Por qué integrado Fundición a presión es una tendencia de desarrollo

Fuerza motriz 1: Reducción de peso

En el contexto del doble fondo de carbono, el aligeramiento es una tendencia importante en la industria del automóvil. Según datos de la Asociación Internacional del Aluminio, en los vehículos de combustible existe una correlación positiva entre peso y consumo. Cada reducción de 100 kg en el peso del vehículo puede ahorrar aproximadamente 0,6 l de combustible cada cien kilómetros y reducir las emisiones de CO2 entre 800 y 900 g. En el caso de los vehículos eléctricos, el peso está positivamente correlacionado con el consumo de energía. Si el peso del vehículo disminuye en 10 kg, la autonomía de un vehículo eléctrico puro puede aumentar en 2,5 km.

Las aleaciones de aluminio presentan una excelente relación coste-eficacia global y son los materiales preferidos para el aligeramiento de vehículos. Las aleaciones de aluminio representan 64% del mercado de materiales ligeros, lo que las convierte en el material ligero más importante en la actualidad.

La aplicación de la fundición a presión contribuye al aligeramiento. Por ejemplo, el conjunto del piso trasero del Modelo Y de Tesla, fabricado mediante fundición a presión integrada, redujo su peso en 30%. A medida que avance la tecnología de fundición a presión integrada, se espera que aumente gradualmente la aplicación de la fundición a presión de aleaciones de aluminio en los componentes estructurales de la carrocería y el chasis, así como en las carcasas de las baterías, aumentando así el valor de la fundición a presión de aleaciones de aluminio por vehículo.

Motor 2: Mejora de la eficiencia

En comparación con los procesos de producción existentes, los fundición a presión aumenta la eficacia de la producción simplificando los procesos de producción y mejorando los tiempos de ciclo. Las grandes máquinas de fundición a presión pueden completar un proceso de fundición en menos de dos minutos, con un tiempo de ciclo de 80-90 segundos. Esto permite producir entre 40 y 45 piezas fundidas por hora y hasta 1.000 piezas fundidas al día. En cambio, los procesos tradicionales de estampación y soldadura de 70 piezas para ensamblar un componente requerirían al menos dos horas, lo que exigiría múltiples líneas paralelas para cumplir los ritmos de producción.

Motor 3: Reducción de costes

El uso pionero por parte de Tesla de la fundición a presión integrada para el ensamblaje del piso trasero redujo los costes de fabricación en 40%. Esta reducción de costes se debe principalmente a:

• Reducción de los costes de producción: La fundición a presión integrada consolida múltiples componentes en uno solo, eliminando la necesidad de numerosos moldes y equipos periféricos en los procesos de producción tradicionales.
• Reducción de los costes del suelo: Una gran máquina de fundición a presión ocupa sólo 100 metros cuadrados, lo que supone una reducción de 30% en la superficie de la fábrica tras la adopción por Tesla de grandes máquinas de fundición a presión.
• Reducción de los costes laborales: Una fábrica típica de soldadura requiere entre 200 y 300 trabajadores en línea, mientras que la fundición a presión integrada puede reducir esta cifra a una décima parte de la plantilla original.

Obstáculos tecnológicos a la fundición inyectada integrada

1. 2. Material: Aleaciones de aluminio tratables térmicamente

La fundición a presión integrada se basa en materiales de aleación de aluminio tratables térmicamente. Esto se debe a que los componentes de fundición a presión integrada tienen áreas de proyección relativamente grandes, formadas por numerosas piezas pequeñas integradas en un único componente de gran tamaño. El tratamiento térmico es un medio eficaz para garantizar las propiedades mecánicas de los componentes de fundición a presión. Sin embargo, el tratamiento térmico puede provocar deformaciones dimensionales y defectos superficiales en los componentes de automoción, lo que supone importantes riesgos de coste para los grandes componentes integrados. Por lo tanto, se espera que los materiales no tratables térmicamente sean la mejor opción para la aplicación de la tecnología de fundición a presión integrada.

2. Equipamiento: Grandes máquinas de fundición a presión

La fundición a presión integrada plantea grandes exigencias a las fuerzas de sujeción de las máquinas de fundición a presión. Las máquinas de fundición a presión diseñadas a medida implican barreras tecnológicas en el diseño y el desarrollo, así como gastos de capital relativamente elevados. La fundición a presión integrada de Tesla fundición a presión Giga Press, fue diseñada conjuntamente por Tesla y el fabricante de máquinas de fundición a presión IDRA Group, lo que supuso una gran implicación en el diseño y la fabricación de hardware y software. Además de las barreras tecnológicas del diseño a medida y el desarrollo de máquinas de fundición a presión, el elevado precio de las máquinas de fundición a presión integradas requiere economías de escala de la producción a gran escala para amortizar los costes integrales de las máquinas de fundición a presión y los moldes.

3. Producción: Procesos y moldes

• Barreras del proceso de fundición a presión: Los procesos de producción afectan al rendimiento de los productos. Dado que la tecnología de fundición a presión integrada aún se encuentra en sus primeras fases, los fabricantes de piezas de fundición a presión necesitan una gran experiencia y acumulación tecnológica en los procesos de producción para garantizar un alto rendimiento durante la producción en serie.
• Obstáculos a la producción de moldes grandes: Integrado fundición a presión Las piezas tienen estructuras complejas, costes de fabricación elevados y ciclos de preparación largos, lo que impone mayores exigencias a la producción de moldes de fundición a presión. Algunos fabricantes de fundición a presión de primer nivel carecen de capacidad para diseñar de forma independiente moldes de gran tamaño.