Công nghệ đúc nguyên khối của Tesla đã tạo nên bước đột phá lớn. Và công nghệ này đã bắt đầu được áp dụng. Model Y do Shanghai Super Factory sản xuất sử dụng công nghệ đúc khuôn tích hợp 2.0. Bằng cách tích hợp nhiều bộ phận thành một bộ phận, hiệu quả sản xuất đã tăng lên đáng kể. So với các phương pháp sản xuất truyền thống, trọng lượng của hệ thống cơ thể có thể giảm hơn 10%.
Điều quan trọng nhất là giảm chi phí. Nhờ tối ưu hóa thiết kế kết cấu, chi phí của hệ thống lắp ráp sàn sau Model Y đã giảm 40% sau khi áp dụng phương pháp đúc khuôn tích hợp.
Musk, “kẻ điên cuồng giảm chi phí”, cuối cùng cũng có được một vũ khí tiện dụng. Công nghệ mới này gần như có thể thay đổi mô hình sản xuất xe điện hiện tại, đồng thời còn cho phép Musk đẩy nhanh mục tiêu giảm một nửa chi phí sản xuất.
Từ giờ trở đi, sản phẩm lớn nhất của Tesla sẽ không còn là ô tô nữa mà là các nhà máy.
Các công ty ô tô khác cũng đang nhanh chóng bắt kịp, bao gồm một số lượng lớn các công ty ô tô truyền thống như Toyota, General Motors và Ford, đã liên tiếp bắt đầu phát triển công nghệ đúc khuôn tích hợp. Một vòng chiến tranh giá cả mới sẽ là điều không thể tránh khỏi.
01. Phá vỡ truyền thống, chu kỳ nghiên cứu và phát triển chỉ kéo dài 18 tháng
Khung gầm ô tô truyền thống thường được tạo thành từ hàng trăm hoặc hàng nghìn bộ phận được hàn lại để tạo thành cấu trúc phía trước và phía sau cùng với cấu trúc ba phần ở giữa.
Công nghệ đúc khuôn tích hợp 2.0 của Tesla là đúc khuôn gần như toàn bộ các bộ phận gầm phức tạp của xe điện thành một khối.
Những lợi ích rất rõ ràng, chẳng hạn như thân máy sẽ ổn định và chắc chắn hơn, đồng thời hiệu suất NVH cũng được cải thiện. Với một máy đúc khuôn, hai đến ba trăm robot trong dây chuyền sản xuất có thể cùng nhau "ngoại tuyến". Điều này một mình có thể tiết kiệm rất nhiều chi phí.
Nguồn: Tesla
Model Y hiện được sản xuất tại Shanghai Gigafactory của Tesla đã áp dụng các công nghệ này để đúc nhanh. Tính năng lớn nhất của nó là tiết kiệm tiền bạc, thời gian và công sức.
Có thể tiết kiệm hơn 10% trọng lượng, giảm 40% chi phí liên quan và hiệu quả sản xuất cũng được cải thiện đáng kể. Vào ngày 6 tháng 9, chiếc xe thứ 2 triệu đã lăn bánh khỏi dây chuyền lắp ráp tại Shanghai Gigafactory của Tesla. Theo các nguồn tin liên quan tại Tesla, lần đầu tiên nhà máy ở Thượng Hải phải mất 33 tháng để hoàn thành mục tiêu "1 triệu xe" và chỉ mất 13 tháng để tăng từ 1 triệu lên 2 triệu .
Nguồn: Tesla
Tính ra, thời gian sản xuất trung bình của mỗi chiếc xe nhanh hơn 2,5 lần!
Phản hồi từ phía người tiêu dùng đồng nghĩa với việc xe được bán với giá rẻ hơn.
Trên thực tế, công nghệ này hiện đang được áp dụng tại các nhà máy ở Thượng Hải, nhưng không phải tất cả. Tại sự kiện Investor Day vào tháng 3 năm nay, Musk đã giới thiệu kế hoạch chuyển đổi nhà máy của Tesla – “Unboxed Assembly Process” (Unboxed Assembly Process). Đây cũng là chìa khóa cho kế hoạch sản xuất hàng chục triệu ô tô điện rẻ hơn trong thập kỷ tới của Tesla mà vẫn có lãi.
Mô hình sản xuất mới này phá vỡ bốn quy trình chính truyền thống của sản xuất ô tô: dập, hàn, sơn và lắp ráp cuối cùng. Các bộ phận của toàn bộ chiếc xe được chia thành 6 mô-đun lớn và mỗi mô-đun được sản xuất riêng biệt.
Sau khi hoàn thành việc sản xuất các mô-đun này, Tesla sẽ lắp ráp toàn bộ thân xe thông qua quy trình dập. Toàn bộ quá trình giống như lắp ráp một chiếc hộp. Tất nhiên, Tesla không coi chiếc xe như một chiếc hộp mà mở hộp ra để lắp ráp nên gọi là “quy trình mở hộp”.
Tesla cho biết thông qua quy trình mới này, nhân sự sản xuất tại nhà máy sẽ giảm 40%, đồng thời không gian và thời gian cần thiết cho sản xuất cũng sẽ giảm 30%. Đồng thời, chi phí lắp ráp có thể giảm xuống còn một nửa so với Model 3 hoặc Model Y hiện tại.
Nguồn: Tesla
Cách đây không lâu, Reuters đưa tin rằng việc đúc khuôn các bộ phận gầm xe là một bước quan trọng trong quá trình phát triển "quá trình mở hộp".
Dựa vào công nghệ này, chu trình nghiên cứu và phát triển ô tô mới của Tesla cũng sẽ được rút ngắn đáng kể. Theo các nguồn tin, Tesla có thể hoàn thành quá trình phát triển một chiếc ô tô từ đầu trong vòng 18-24 tháng, và trước đó, quá trình nghiên cứu và phát triển một chiếc ô tô mới của các hãng ô tô mất nhiều nhất là bảy hoặc tám năm và ít nhất là ba hoặc bốn năm.
Nhiều tên tuổi lớn đã bắt đầu hỗ trợ công nghệ này. Ví dụ, Jean-Philippe Wickler, nhà nghiên cứu tại Đại học Tự do Dortmund ở Đức, nhận xét rằng quy trình mới của Tesla đã cách mạng hóa việc sản xuất mô-đun, loại bỏ quy trình tiêu chuẩn và tạo ra một mô hình làm việc mới.
Martin French, giám đốc công ty tư vấn quản lý Berylls của Đức, cũng cho biết, hệ thống sản xuất được Toyota phát triển và áp dụng trong nhiều thập kỷ đã bị phá bỏ, và quy trình Unbox của Tesla sẽ thay đổi cách sản xuất ô tô.
02. Chi phí quá cao và người dùng có ít lợi ích ngắn hạn.
Lợi ích của công nghệ đúc khuôn tích hợp là hiển nhiên. Nó vừa có thể nâng cao hiệu quả sản xuất, vừa giảm chi phí nhưng không hoàn toàn không có khuyết điểm.
Vấn đề lớn nhất là nó quá đắt.
Chi phí nghiên cứu và phát triển khá cao. Một số chuyên gia đúc cho rằng một khi khuôn thử kim loại lớn được sản xuất, việc điều chỉnh xử lý trong quá trình thiết kế có thể tốn 100.000 USD và tái sản xuất khuôn có thể tốn 1,5 triệu USD. Trừ khi khuôn có thể đáp ứng các yêu cầu thiết kế cùng một lúc, nếu không những điều chỉnh, thay đổi hoặc thậm chí loại bỏ sau đó sẽ là một khoản chi phí rất lớn.
Nói cách khác, các mẫu được đúc khuôn bằng máy tất cả trong một phải là những mẫu phổ biến.
Nguồn: Tesla
Nói chung, toàn bộ quá trình thiết kế một khuôn kim loại lớn có giá khoảng 4 triệu USD và quá trình này thường cần phải lặp lại năm hoặc sáu lần trở lên để đạt được sự hoàn hảo.
Đây cũng là lý do quan trọng tại sao công nghệ đúc khuôn tích hợp tuy tốt nhưng lại chưa được các hãng xe hơi sử dụng rộng rãi.
Nhưng Tesla đã nghĩ ra cách giải quyết vấn đề này ngay từ đầu—bằng cách sử dụng in 3D.
Reuters đưa tin, để đúc toàn bộ phần dưới của thân xe, Musk đã tìm đến một công ty sử dụng máy in 3D để chế tạo khuôn thử nghiệm bằng cát công nghiệp.
Nói một cách đơn giản, máy in 3D được sử dụng để phủ chất kết dính lỏng lên một lớp cát mỏng, sau đó từng lớp một để tạo ra một khuôn có thể dùng để đúc hợp kim nóng chảy.
Các nguồn tin cho biết chi phí cho quá trình xác minh thiết kế đúc cát là thấp nhất trong số tất cả các giải pháp hiện nay, chỉ bằng 3% so với nguyên mẫu kim loại.
Đồng thời, một lợi ích khác của in 3D là nó có thể tiết kiệm thời gian phát triển. Theo Reuters, nhờ sử dụng thiết bị của các công ty như in 3D, một nguyên mẫu mới có thể được in lại sau vài giờ nên Tesla có thể điều chỉnh nhiều lần theo nhu cầu thiết kế.
Về mặt thời gian, chu trình xác minh thiết kế sử dụng phương pháp đúc cát chỉ mất từ 2 đến 3 tháng, trong khi nguyên mẫu khuôn kim loại mất nửa năm đến một năm.
Sau khi giải quyết xong các vấn đề về chi phí trả trước và thời gian, đã đến lúc xem xét hoạt động thực tế.
Để đạt được khả năng đúc khuôn cho các bộ phận thân xe lớn, Tesla cần một máy đúc khuôn lớn hơn. Một số kỹ sư ngành đúc cho biết diện tích đúc càng lớn thì yêu cầu lực kẹp càng cao. Để đạt được khả năng đúc tích hợp cho toàn bộ phần đáy thân máy, lực kẹp cần đạt mức 16.000 tấn, máy rất lớn, đồng nghĩa với việc cần có không gian nhà xưởng lớn hơn và tốn nhiều tiền hơn.
Máy đúc khuôn tích hợp của Tesla hiện đang được sử dụng cho Model Y có lực kẹp 6.000 tấn. Máy đúc khuôn có lực kẹp lớn nhất là máy đúc khuôn 9.000 tấn được chế tạo đặc biệt để sản xuất Cybertruck.
Nguồn: IDRA
Tất nhiên, trên là những vấn đề mà phía sản xuất gặp phải. Về mặt hậu mãi thì điều đó rất rõ ràng - chi phí bảo trì cũng rất cao.
Đặc biệt sau khi va chạm hoặc trầy xước, việc sửa chữa đòi hỏi phải thay thế toàn bộ bộ phận, điều này cuối cùng dẫn đến chi phí sửa chữa và phí bảo hiểm tăng lên. Vì vậy, nó giống thành phần "giao dịch một lần" hơn. Một khi bị trầy xước sẽ có nguy cơ bị “đổi xe”.
03, không phải thuốc chữa bách bệnh
Ngay cả khi gặp vấn đề lớn về chi phí và hậu mãi, đối với các công ty ô tô, một khi tiến hành sản xuất quy mô lớn, ưu điểm của nó vượt xa những nhược điểm.
Công nghệ đúc khuôn tích hợp, nguyên lý cơ bản là nung nóng và nấu chảy kim loại thành trạng thái lỏng, sau đó ép và đổ vào khuôn. Sau khi làm mát, nó được hình thành và thu được các bộ phận đáp ứng yêu cầu. Trước đó, Ford F150 được sản xuất bằng công nghệ đúc khuôn tích hợp.
Nhưng chính Tesla mới thực sự đưa công nghệ này ra thị trường và khiến nó trở nên phổ biến. Hơn nữa, Tesla cũng đã thực hiện rất nhiều đổi mới trong đó, đây cũng là đóng góp của hãng cho ngành công nghiệp ô tô và đưa ra hướng phát triển cho việc sản xuất xe sử dụng năng lượng mới.
Cách đây không lâu, ngay cả Toyota cứng đầu cũng tiết lộ công nghệ đúc khuôn tích hợp thân xe mà hãng đã phát triển. Chỉ mất ba phút để hoàn thành việc đúc và sản xuất một phần ba thân máy.
Toyota cho biết công nghệ này được thiết kế để giảm hơn nữa quy trình và chi phí sản xuất, từ đó tăng lợi nhuận trong lĩnh vực xe điện và bắt kịp Tesla. Dự kiến, các loại xe điện thuần túy ra mắt thị trường vào năm 2026 sẽ áp dụng công nghệ này.
Toyota cho biết sau khi áp dụng quy trình đúc nguyên khối, phần thân sau chỉ cần một bộ phận duy nhất và một quy trình đơn giản, trong khi trước đó cần khoảng 86 bộ phận khác nhau và được lắp ráp thông qua 33 quy trình độc lập. Chuỗi quy trình phức tạp này mất vài giờ để hoàn thành.
Nguồn: Toyota
So với quy trình sản xuất truyền thống, quy trình đúc nguyên khối của Toyota đã được cải tiến đáng kể nhưng vẫn tụt hậu so với Tesla.
Ngoài ra, khi Tesla đưa công nghệ đúc khuôn tích hợp vào nước này, các thế lực mới như Lideal và Xpeng, cũng như các thương hiệu truyền thống như Great Wall và Mercedes-Benz, cũng đã bắt đầu theo đuổi công nghệ này. Theo tính toán của Bank of China Securities, thị trường đúc khuôn tích hợp sẽ đạt 22 tỷ nhân dân tệ vào năm 2025, với tốc độ tăng trưởng kép trong 4 năm là 133%.
Có thể nói, ưu điểm và nhược điểm của công nghệ đúc khuôn tích hợp là rõ ràng và việc sử dụng nó cũng có những ưu và nhược điểm. Ví dụ, nó không chỉ có thể giảm chi phí mà còn cải thiện sự an toàn của phương tiện trong các vụ tai nạn va chạm.
Nhưng điều này cũng làm tăng chi phí bảo trì sau này. Sự cố "phí bảo trì cao ngất trời" trước đây của Tesla Model Y, là do các bộ phận đúc khuôn tích hợp bị hỏng.
Có thể thấy trước rằng để giảm chi phí, việc các hãng ô tô sử dụng công nghệ đúc khuôn tích hợp sẽ là một xu hướng không thể đảo ngược. Nhưng trong các ứng dụng thực tế, đúc khuôn tích hợp không phải là thuốc chữa bách bệnh. Suy cho cùng, chỉ có thứ phù hợp với bạn mới là tốt nhất.