ギガプレス
アルミダイカストマシンシリーズ

ギガプレス
テスラ工場のダイカストマシン #2 、フリーモント、2020 年
分類高圧ダイカスト（HPDC）
業界金属鋳造
応用自動車シャーシ製造
寸法19.5 m × 5.9 m × 5.3 m
64 x 19 x 17 フィート
重さ410～430トン
90万～95万ポンド
燃料源電気
パワード
  • 2×132kWモーター[1]
  • 4×90kWモーター[2]
発明された2018年頃
例
モデル
  • OL 9000CS（イドラ）
  • OL 6100CS（イドラ）
  • DCC 6000 ( LK )

ギガプレスプログラムは、テスラ向けにイタリアのイドラグループが製造した一連の アルミダイカストマシンです。イドラプレスは、2020年時点で生産されている最大の高圧ダイカストマシンであり、型締力は55,000～61,000キロニュートン（5,600～6,200tf）でした。[2] [3]各マシンの重量は410～430トン（900,000～950,000ポンド）です。[2] [3]

ベース仕様のギガプレス機は2018年にIdraのカタログに掲載されました。[4]テスラは2020年後半に、テスラモデルYのシャーシ部品の統合ダイカスト生産のためにカスタムOL 6100 CSギガプレスの使用を開始しました。[5]

80キログラム（180ポンド）の溶融 アルミニウムのショットが、毎秒10メートル（時速22マイル、36キロメートル）の速度でコールドチャンバー鋳造鋳型に注入されます。 [6]サイクルタイムは約80～90秒で、[2]初期生産率は1時間あたり40～45個の完成鋳物、または1日あたり約1,000個の鋳造が可能です。

手術

鋳造中および以前の鋳造品の除去後はギガ プレスが閉じた位置にあり、ロボットによる鋳造品の除去および洗浄時には開いた位置にあります。

ダイカストは、溶融金属合金を再利用可能な鋳型に流し込み、冷却・凝固後に鋳型を開いて完成品を取り出すことで機能します。開かれた鋳型は185℃（365℉）まで冷却され、ロボットによって洗浄されます。そして、最初のサイクルから1～2分後に次のサイクルを開始するための新鮮な溶融アルミニウムが準備されます。それぞれの鋳造物は、おおよそのサイズにトリミングされ、計測され、欠陥がないか検査された後、CNC加工により完成サイズに加工されます。[7]

アルミニウムのインゴットと切れ端は、天然ガスを動力源とする溶解炉で850℃（1,600℉）で溶解され、液体となる。アルミニウム酸化物の形態のスラグは表面から機械的に除去され、残りの液体金属は加熱パイプを通って、400キロワット（0.4MW）の電力で加熱された750～850℃（1,400～1,600℉）の密閉式保温炉に送られる。酸化物の形成を防ぐため、溶融アルミニウムは窒素ガスのタンクブランケットで覆われ、循環することで温度が一定に保たれる。不純物の除去にはアルゴンガスと回転式脱ガス装置が使用され、 25マイクロメートル（1,000）を超える粒子のほとんどが炭化ケイ素フィルターで除去される。 [7]

各鋳造サイクルの開始時に、ロボットが鋳型の各半分の内側に35ミリリットル（1.2 英液量オンス、1.2 米液量オンス）の大豆油を薄く吹き付け、分離を容易にします。鋳型が閉じられ、空気を排出することで50ミリバール（50 hPa）の低真空状態が作られます。正確な量の溶融金属が保持炉から750 °C（1,400 °F）の鋳造室に送り込まれ、高速プランジャーによって8ミリリットル（0.28 英液量オンス、0.27 米液量オンス）の潤滑剤とともに鋳型に押し込まれます。鋳型が開かれ、400 °C（750 °F）で生の鋳物が取り出されます。[要出典]

ロボットが鋳物を取り出し、急冷槽に入れて温度を400℃から50℃（750～120℉）に下げます。機械式トリムプレスが大まかな端面を切断し、余剰のアルミニウムを溶解炉に再利用します。残った鋳物の有効部分は、X線検査で内部構造を確認し、レーザーでトリミングし、接続部用の穴を開け、コンピューターで精度測定を行います。[7]

金型構造

テスラのモデルYのリア鋳造金型には、目に見える部分が4つあることが分かっている。[8] [9]

  • 2 つの大型の標準的な主面取り金型が垂直に配置されており、固定された金型の下部から射出成形されます。
  • 2 つの小さなサイド ウェッジ ダイ。射出時には内側に移動し、除去時には外側に移動します。

フロント鋳造では、同一の金型レイアウトが示唆されており、その下には（プロセスで）前向き（車側）クラッシュレールマウント用の5番目のくさび型がある可能性がある。[10]

金属合金

サンディ・マンローは2021年にモデルYの鋳造品を分析し、テスラの大型シャーシ部品に使用されている鋳造アルミニウム合金は、主にアルミニウム89.5%、シリコン8.5%の混合物で、その他いくつかの微量元素が含まれており、アルミニウム協会合金「AA 386」の分類に該当すると報告しました 。

テスラモデルYメガキャストの合金組成分析[11]
要素 名前 パーセンテージ
アル アルミニウム 89.482%
シ シリコン 8.525%
銅 銅 0.790%
マン マンガン 0.455%
鉄 鉄 0.277%
マグネシウム マグネシウム 0.075%
亜鉛 亜鉛 0.020%
V バナジウム 0.015%
ティ チタン 0.013%
ニ ニッケル 0.009%
Zr ジルコニウム 0.005%
鉛 鉛 0.004%
SB アンチモン 0.000%

コンポーネント

密閉された金型内の真空は、スイスのフォンダレックス社製の4,000リットルのタンクを使用して達成されます。[12]

溶融金属は加熱されたパイプを通してポンプで送られ、回転式脱ガス処理によって気孔率が低減される。[13]

関連する手順と機械：[引用が必要]

  • StrikoMelter溶解保持炉（850℃、1,560℉）
  • 保温オーブン（約750～850℃、1,380～1,560℉）
  • ギガプレス（DCM）ダイカストマシン
  • クエンチオイルタンク
  • 機械式トリムプレス
  • X線検査装置（多孔性検査）
  • プラズマアークトリミング。
  • ドリルとタップ（機械加工）
  • レーザースキャン（座標測定機、CMM）
  • ファスナー挿入
  • スクラップ金属シュレッダー（アルミニウム切れ端の即時閉ループリサイクル）
  • 真空システム
2台目のテスラカスタマイズIdra OL 6100 CSギガプレスの内部。プラテンと可動圧縮トグルの間にダイカスト金型用の隙間がある。

歴史

テスラ

テスラのシャーシの一部をギガキャスト

2019年、ジェローム・ギレンはテスラ・オートメーションが「おもちゃの車と同じ方法で実物大の車を作る」ための「巨大な、巨大な、巨大な機械」に取り組んでいることを示唆した。 [14]

私たちの巨大な鋳造機では、おもちゃの車が作られるのと同じ方法で、文字通り実物大の車を作ろうとしています。

イーロン・マスク（2021年1月18日）[15]

2020年4月、テスラのCEOであるイーロン・マスクは、テスラモデルYのリアシャーシとクラッシュレールを鋳造するために、世界最大の鋳造機2台を購入したと述べました。 [16] [17] 2021年1月、マスクは、テスラサイバートラックのリアシャーシは、8,000トン力（80,000 kN）を超える鋳造機を使用して生産されると述べました。 [18] [検証が必要]

2021年10月現在、テスラはギガ上海に5台の鋳造機を設置し、フリーモントのテスラ工場に2台、ギガベルリンに2台、ギガテキサスに2台の鋳造機を設置しており、さらに多数のギガプレス機を追加するための基礎工事も進めている。[要出典]

OL 9000 CS（9000トン力）ギガプレスの圧縮プレート。イタリアのIdraオープンハウスツアー（2022年）で撮影。

2022年5月から6月にかけて、イドラ社は9,000トンフォース（88,000 kN）のギガプレスを組み立てていた。[場所？ ] [19] 2023年12月現在、ギガテキサスにはサイバートラックの[アップデート]リアを鋳造するための9,000トンプレスが2台あり、サイバートラックのフロント部分はモデルYのフレーム鋳造と共用されている6,500トンプレスで鋳造されている。テキサスにあるギガプレスは合計で9,000トンプレス2台と小型プレス4台であった。[20]

フリーモント

2020年9月、テスラ工場のダイカストマシン1（DCM1）から完成したテスラモデルYリアメガキャストを取り外した直後のロボット

2020年6月、フリーモントのギガプレスを支援するための基礎工事の許可が発行され[f 1] [f 2]、テスラは2022年7月にダイカストマシン2（DCM2）の準備として建設工事の許可申請を提出しました。[f 3] [f 4] 2020年9月中にDCM1がモデルYの鋳造品の試運転を開始し、DCM2が設置されました。[21]

2021年3月11日、フリーモントのプレス機1台で、溶融アルミニウムが油圧作動油に引火し、火災が発生した。負傷者は報告されていない。[22]

ドイツ

2020年7月時点で、ギガベルリン[アップデート]の計画には、6,100トンの力（60,000 kN）のダイカストマシン8台が含まれていました。[23] [24]（52°23′49″N 13°47′35″E / 52.397°N 13.793°E / 52.397; 13.793 （テスラダイカストマシンビル：ギガプレス用の基礎8基 / 6100トン）に位置します。）

欧州のモデルYには、フロントとリアに鋳造シャーシセクションがあります。[25]最初の2台の欧州製ギガプレス機は、2021年初頭までにギガベルリンに納入される予定でした。[12]

上海

ギガ上海での圧縮プラテン（左下）の荷降ろし（2020年7月）

2020年10月までに、現地で製造されたLK Machinery Impress-Plus DCC6000マシン3台がModel Y生産用の組み立て工程に入っていた。[26]（30°52′19″N 121°46′19″E / 30.872°N 121.772°E / 30.872; 121.772 （テスラダイカストマシン：3台のImpress-Plus DCC6000）に位置している。）2021年10月時点で、5台のマシンが利用可能であった。[27]

テキサス

2021年1月、ギガ・テキサスで3つのギガ・プレスの基礎を準備する建設作業員たち

テスラは、2022年からギガ・テキサスで生産されるテスラ・モデルY向けに、既存の一体型リア鋳造に加えて一体型フロントの採用を開始しました。[28]

2021年1月18日から19日にかけての夜間、テキサス州オースティン近郊のギガテキサス工場で、ギガプレス機3台用のコンクリート基礎が打設された。[29] [30] （30°13′12″N 97°37′01″W / 30.22°N 97.617°W / 30.22; -97.617 （テスラダイカストマシン：ギガプレス機用基礎3つ））

2021年1月21日、ギガプレスの最初の部品が現場に到着し始めた。[31] [32] [33]

2021年2月2日現在[アップデート]、オースティン工場の最初のギガプレス機の主要部品はすべてクレーンで設置された。[34]

2021年4月15日、2台目のギガプレスの部品がギガテキサスに到着し始めた。[35]

グロビテック

LKテクノロジーは、韓国のGlovitech社にImpress-Plus DCC 6000マシン1台を納入し、ベトナムのバクザン省ヴィエットイェン市のヴァンチュン工業団地に設置しました。[36]このマシンは、 5Gモバイル基地局用の大型ファラデーケージ（無線周波数エンクロージャ）の製造に使用されます。 [36]このマシンは2020年12月に納入され、2021年3月に最初の鋳造品を生産しました。[37]

日本

トヨタは2023年6月に電気自動車に大型鋳造技術を採用すると発表した。[38]

日本の自動車部品メーカーであるリョービは、2023年に大型電気自動車の車体部品を鋳造する計画を発表し、車体製造コストを20％削減すると予想している。[39]

ボルボ

2023年11月までに、スロバキアのコシツェにあるボルボの新しい電気自動車工場向けに、9000トンのギガプレス機2台が発注されました。[40]

2.0

2023年9月、テスラは発表予定の「小型車」のアンダーボディ全体を一体鋳造で製造することを検討していると報じられた。これは、既存の大型モデルを一体鋳造するよりも容易な作業である。そのためには、大型のギガプレス機の使用方法、金型設計コストの削減、中空サブフレームの組み込み方法の習得が必要だった。重要なイノベーションには、工業用砂を用いた鋳造プロトタイプを3Dプリンターで製造することが含まれる。[41]

大型の金属鋳造品の製作には150万ドルの費用がかかることがあります。通常、何度も繰り返して修正が必要となり、多大な費用がかかります。[41]

バインダージェットプリンターは、液体バインダーで安定化させた砂の層から、金属を使用する場合の数分の1のコストと時間で鋳型を作製します。鋳型作製後、鋳造時に加えられた砂の部分を取り除くことで中空部分が形成されます。砂型で鋳造された部品は、安全性などの要件を満たすために、異なるアルミニウム合金と鋳造後の処理が必要です。量産鋳造では、引き続き金属鋳型が使用されるでしょう。[41]

ダイカストプレスには16,000トン以上の型締力が必要であり、これは現存するプレスの中でも最大級のものです（ただし、50,000トン程度の鍛造プレスの型締力と比べるとはるかに低い値です）。この圧力のため、砂を用いて中空部を作ることは不可能かもしれません。別の種類のプレスであれば、溶融合金をよりゆっくりと注入することで砂型を使用し、より低速ではあるものの、より高品質の鋳物を製造できます。[41]

2024年5月、テスラは売上と利益の減少を理由に、単一ピース鋳造の計画を保留し、現在のラインナップでは3ピース鋳造を維持すると報じられた。[42]

参考文献

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フリーモントの許可

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ウィキメディア・コモンズには、 Giga Pressに関連するメディアがあります。
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  • 「ギガプレスダイカストマシン」。Idra社製。
  • IdraがIdra OL 5500 CSを発表（ストック映像）。Idraグループ紹介。Idraグループ。2019年6月24日。2020年4月24日閲覧– Youtube経由。IdraがIdra OL 5500 CSを発表…構造部品に最適なダイカストマシン…壮大な構想…最初の生産型Giga Pressが販売開始…未来へようこそ…Giga Pressへようこそ
  • 「IDRAギガプレス #3」（工場組立タイムラプス）。2020年10月 – Youtube経由。
  • イーロン・マスク、ドリュー・バグリノ（2020年9月22日）。モデルYギガキャスティング。2020年年次株主総会およびバッテリーデー（オフセット1:20:53）。Tesla , Inc. – YouTube経由。[イーロン・マスク] フロントボディとリアボディの一体鋳造… 史上最大の鋳造機を導入し、現在は道路を挟んだフリーモント工場で稼働しています… コーティングや熱処理を必要としない高強度鋳造合金を求めたため、独自の合金を使用しました… 「構造バッテリー」と呼んでいるインターフェース… 構造接着剤であり難燃性でもあるフィラーが、セルを上下のシートに効果的に接着します… 2枚のベースシートを備えたハニカムサンドイッチ… [ドリュー・バグリノ] バッテリーパックレベルで、1キロワット時あたりの電力消費量をさらに7%削減します
  • テスラ [@tesla] (2021年2月5日). 「世界最大のダイカストマシン…車両のフロントとリアのアンダーボディをそれぞれ1つの部品で鋳造可能。以前は同じ部位に70個以上の部品が必要だったが、このマシンではさらに削減される」（ツイート） 。 2021年2月5日閲覧– Twitter経由。
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