Bilindustrien er i ferd med å bli elektrisk. Ny drivlinje krever andre produksjonsmetoder. Ikke bare fordi bilene nå må designes rundt et stort batteri, men også fordi elbiler generelt er dyrere å bygge enn de tradisjonelle.
Én metode å få ned kostnadene på, er å kombinere flere chassisdeler gjennom støping. Det kan forenkle kontruksjonen ved å sløyfe hundrevis av deler. Produksjonstiden og prisen går ned.
Blant bilprodusentene har Tesla tatt lederrollen med slike produksjonsprosesser. Nå kommer industrien etter. Volvo er den første av de tradisjonelle bilprodusentene som kunngjør at de satser på slik produksjon.
Mega casting
Støping av store deler, kalt «mega casting», skal tas i bruk på en kommende elbil fra svenskene. Hvilken modell det er snakk om, vil ikke Volvo fortelle oss, annet enn at det er snakk om en bil i neste generasjon.
Formstøping av store chassisdeler krever en stor formstøpingsmaskin som kan presse med trykk på flere tusen tonn. Her sprøytes en flytende aluminiumslegering inn i en form som så presses sammen. Prosessen tar rundt to minutter.
Legeringene inneholder silisium, jern og magnesium, og forholdet mellom disse bestemmer hvilke egenskaper sluttproduktet får. Vil man for eksempel ha en legering som skal deformeres under kollisjon, må man bruke mer magnesium. Legeringene utvikles av bilprodusentene selv.
Støper gulvet
Volvo støper bakre del av gulvet, altså delen av chassiset hvor baksetet er montert og som inkluderer hjulhus og lengdedragere.
I prinsippet kunne hele bakparten vært formstøpt, men ettersom det her er snakk om å produsere en plattform som skal benyttes av flere kommende elbiler, må Volvo ha fleksibilitet til å bruke samme del på flere biler.
Om hele bakre del ble støpt, hadde det lagt begrensninger på hvordan de kunne skalert ulike varianter på plattformen.
I tillegg ønsker de å fremdeles kunne bytte ut enkeltdeler i bakenden i tilfelle kollisjoner.
100 deler erstattes med én
– I vårt tilfelle snakker vi om omtrent 100 artikler som vi erstatter med én, sier Mikael Fermér, som er løsningsarkitekt for kjøretøyplattformer i Volvo, til TU.
Volvo bygger nå et støperi ved sin fabrikk i Torslanda. Her skal de ta inn aluminium i fast form, men de har også ambisjoner om å ta i bruk resirkulert aluminium på sikt.
– Det fine er at når materialene kommer inn, så smelter vi det og støper gulvet. Alt vi klipper vekk, går tilbake i gryten. I prinsippet har vi 100 prosent materialutnyttelse, sier Fermér.
Det er bra for miljøet, forklarer han. Sammenlignet med å bruke stål reduserer de CO2-utslippet med rundt 35 prosent. Dessuten: Én stor aluminiumskomponent er mye enklere å resirkulere. I teorien kan den hives rett i smeltedigelen og gå inn i ny produksjon.
Kan gi store besparelser
Det kan potensielt også være betydelig billigere å produsere biler på denne måten. Sammenlignet med et stålgulv er kostnaden på et mega casting-gulv omtrent den samme, men sammenlignet med et blandet stål- og aluminiumsgulv er det en betydelig besparelse.
Det er ikke så enkelt som bare å sveise ulike metaller sammen. Vanligvis limes de, eller det brukes et bimetallisk overgangsmateriale. Det er tid- og kostnadskrevende.
Ut over dette kommer en åpenbar besparelse i logistikk når fabrikken kan kutte hundre deler. Bilen blir enklere å bygge.
Selv om Volvo starter med én del nå, ser de allerede på fremtidige muligheter. For eksempel er midten av en elbil i dag stort sett bare et batteri, og det er ikke sikkert det er så mye å hente der.
– Det neste skulle være fronten, i så fall. Men det viktige er at for å få en god businesscase må du ha mange artikler og funksjoner integrert i én artikkel. Det er da du kan få en bra kostnad.
I USA kvitter Hertz seg med én av tre elbiler. I Norge skal Hertz være helelektriske neste år
Gir stor fleksibilitet
Det mest spennende med å gå for mega casting er designfleksibiliteten, mener Fermér. På en vanlig bilplattform er det på forhånd bestemt hvordan den skal skaleres, altså bilens lengde, bredde og høyde. Det vil alltid gi kompromisser.
– Om du tenker deg at vi vil produsere en liten B-segmentbil, uten motor bak og en enkel torsjonsbjelke, da kan du lage et gulv som du støper i ett stykke, helt optimalisert for den bilen. I andre enden lager du en sjuseters bil med bakhjulstyring, aktive dempere og stor elmotor, da støper du et gulv for den. Disse to har i prinsippet ingenting felles, og skulle du forsøkt å lage dem på en felles plattform, hadde det i praksis ikke gått. Du måtte ofret utrolig mye. Men det er akkurat dette du kan gjøre. Du kan skreddersy gulvet for produktet på en helt annen måte, sier han.
En annen fordel han trekker frem, er at det er mulig å gjøre endringer i den støpte delen relativt ofte. Pressen må justeres for hver 100.000 støp, noe som gir mulighet for å gjøre finjusteringer – eller større endringer om det skulle være behov for det, for eksempel i forbindelse med teknologiskifte.
På en tradisjonell bilplattform er det i praksis umulig i dag. I det øyeblikket en ny plattform er i produksjon, begynner klokken å tikke – og den eldes, forklarer Fermér.
Tesla er førende
Teslas støpepresser er av typen Giga Press, levert av italienske Idra, som så langt er de eneste som produserer slike maskiner til bilindustri. Hvem som skal levere Volvos presser, er ikke avklart. Det er flere aktører i støperiindustrien som utvikler tilsvarende løsninger, særlig i Kina.
Ettersom Volvo har kinesiske eiere, er det ikke utenkelig at de vil få sine presser levert av en kinesisk aktør. Så vidt vi forstår er Idra også en høyaktuell leverandør for Volvo.
Fermér sier at de ikke har bestemt seg for hvilken leverandør de vil velge, men pressen skal kunne støpe med en kraft på 7000 til 8000 tonn.
Tesla begynte som første bilprodusent med denne produksjonsmetoden i 2020, da bakre del av deres Model Y ble formstøpt. I dag formstøpes også fremre del. Så vidt vi vet er Tesla fremdeles den eneste bilprodusenten som bruker dette i sin produksjon.
Fermér ønsker ikke å spekulere i hvilke planer eller ambisjoner Tesla har, men bemerker at de er i bresjen her.
Mange, inkludert Volvo, har innført støpte deler i liten skala. Dette har vært kjøpt av eksterne leverandører. At det nå finnes maskiner av en sånn størrelse at det er mulig å støpe store deler, gjør at det er naturlig å bevege seg i denne retningen. Men skiftet til elbiler driver også frem nye teknologisteg.
– Med en tradisjonell plattform er det vanskelig å korrigere. Når du støper har du mye mer fleksibilitet til å tilpasse deg ny teknologi. Vi vet ikke helt hvilken type bil som gjelder i fremtiden, og da gjelder det å ha en agil plattform, sier Fermér.
Kan ikke uten videre gå inn i eksisterende modeller
Når mega casting har så store fordeler, skulle man kanskje tro at bilprodusentene ringer ned de som lager støpemaskinene for å legge inn ordre. Helt slik er det likevel ikke.
Det er ikke tilfeldig at Volvo planlegger produksjonsmetoden i en fremtidig modell. Mega casting krever en stor endring av produksjonslinjen og kan ikke uten videre settes inn i eksisterende produksjon.
Støping av så store chassisdeler er også resultatet av ganske fersk produksjonsutvikling. Bilindustrien er konservativ og kan ikke uten videre kaste seg rundt. En stor støpemaskin erstatter mange årsverk i en fabrikk, og det vil være et spørsmål om hvor alle fabrikkarbeiderne som gjøres overflødige, skal plasseres.
Om for eksempel Volkswagen har 1500 fabrikkarbeidere som jobber på en produksjonslinje, vil det være et spørsmål om hvor disse skal gjøres av mens linjen bygges om, og ikke minst hvor de trolig flere hundre overflødige arbeiderne skal plasseres når linjen er i drift igjen.
Volkswagen vil ha ned produksjonstiden
Særlig tyske bilprodusenter skal ha uttrykt skepsis mot å ta i bruk produksjonsmetoden. Dette er sannsynligvis i endring. Når Volkswagen har ambisjoner om å kutte kraftig ned på produksjonstiden, er det sannsynlig at de har mega casting i tankene.
Volkswagen-leder Herbert Diess har vært tydelig på at det er en stor utfordring for dem at Tesla bruker 10 timer på å bygge en bil, mens Volkswagen bruker 30 timer på å produsere en ID.3.
Idras Giga Press er sannsynligvis en viktig årsak til at Tesla bruker så kort tid. Det er også trolig en viktig årsak til at Tesla har industriledende fortjeneste på nær 30 prosent på bilene sine.
Industrien beveger seg mot større støp
Idra lanserte sin første Giga Press i 2020, som den første støpepressen av sitt slag.
TU har vært i kontakt med Idra, som forteller at de i dag har mange bestillinger fra forskjellige bilprodusenter, ikke bare i Europa.
– Bilindustrien beveger seg i den retningen, forteller en Idra-representant som ikke ønsker å bli navngitt.
Denne måten å produsere biler på, og den typen plattform det legger til rette for, har kommet for å bli, mener han.
Han sier at de til nå har solgt 22 maskiner, men ønsker ikke å fortelle hvilke kunder de har.
Det er imidlertid kjent fra før at Tesla har kjøpt sine støpepresser fra Idra og at de har bestilt eller fått levert minst 12 slike maskiner til sammen.
Idras presser har en leveringstid på rundt 12 måneder fra bestilling. Om det er herfra Volvo velger å bestille, vil det trolig være snakk om å starte produksjon tidlig neste år.
Investorer låner 50 milliarder til svensk batterisatsing: – Utrolig imponerende
