Termín megacasting popisuje výrobní proces, při němž se tlakovým litím vyrábějí velké strukturální části podvozků vozidel. Jaké příležitosti a překážky (zejména z hlediska nákladů na opravy) přináší, s tím vás seznámí specialista Andrew Marsh.
Mezi jednotlivými týmy, které se podílejí na konstrukci vozidel, vždycky panuje určité napětí: Průmysloví designéři prezentují vizi, vývojářská komunita je v pokušení vrátit ji do tvaru, o kterém ví, že již funguje ve stávajících produktech… Výrobní technici pak požadují maximální jednoduchost s minimem dílů. Je samozřejmé, že jen zřídka výrobek snadno splní všechny požadavky, takže umění dosáhnout kýženého výsledku spočívá ve spolupráci.
Velké odlitky
Před více než dvěma desetiletími se v jinak ocelových karoseriích objevily první tenkostěnné tlakově lité komponenty z hliníkové slitiny. Úkol vyrobit takové odlitky a následně zajistit konzistenci výroby, stejně jako splnit požadavky na funkčnost, není snadný. Příkladem dílu, který nabízel významnou úsporu hmotnosti (cca 1,3 kg na součást) ve srovnání s funkčním ekvivalentem vyrobeným z oceli, bylo horní uložení předních tlumičů (viz obr. 1, světle zelená barva).
Odlitky jsou v tomto případě připevněny k okolním plechovým panelům kombinovanou technologií lepení a nýtování, popř. šroubování (nýtování a šroubování slouží hlavně ke spojení sestavy během vytvrzování lepidla). V případě nárazu se odlitek sice poddá, ale odlišným způsobem než okolní díly z oceli – ty jsou hlavním prostředkem pohlcení energie nárazu. Podobné příklady komponent vyrobených z hliníkové slitiny najdete i v zadní části dalších vozidel, například u uložení zadní nápravy.
Výhody použití hliníkových dílů
Rozhodnutí o použití hliníkových odlitků je vždy výsledem kalkulace založené na vstupní výrobní investici, době výrobního cyklu a ceně za kus. Samozřejmě platí, že čím exotičtější součástka, tím vyšší jednotková cena. Pokud se vrátíme k příkladu horního uložení předních tlumičů, hlavní výhody jsou následující:
1. Jde o jediný díl (na rozdíl od svařence v případě ekvivalentu ze železa).
2. Všechny požadované otvory pro další periferie jsou integrovány.
3. Kumulativní montážní tolerance během výroby se snadněji kontroluje.
Stručně řečeno, použití tlakových odlitků přináší výhody. Ovšem co kdyby ten nápad byl ještě větší? A to doslova…
Tesla Model Y
Tím doslova máme na mysli zhotovení větších celků v rámci karoserie z tlakových odlitků. Jeden z prvních příkladů takové konstrukce najdete v automobilu Tesla Model Y. První fází použití větších celků karoserie vyrobených z hliníkové slitiny v tesle byl zadní modul, který integroval zadní nosníky podvozku, dva příčníky a vnitřní podběhy zadních kol (na obr. 2 stříbrná část). Všimněte si přední části odlitku s připojením k ocelovým prahovým panelům.
Tento monoblok nahradil kombinaci výlisků a odlitků poprvé na Modelu 3, aby se zkrátila doba montáže a také se dosáhlo určité úspory hmotnosti. Komponenta byla vyrobena jako jedno- nebo dvoudílná sestava s příslušnými instrukcemi pro opravu po havárii.
Výroba takového odlitku představovala určité výzvy: zatékání taveniny během procesu odlévání muselo zajistit správnou krystalickou strukturu slitiny – byl tedy zapotřebí obrovský tlak, aby se zajistilo, že roztavený kov proteče celou formou včas před poklesem teploty.
Krok č. 2
Pilotní zkoušky dalšího kroku probíhaly v montážním závodě automobilky Tesla v Austinu v Texasu. Na základě zkušeností s vývojem a výrobou první generace odlitku tým konstruktérů spolupracoval s dodavatelem na vývoji odlitků s proměnným tepelným zpracováním (řízená proměnná teplota tuhnutí jednotlivých částí odlitku během odlévání). To umožnilo integraci deformačních prvků zadní části podvozku a předního příčníku (obr. 3).
Dosáhnout takových vlastností na zadní straně bylo ambiciózní, ale udělat to pro přední část?
Další příklady a cybertruck
Technologie předního modulu byla vyvinuta pro Model S II a Model X II, které se zpočátku prodávaly pouze v USA. Záměrem bylo snížit počet součástí, snížit hmotnost a posunout technologické hranice.
Automobilka Tesla však nebyla jediná, kdo se při konstrukci karoserií vydal tímto směrem. Například značka BMW na této technologii pracovala již před téměř třemi desetiletími, ale i když se podařilo zkonstruovat komponenty tak, aby vykazovaly požadované vlastnosti – progresivní deformaci po délce dílu –, skutečným problémem byla stálost a opakovatelnost výrobního procesu. Některé odlitky by se nechovaly tak, jak bylo zamýšleno.
Dalším příkladem je Porsche, kde jsou u modelů 981 Boxster/Cayman a 991 použity přední a zadní submoduly z hliníkové slitiny spojené s centrální ocelovou strukturou, což umožňuje výměnu každého modulu nebo lokalizovanou opravu v závislosti na rozsahu poškození.
Tesla Cybertruck (v tuto chvíli vozidlo není určeno pro Evropu, protože nesplňuje prvky evropského typového schválení celého vozidla) přebírá již popsané konstrukce a dále je rozšiřuje. Kromě povrchových panelů z nerezové oceli, konstrukcí dveří a víka zavazadlového prostoru jsou zde dva opravdu obrovské tlakové odlitky.
Stále větší tlakové licí stroje a selektivně chlazené nástroje sice na jednu stranu umožňují výrobu větších konstrukčních celků, to však také znamená, že není možné se odchýlit od procesu opravy předepsaného výrobcem.
Obr. 6 a 7: Tesla Cybertruck, jak vypadá zespodu a ve formě „rozpadu“ na součásti. Velké stříbrné části jsou dva tlakové odlitky z hliníkové slitiny, oranžové části jsou z nerezové oceli a červené části z vysokopevnostní oceli tvářené za tepla.
Proces opravy přední části Modelu Y
Povolený proces opravy je poměrně složitý. Podívejte se na dva obrázky předního a zadního modulu (obr. 8 a obr. 9).
- Modrá: Nelze použít ohřev, je možné rovnání za studena, stejně jako svařování.
- Zelená: K rovnání nelze použít ohřev, je možné pouze rovnání za studena. Je povoleno svařování do 50 mm.
- Žlutá: K rovnání nelze použít ohřev, je možné pouze rovnání za studena. Je povoleno svařování do 30 mm – nebo 50 mm s použitím výztužné desky Tesla.
- Oranžová: K rovnání nelze použít ohřev, je přípustné svařování do 30 mm s použitím výztužné desky Tesla.
- Červená: Nelze opravovat.
Obr. 8 a 9: Přípustná oprava předního a zadního modulu vozidla Tesla Model Y.
Všimněte si počtu prohlášení, kdy se ohřev nesmí používat k opětovnému tvarování nebo rovnání částí odlitků, a velmi přísných limitů oprav podle zón v celém dílu. Jinými slovy – vítejte v budoucnosti… Zatímco Tesla má prozatím pozastavené plány na jednolitou spodní část karoserie, ilustruje to napětí, které probíhá mezi výrobou a opravárenstvím.
Hlavní výzva pro posuzování oprav
Výrobci sice poskytují podrobné pokyny, co dělat v případě poškození velkých odlitků, ale dokáže to postup popsaný na obrázcích zachytit předtím, než je vozidlo vydraženo nebo opraveno?
Nejenže jsou tyto části doslova pohřbeny uvnitř vozidla, ale také je obtížné posoudit rozsah poškození. Větší tlakové odlitky pro konstrukci karoserie přitom používá stále více výrobců – zejména v případě zadních modulů. Kdo pak zajistí bezpečné a odborné provedení opravy?
Použití velkých odlitků v konstrukci přední části pak razantně zvyšuje pravděpodobnost ekonomické totální škody, protože už relativně malé nárazy znamenají velmi nákladnou, ne-li nemožnou opravu.
Také to ukazuje na důležitost dodržovat opravárenské postupy předepsané výrobci vozidel a na potřebu větší spolupráce výrobců se segmentem pojišťovnictví a autoopravárenství. Tesla umožňuje přístup k informacím o kolizních opravách zdarma… Zajímavý nápad, který by ostatní výrobci možná měli zvážit.
ZDE si můžete stáhnout tento článek v PDF.
Tento článek najdete v časopisu AutoEXPERT, vydání č. 4/2025.
Pokud Vás článek zaujal a přejete si pokračovat v jeho přečtení, přihlaste se.
Tento článek je přístupný pouze pro předplatitele 
Máte už předplatné? Přihlásit se.
