4 Min

GIGAPRESS

4 Min

86 Views

10 Feb 2024

Witcha Khrueata

Gigapress หรือ High pressure die casting machine เป็นเครื่องหล่อโลหะด้วยการฉีดโลหะหลอมละลายเข้าแม่พิมพ์ด้วยแรงดันสูง ผลิตโดยบริษัท IDRA ของ Italy ที่ก่อตั้งเมื่อปี 1946 และมีประสบการณ์มากในการผลิตเครื่องหล่อโลหะแรงดันสูง die casting machine โดยมีบริษัท LK Technology ของ ฮ่องกง เป็นบริษัทแม่ที่ทำเครื่องหล่อโลหะเหมือนกัน

Tesla เป็นบริษัทแรกที่นำเทคโนโลยี Gigacasting มาใช้ในการผลิตรถยนต์ โดยเริ่มต้นด้วยการสั่งทำ Gigapress สำหรับผลิตแซสซีของรถรุ่น Model Y จาก IDRA เป็นแบบพิเศษเฉพาะของ Tesla และเริ่มใช้เทคโนโลยีนี้ในการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างหลักของรถยนต์ Model Y ในปี 2020

โครงสร้างรถยนต์ของไฟฟ้า

โครงสร้างของรถยนต์เป็นส่วนที่ต้องการความแข็งแรงสูงเพื่อความปลอดภัย โดยโครงสร้างรถ Tesla ประกอบไปด้วย 2 ส่วนคือ

1. ตัวถัง Body เป็นส่วนโครงสร้างส่วนบนทั้งหมดของรถยนต์

2. แชสซี Chassis เป็นส่วนตัวถังรถด้านล่างซึ่งเป็นโครงสร้างที่สำคัญที่สุดของตัวรถ เหมือนเป็นกระดูกสันหลังของรถ ต้องมีความแข็งแรงสูง เพราะต้องเชื่อมต่อกับระบบส่งกำลัง ช่วงล่างและล้อ เอาไว้ด้วยกัน เพื่อรับน้ำหนักทั้งหมดของรถและลดแรงสั่นสะเทือนจากการเคลื่อนที่บนพื้นถนน

เนื่องจาก Tesla ประสบปัญหาเรื่องการผลิตรถ เพราะการที่ใช้เทคนิคการประกอบซับซ้อนเกินไป ทำให้เห็น รอยต่อที่ปรากฏบนตัวรถ และจากสายการผลิตของโรงงาน GIGAFACTORY ที่ใช้หุ่นยนต์จำนวนมาก ทำหน้าที่ในการ เชื่อม(WELDING) การตอกหมุด(RIVETING) และใช้ กาวประสาน (ADHESIVE BONDING) ซึ่งแต่ละกระบวนการจะใช้วัสดุต่างชนิดกัน ในการประกอบจึงมีโอกาสที่จะเกิดความคลาดเคลื่อนของชิ้นงานค่อนข้างมาก Tesla แก้ปัญหาจากเดิมที่การประกอบรถแบบ UNIBODY (ยูนิบอดี) โดยใช้การเชื่อม ยิงหมุด และทากาว แผ่นโลหะเพื่อใช้เป็นจุดยึดสำหรับระบบช่วงล่าง และมอเตอร์ไฟฟ้า เปลี่ยนเป็นโครงสร้างแบบอลูมินัมปั๊มขึ้นรูปขนาดใหญ่ชิ้นเดียว จากเครื่อง GIGA PRESS ทำให้โครงสร้างใหม่ Tesla แข็งแรงขึ้นและลดชิ้นส่วนลงได้ 370 ชิ้น ลดมวลรวมของรถได้ 10% ส่งผลให้รถเบาขึ้นและช่วยให้รถวิ่งได้ไกลขึ้น 14%

การทำงานของ Gigapress

เครื่องจักร Gigapress ผลิต TESLA MODEL Y ด้วยวิธีการเดียวกันกับที่ใช้กับผลิตรถของเล่นโลหะ เครื่องจักรนี้มีขนาดยาว 19.5 เมตร สูง 5.9 เมตร และกว้าง 5.3 เมตร หลักการทำงานของเครื่อง GIGA PRESS คือ การอัดขึ้นรูปอลูมินัมอัลลอยหลอมเหลวด้วยแรงดันสูง (HIGH PRESSURE DIE CASTING) เข้าไปในแม่พิมพ์เหล็ก เพื่อให้ได้รูปทรงตามต้องการ โดยอลูมินัมอัลลอยที่ใช้ คือ เกรด AA386 ซึ่งเป็นอัลลอยที่คิดค้นขึ้นโดยนักโลหะวิทยาของTESLA ร่วมกับทีมของ SPACE X โดยมีส่วนผสมของอลูมินัม 89.5 % และซิลิคอน 8.5 % ส่วนที่เหลือ คือ ธาตุอื่นๆ และอลูมินัมอัลลอย เกรด AA386 นี้จะมีคุณสมบัติด้านการไหลที่เหมาะสมกับงานหล่อโลหะขนาดใหญ่ และสามารถทำการเชื่อมซ่อมได้หากเกิดรอยร้าว

ในการผลิตอลูมินัมอัลลอย จะถูกนำไปให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิ 850 องศาเซลเซียส จนหลอมละลาย และนำไปพักไว้ที่ในเตาอุ่นที่มีอุณหภูมิ 750-850 องศาเซลเซียส ในเตาไฟฟ้าที่มีกำลัง 400 กิโลวัตต์ ภายใต้บรรยากาศที่เต็มไปด้วยไนโตรเจน เพื่อป้องกันการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่เกิดจากการรวมตัวกันของออกซิเจนกับสารอื่น

ก่อนที่จะทำการฉีดอลูมินัมอัลลอยเหลวเข้าไปในแม่พิมพ์ แม่พิมพ์จะได้รับการพ่นเคลือบด้วยสารหล่อลื่นที่มาจากน้ำมันถั่วเหลือง เพื่อป้องกันชิ้นงานติดกับแม่พิมพ์ ก่อนจะประกบแม่พิมพ์เข้าด้วยกัน พร้อมทำการดูดอากาศออกจากแม่พิมพ์ให้เกิดสุญญากาศ และเริ่มฉีดน้ำอลูมินัมอัลลอยอัดเข้าไปในแม่พิมพ์จนเต็มด้วยความเร็วสูง จากนั้นรอจนกระทั่งอุณหภูมิของชิ้นงานลดลงจาก 750 องศาเซลเซียส จนเหลือ 400 องศาเซลเซียส ซึ่งจะใช้เวลา 80-90 วินาที แล้วเปิดแม่พิมพ์ แขนกลจะทำการหยิบชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ และนำไปลดอุณหภูมิอ่างของเหลว เพื่อให้ลดอุณหภูมิเหลือราวๆ 50 องศาเซลเซียส ก่อนจะนำไปตัดแต่งให้เรียบร้อย และนำชิ้นงานแล้วเข้าสู่กระบวนการตรวจสอบคุณภาพ เพื่อให้พร้อมกับการนำไปใช้ในขั้นตอนต่อไป

ประโยชน์ของเทคโนโลยี Gigapress

1. ผลิตได้รวดเร็วขึ้น เดิมการผลิตแซสซีแต่ละชิ้นของ Tesla จะใช้หุ่นยนต์จำนวนมาก ตัดและขึ้นรูปชิ้นส่วน เป็นจำนวนหลายชิ้น แล้วนำทุกชิ้นเชื่อมเข้าด้วยกันจนกลายเป็นแซสซีหนึ่งชิ้น ซึ่งต้องผ่าน สายการผลิตขนาดใหญ่ ที่ซับซ้อน และใช้เวลามาก แต่ Gigapress ทำให้ Tesla สามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตแซสซีได้เร็วขึ้น ด้วยการหล่อแซสซีขึ้นเป็นชิ้นเดียว ทำให้ผลิตแซสซี โดยใช้เวลาผลิตเพียงแค่ชิ้นละ หนึ่งนาทีครึ่ง

2. ปรับปรุงคุณภาพดีขึ้น การหล่อแซสซีขึ้นเป็นชิ้นเดียว ทำให้รถมีโครงสร้างที่แข็งแรงขึ้นและมีน้ำหนักเบาลง ช่วยให้รถวิ่งได้ไกลขึ้น และช่วยลดความผิดพลาดและความคลาดเคลื่อนจากการผลิตชิ้นส่วนจำนวนมากที่ต้องนำแต่ละชิ้นเข้ามาเชื่อมต่อกัน

3.ลดต้นทุนการผลิต ถึงแม้ว่าเครื่อง Gigapress จะมีราคาสูง แต่ก็ช่วยลดต้นทุนการผลิตรถยนต์ไฟฟ้าของ Tesla ลงมากเนื่องจากไม่จำเป็นต้องเชื่อมชิ้นส่วนย่อยเข้าด้วยกันตัวอย่างเช่น Gigapress หนึ่ง เครื่องช่วยลดหุ่นยนต์ที่ใช้ในการผลิตแบบเดิมลงถึง 30% หรือ 300 ตัว และลดขนาดของพื้นที่ที่ต้องใช้ในการผลิตลงได้อีก 30 %

ที่ไหนมีเครื่อง GigaPress บ้าง