elhangzott a Gigacastinggal kapcsolatban, miszerint az alkalmazásával csökken a járművek súlya, mert az egy öntött darab könnyebb, mint az általa kiváltott sok-sok lemez és hegesztési pont. Az előző részben részletesen foglalkoztunk az öntvények tervezésével, a geometriai kötöttségekkel. Ezek alapján kijelenthető, hogy az azonos strukturális merevséget, mechanikai szilárdságot, fáradási élettartamot felmutató öntvény nem könnyebb, mint egy ugyanolyan tulajdonságú, jól megtervezett és optimalizált acél  lemezkonstrukció, sőt inkább nehezebb. Az elképzelhető, hogy a saját lemezkonstrukciójuk, amit kiváltottak az önténnyel, nehezebb és kevésbé ellenállóbb volt, de ez nem az Gigacasting eljárás előnyei miatt van így, hanem a rosszul megtervezett eredeti lemezkonstrukció miatt. 

    Ha elfogadjuk hogy Gigacasting-gal nem lehet könnyebb autót építeni, akkor abból egyenesen következik, hogy a technológia a fogyasztás csökkentésére sem alkalmas. 

    Itt térnék ki arra az általánosan előforduló tévhitre, hogy a karosszéria merevségére következtetni lehet a törésteszteken felmutatott eredményből. Sajnos a kettőnek maximum érintőlegesen van köze egymáshoz. A töréstesztek nagyon speciális terhelést jelentenek, amikre az autó gyűrődőzónáinak, légzsákjainak, egyéb passzív és aktív komponenseinek célzott fejlesztésével készülnek fel a gyártók. A karosszéria merevségén pedig a terheléseknek való ellenállási képességet nevezzük, például a csavarószilárdságot. Lehet egy maximális törésteszt eredményt felmutató autónak is alacsonyabb szintű merevséget felmutató karosszériája, ami aztán például az úttartásban, stabilitásban, komfortban jelent hátrányokat, de okozhat minőségi problémákat is. 

Kockázatok

    Fentebb volt arról szó, hogy a nyomásos öntés, főleg ebben a méretben, nagyon komoly minőségbiztosítási kihívás. Minél több paramétert kell egy szűk tartományon belül tartani a hibamentes gyártáshoz, annál nagyobb az esélye a selejt gyártásának. Milyen paraméterekről van szó:

• alapanyag összetétele és homogenitása
• alapanyag hőmérséklete
• szerszám hőmérséklete
• befecskendezési nyomás, a nyomástartás ideje
• befecskendezési idő
• hűtési sebesség

    Ha ezek közül bármelyik is eltér az optimális tartománytól, akkor máris jönnek a hibák. Például a zárványok, a porozitás mennyisége megnő, vagy a munkadarab maradó feszültsége megnő, esetleg módosul a zsugorodás mértéke vagy módja, a munkadarab torzul, nem lesz méretpontos, esetleg elreped. Ha a repedés még a gyárban megtörténik, akkor az a szerencsés eset, de könnyen előfordulhat, hogy az autó rejtett hibával kerül kiszállításra, és később reped el. Ezért ez a gyártási eljárás jóval nagyobb anyagi kockázatot hordoz a gyártó számára, mint a hagyományos gyártástechnológia. 

    Ezek a potenciális hibák valószínűleg nem a szériagyártás megkezdése után lépnek fel közvetlenül, hanem egy adott idő után. Miután a gépek és szerszámok kopni kezdenek, esetleg technológiai fegyelem hanyatlani kezd. A kihatásai pedig potenciálisan óriásiak, képzeljünk el akár csak néhány ezer autót, amit öntvényhiba miatt vissza kellene hívni. Javítani vagy szervizben cserélni ezt az alkatrészt nem lehet... 

Összefoglalás

    Pontokban összefoglalva a fentieket. A Gigacasting alkalmazása esetén

• valóban jelenthet költségmegtakarítást, a potenciális mértéke viszont nem borítja fel az autógyártás hagyományos költségviszonyait. Meglévő gyártmányok vagy gyárak átállítása pénzügyileg nem térül meg.
• a gyártás nem hatékonyabb
• a gyártás nem automatizálható nagyobb mértékben
• a gyártás nem gyorsabb
• az autó nem lesz könnyebb,  nem fog kevesebbet fogyasztani
• az alkalmazása sokkal nagyobb kockázatot jelent

Mindezek ellenére

    Amióta a Tesla belekezdett a technológia alkalmazásába, egyre-másra jönnek a hírek, hogy más gyárak is foglalkoznak vele. Ez a fenti összefoglalás megértése után első pillantásra értelmetlennek tűnik. Miért teszik ezt a gyárak, ha ezek a tények? A válasz egyszerű: a többi gyár teljesen tisztában van vele, hogy nincsen olyan technológia, aminek csak előnyei vannak, és pontosan tudják, hogy minden egyes százalék költségcsökkentésért keményen meg kell dolgozni. Viszont a pár százalékos megtakarítási potenciál már olyan lehetőség, amivel érdemes behatóan foglalkozni, érdemes technológiai kutatásokat végezni. Nyilván bíznak a saját sok évtizedes tapasztalatukban, és abban hogy ezt a bonyolult eljárást is a megfelelő helyen, a megfelelő formában fogják tudni alkalmazni. El fogják végezni a szükséges gazdaságossági számításokat is, és ha ott is pozitív az eredmény, akkor az ehhez passzoló termékben használni fogják. Az autógyártásban semmi sem állandó, minden folyamatosan változik, a felhasznált technológiák is. A nyomásos öntés általános használatának ilyen irányban történő kiterjesztése is meg fogja találni a helyét az autógyártásban felhasznált gyártástechnológiák hosszú sorában. Az autóipart alapjaiban nem fogja forradalmasítani, de szerepet kaphat a folyamatos fejlesztésében és optimalizálásában.

A véleményeteket, megjegyzéseiteket, kritikáitokat írjátok le nyugodtan kommentben.