TESLA, INC. 
L'entreprise a été la première à utiliser d'énormes presses de 6 000 à 9 000 tonnes de pression de serrage pour mouler les structures avant et arrière de son modèle Y dans le cadre d'un processus de "gigacasting" qui a permis de réduire les coûts de production et d'obliger les concurrents à se démener pour rattraper leur retard.
Afin d'accroître son avance, Tesla se rapproche d'une innovation qui lui permettrait de mouler sous pression la quasi-totalité du dessous de caisse complexe d'un véhicule électrique en une seule pièce, au lieu des quelque 400 pièces d'une voiture conventionnelle, ont indiqué les personnes interrogées.
Ce savoir-faire est au cœur de la stratégie de fabrication "unboxed" de Tesla, dévoilée par le directeur général Musk en mars, un pilier de son plan visant à produire des dizaines de millions de VE moins chers au cours de la prochaine décennie, tout en réalisant des bénéfices, ont déclaré les sources.
Tesla a déclaré que son modèle "unboxed" impliquait la production simultanée de grands sous-ensembles d'une voiture et leur assemblage, mais la taille et la composition des blocs modulaires font toujours l'objet de spéculations.
Terry Woychowski, président de la société d'ingénierie américaine Caresoft Global, a déclaré que si Tesla parvenait à gigacaster la majeure partie du dessous de caisse d'un véhicule électrique, cela perturberait encore davantage la manière dont les voitures sont conçues et fabriquées.
"Il s'agit d'un facilitateur sur les stéroïdes. Les implications pour l'industrie sont énormes, mais c'est une tâche très difficile", a déclaré M. Woychowski, qui a travaillé pour le constructeur automobile américain GM pendant plus de trente ans. "Les moulages sont très difficiles à réaliser, en particulier les plus gros et les plus compliqués.
Deux des sources ont déclaré que les nouvelles techniques de conception et de fabrication de Tesla, qui n'avaient pas été signalées auparavant, signifiaient que l'entreprise pouvait développer une voiture de A à Z en 18 à 24 mois, alors que la plupart des concurrents ont besoin de trois à quatre ans pour le faire.
Les cinq personnes ont déclaré qu'un seul grand châssis - combinant les sections avant et arrière avec le dessous de caisse central où est logée la batterie - pourrait être utilisé dans le petit véhicule électrique de Tesla que l'entreprise souhaite lancer à un prix de 25 000 dollars d'ici le milieu de la décennie.
Tesla devrait prendre une décision sur le moulage sous pression de la plateforme en une seule pièce dès ce mois-ci, ont déclaré trois des sources, bien que même s'ils vont de l'avant, le produit final pourrait changer au cours du processus de validation de la conception.
Ni Tesla ni Musk n'ont répondu aux questions de Reuters pour cet article.
IMPRESSION 3D ET SABLE
L'avancée réalisée par Tesla est centrée sur la manière dont les moules géants pour une pièce aussi importante sont conçus et testés pour la production en série, et sur la manière dont les moulages peuvent incorporer des sous-cadres creux avec des nervures internes pour réduire le poids et améliorer la résistance aux chocs.
Dans les deux cas, les innovations, développées par des spécialistes de la conception et du moulage en Grande-Bretagne, en Allemagne, au Japon et aux États-Unis, font appel à l'impression 3D et au sable industriel, ont déclaré les cinq personnes. Toutes ces personnes ont parlé à Reuters sous couvert d'anonymat car elles ne sont pas autorisées à parler aux médias.
Jusqu'à présent, les constructeurs automobiles ont hésité à couler des structures de plus en plus grandes en raison du "dilemme du gigacast" : la création de moules pour fabriquer des pièces de 1,5 mètre de côté ou plus améliore l'efficacité, mais elle est coûteuse et comporte une myriade de risques.
Une fois qu'un grand moule d'essai en métal a été fabriqué, les ajustements d'usinage au cours du processus de conception peuvent coûter 100 000 dollars, ou la refonte complète du moule peut s'élever à 1,5 million de dollars, selon un spécialiste du moulage. Un autre a déclaré que l'ensemble du processus de conception d'un grand moule en métal coûterait généralement environ 4 millions de dollars.
Cette somme a été jugée prohibitive par les constructeurs automobiles, d'autant plus qu'une conception peut nécessiter une demi-douzaine d'ajustements ou plus pour obtenir un moule parfait du point de vue du bruit et des vibrations, de l'ajustement et de la finition, de l'ergonomie et de la résistance aux chocs, ont déclaré les sources.
Mais la vision de Musk depuis le début était de trouver un moyen de mouler le dessous de caisse en une seule pièce, malgré les risques, ont indiqué les sources.
Pour surmonter les obstacles, Tesla s'est tourné vers des entreprises qui fabriquent des moules d'essai à partir de sable industriel à l'aide d'imprimantes 3D. À partir d'un fichier de conception numérique, des imprimantes appelées "jets de liant" déposent un liant liquide sur une fine couche de sable et construisent progressivement un moule, couche par couche, qui peut couler sous pression des alliages en fusion.
Selon une source, le coût du processus de validation de la conception avec le moulage en sable, même avec plusieurs versions, est minime - à peine 3 % du coût du même processus avec un prototype en métal.
Cela signifie que Tesla peut modifier les prototypes autant de fois que nécessaire, en réimprimer un nouveau en quelques heures à l'aide de machines d'entreprises telles que Desktop Metal et son unité ExOne.
Le cycle de validation de la conception à l'aide du moulage en sable ne prend que deux à trois mois, selon deux des sources, contre six mois à un an pour les prototypes en métal.
ALLIAGES SUR MESURE
Les sous-cadres d'une voiture sont généralement creux pour gagner du poids et améliorer la résistance aux chocs. Pour l'instant, ils sont fabriqués en emboutissant et en soudant plusieurs pièces ensemble, ce qui laisse un vide au milieu.
Pour couler des sous-châssis creux dans le cadre d'un gigacasting, Tesla prévoit de placer des noyaux de sable solides imprimés par les jets de liant dans le moule global. Une fois la pièce coulée, le sable est retiré pour laisser les vides.
Malgré cette plus grande flexibilité dans le processus de conception et la complexité des grands cadres, il restait encore un obstacle majeur à franchir.
Les alliages d'aluminium utilisés pour produire les pièces moulées se comportaient différemment dans les moules en sable et en métal et ne répondaient souvent pas aux critères de Tesla en matière de résistance aux chocs et d'autres attributs.
Les spécialistes du moulage ont surmonté ce problème en formulant des alliages spéciaux, en affinant le processus de refroidissement de l'alliage en fusion et en mettant au point un traitement thermique après la production, ont déclaré trois des sources. Une fois que Tesla sera satisfait du moule prototype, il pourra investir dans un moule métallique définitif pour la production de masse.
Les sources ont indiqué que la future petite voiture de Tesla lui a donné l'occasion idéale de couler une plateforme de véhicule électrique en une seule pièce, principalement parce que le dessous de la voiture est plus simple,
Le type de petites voitures que Tesla est en train de développer - l'une pour un usage personnel et l'autre pour un robotaxi - n'a pas de grand "porte-à-faux" à l'avant et à l'arrière, puisqu'il n'y a pas vraiment de capot ni de coffre arrière.
"C'est un peu comme un bateau, un plateau de batterie avec de petites ailes attachées aux deux extrémités. Il serait logique de le faire en une seule pièce", a déclaré une personne.
Les sources ont toutefois précisé que Tesla devait encore décider du type de gigapresse à utiliser si elle décidait de mouler le dessous de caisse en une seule pièce - et ce choix dicterait également la complexité du châssis de la voiture.
Pour produire rapidement des pièces de carrosserie aussi grandes, Tesla aurait besoin de nouvelles gigapresses plus grandes, dotées d'une puissance de fermeture massive de 16 000 tonnes ou plus, ce qui représenterait un prix élevé et pourrait nécessiter des bâtiments d'usine plus vastes.
Trois des cinq sources ont indiqué que l'un des problèmes des presses utilisant une puissance de serrage élevée était qu'elles ne pouvaient pas contenir les noyaux de sable imprimés en 3D nécessaires à la fabrication des sous-cadres creux.
Ces personnes ont déclaré que Tesla pourrait résoudre ces obstacles en utilisant un autre type de presse dans laquelle l'alliage en fusion peut être injecté lentement - une méthode qui tend à produire des pièces moulées de meilleure qualité et qui peut accueillir les noyaux de sable.
Mais le processus prend plus de temps.
"Tesla pourrait toujours choisir la haute pression pour la productivité ou l'injection lente d'alliage pour la qualité et la polyvalence", a déclaré l'une des personnes interrogées. "À ce stade, c'est encore une question de pile ou face.
