Khuôn dập khổng lồ sẽ định hình lại ngành sản xuất ô tô thế giới

Tổng giám đốc IDRA Riccardo Ferrario tại nhà máy IDRA ở Travagliato, Ý. Ảnh: Reuters.

Bằng cách thay thế khoảng 60 bộ phận hàn bằng một mô-đun duy nhất, các máy đúc nhôm khổng lồ (Giga Press) được sản xuất bởi các công ty bao gồm Idra Group, Tesla, đang giúp các nhà sản xuất ô tô đơn giản hóa việc sản xuất và cắt giảm chi phí tới 40% ở một số khu vực.

Tesla đã đi tiên phong trong việc sử dụng các máy đúc khổng lồ, còn được gọi là Giga Press, để tạo ra các mảnh lớn riêng lẻ của gầm xe, hợp lý hóa quy trình sản xuất và giảm thiểu công việc của cả rô-bốt. Điều này đã giúp Tesla trở thành nhà sản xuất xe điện chạy bằng pin có lợi nhuận cao nhất.

Tuy nhiên, giới chuyên môn lại cho rằng quy trình này đặt ra rủi ro về chất lượng và tính linh hoạt, vì một lỗ hổng đơn lẻ có thể ảnh hưởng đến toàn bộ mô-đun và khiến việc khắc phục trở nên khó khăn hơn nếu có sự cố xảy ra. Nhưng với việc ngành công nghiệp đang phải vật lộn để duy trì tỷ suất lợi nhuận trong bối cảnh giá nguyên liệu thô tăng cao, các nhà sản xuất ô tô bao gồm Toyota, General Motors, Hyundai, Volvo Cars và công ty khởi nghiệp xe điện Nio của Trung Quốc đang tìm đến các công ty như Idra để được giúp đỡ.

Thuật ngữ Giga Press do Giám đốc điều hành Idra Riccardo Ferrario đặt ra cho đơn đặt hàng đầu tiên của máy OL 5500 CS HPDC vào tháng 5 năm 2019. Công ty Ý cho biết trong một thông cáo báo chí rằng thuật ngữ này đã được thêm vào bách khoa toàn thư trực tuyến Wikipedia.

Giga Press thực tế là một loạt máy đúc nhôm áp suất cao. Nhôm nóng chảy nặng hơn 100 kg được bơm vào khuôn đúc buồng lạnh với vận tốc 10 mét/giây. Thời gian chu kỳ là khoảng 120 giây, dẫn đến 30 lần đúc hoàn thành mỗi giờ. Khoảng 500 vật đúc có thể được sản xuất mỗi ngày với ba ca 8 giờ.

Chiều rộng tối đa của vật đúc là 2,2 mét. Các loại đúc hiện đang được sử dụng cho thân trước và sau, nhưng Idra đang làm việc để bổ sung các loại đúc hộp ắc quy và bệ trung tâm kết hợp hộp ắc quy. Máy ép Gigi của Idra có kích thước từ 19,7 x 7 x 6 mét đến 22 x 8 x 6,5 mét và có lực kẹp từ 5.500 đến 9.000 tấn.

"Ý tưởng cơ bản là cung cấp một công nghệ có thể đơn giản hóa quy trình sản xuất ô tô", tổng giám đốc Idra Riccardo Ferrario cho biết trong một cuộc phỏng vấn tại trụ sở công ty ở Travagliato, miền bắc Italy.

Các bộ phận của máy ép được chụp tại nhà máy của tập đoàn IDRA ở Travagliato, Ý. Ảnh: Reuters.

Bộ pin hiện chiếm 25% đến 40% tổng chi phí của BEV. “Bạn cần làm cho phần còn lại có chi phí thấp hơn”, Ferrario nói.

Các nhà sản xuất ô tô sử dụng máy đúc nhôm tuyên bố họ có thể giảm 40% các khoản đầu tư cần thiết để chế tạo khung gầm - bộ phận đắt thứ hai của xe sau động cơ - và 30% chi phí trung bình cho các bộ phận của họ.

"Đó là một cách để cuối cùng biến BEV trở thành thứ phù hợp với mọi túi tiền”, Ferrario cho biết thêm.

Idra, được tập đoàn LK Industries của Trung Quốc tiếp quản vào năm 2008, đã phát triển Giga Press từ năm 2016. Các đối thủ của Idra và LK bao gồm Tập đoàn Bühler ở Châu Âu, Ube và Shibaura Machine ở Nhật Bản, cũng như Yizumi và Haiti ở Trung Quốc.

Đúc khuôn kim loại và nhựa chủ yếu được sử dụng trong sản xuất, nhưng ứng dụng của nó đối với các thân xe bằng nhôm lớn trong sản xuất ô tô là tương đối mới.

Thị trường đúc nhôm toàn cầu có trị giá gần 73 tỷ USD vào năm ngoái và dự kiến sẽ đạt 126 tỷ USD vào năm 2032, theo phân tích của AlixPartners dựa trên dữ liệu của Apollo Reports.

Nhôm được đánh giá cao vì trọng lượng nhẹ và cũng được sử dụng cho các bộ phận khác của ô tô bao gồm cả động cơ. Hàm lượng trung bình của kim loại trong ô tô do châu Âu sản xuất đã tăng 20% lên 179 kg trong ba năm tính đến năm 2019 và dự kiến sẽ tăng lên gần 200 kg vào năm 2025.

Giga Press mới nhất và lớn nhất của Idra hiện có kích thước bằng một ngôi nhà nhỏ và tạo ra lực kẹp hơn 9.000 tấn.

Công ty đã đạt doanh thu 100 triệu euro (108 triệu USD) vào năm 2021, không tiết lộ khách hàng của mình. Nhưng sau khi đăng một video về chiếc Giga Press 9.000 đầu tiên đã sẵn sàng để vận chuyển, Giám đốc điều hành Tesla, Elon Musk, cho biết đó là chiếc Cybertruck mới của công ty ông.

Khung gầm phía trước và phía sau do Giga Press đúc hiện được kết hợp với bộ pin để tạo thành khung ba mảnh cho BEV.

Tesla đã vận hành Giga Press trong tất cả các cơ sở của mình, bao gồm cả ở Grünheide, gần Berlin, nơi hãng cho biết có thể sản xuất Model Y trong 10 giờ - nhanh hơn khoảng ba lần so với ô tô điện do các đối thủ cạnh tranh chế tạo.

Ferrario cho biết Idra có hợp đồng với ba nhà sản xuất ô tô và nhiều nhà sản xuất phụ tùng “Cấp 1”. Hyundai nằm trong số đó.

Ralf Bechmann của nhà tư vấn sản xuất EFESO cho rằng những lợi ích của việc đúc khuôn sẽ thúc đẩy nó "được áp dụng cho một số mẫu xe BEV mới, cũng của các nhà sản xuất khác”.

Ferrario cho hay: “Tôi dự đoán 80% các nhà sản xuất ô tô sẽ sử dụng Giga Press vào năm 2035, ít nhất là cho những chiếc xe BEV dựa trên nền tảng mới. Nhưng câu hỏi thực sự cần quan tâm là liệu chúng ta có cần các Giga Press lớn hơn nữa không?".

Giga Press mới nhất và lớn nhất của Idra sẽ được sử dụng để xây dựng Cybertruck của Tesla.

Tuy nhiên, không phải tất cả các nhà sản xuất ô tô đều bị thuyết phục và Bechmann của EFESO đã cảnh báo rằng việc đúc khuôn mô-đun lớn yêu cầu thiết kế sản phẩm phải "siêu chắc chắn"

Ông nói: “Sửa lỗi thiết kế dễ dàng hơn nhiều với thân máy được tạo thành từ nhiều bộ phận nhỏ thay vì một mô-đun đơn lẻ”.

Sau khi xem xét ban đầu việc đúc khuôn cho mẫu Trinity sắp tới của mình, Tập đoàn Volkswagen đã quay lại, trong khi BMW chưa bao giờ bày tỏ sự quan tâm.

Ferrario nhận định ngành công nghiệp ô tô có xu hướng bảo thủ và không ai thích thay đổi các quy trình đã được thiết lập, nhưng ông bác bỏ ý kiến cho rằng việc đúc khuôn gây rủi ro cho công việc tại các nhà sản xuất ô tô, và nhấn mạnh rằng việc chế tạo thân xe đã được tự động hóa cao độ.

“Vấn đề thực sự sẽ nằm ở các doanh nghiệp cung cấp những bộ phận nhỏ đó được thay thế bằng các mô-đun của chúng tôi”, Ferrario nói.

Khôi Nguyên