테슬라 일체형 기가 캐스팅 제조법/ 기가 프레스/ 모델 Y 사이버트럭 기가 캐스트

[주조 기본 용어]

*주형(mold)/금형: 똑같은 형태의 결과물을 반복적으로 생산하기 위하여 제작하고자 하는 물건의 모양대로 속이 비어 있는 틀/금속틀

*주물=캐스팅(casting): 주형에 액체재료를 부어 만들어진 것
*금형주물=다이캐스팅(Die casting): 금형에 액체재료를 부어 만들어진 것

*주조=캐스트(cast): 주물을 만들기 위하여 실시되는 작업. 액체 상태의 재료를 주형에 부어 넣어 굳혀 모양을 만드는 방법

*금형주조=다이캐스트(Die cast): 금형주형에서 만드는 작업

 

 

테슬라 기가 캐스팅 제조법

 

기가 캐스팅은 테슬라의 대표적인 자동차 제조 기술로 여러 부품을 단 하나의 대형 부품을 생산하는 것입니다.

 

현재 자동차는 수십에서 수백 개의 다양한 재료인 개별 부품으로 구성되어 있고, 용접, 볼트 및 접착제와 같은 여러 가지 방법으로 결합됩니다.

 

테슬라 기가 캐스팅 제조법은 비용절감과 생산 효율성을 엄청나게 높인 혁신적인 제조법으로 현재 업계에서는 이를 모델로 제조접을 도입하고 있습니다.(하단 상세)

 

후면 하부 비교❘ (왼쪽)모델3: 70개 부품 vs. (오른쪽)모델Y 2개 부품 -> 일체형 섀시(2021.01)

 

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최초의 기가 캐스팅

 

최초의 기가 캐스팅 제조법은 2020년 미국 프리몬트 공장에서 모델 Y 리어 캐스팅 생산에 적용되었습니다.

 

현재 테슬라는 프론트 및 리어 캐스팅을 하나의 대형 피스로 찍어낸 후 중앙 구조적 배터리 팩 부분과 결합하여 단 2-3개 파트로만 언더바디를 만들고 있습니다.

 

전면 및 후면 메가 캐스팅 & 구조 배터리 팩 결합 => 모델 Y 언더바디 형성

 

 

이후 테슬라는 미국 텍사스, 중국 상하이, 독일 베를린 공장으로 기가 캐스팅을 확대 적용했습니다.

 

공식 판매가 임박한 테슬라 사이버트럭도 이러한 기가 캐스팅 제조법이 적용됩니다.

 

사이버트럭 프론트 캐스팅(5/14/2023) @JoeTegtmeyer/x

 

 

사이버트럭 리어 캐스팅(6/5/2023) @JoeTegtmeyer/x

 

 

 

장난감 Hot Wheels에서 영감

 

*Hot Wheels: 미국 장난감 회사 마텔(Mattel)에서 출시한 축소 자동차 모형 브랜드. Elliot Handler발명. 1968년 5월 18일 출시

 

 

일론 머스크는 장난감 자동차 핫 휠스 제조방식에 영감을 얻어 이를 실제 자동차 생산에도 적용하기를 바랐습니다.

 

핫 휠스는 언더바디가 단 하나의 캐스팅으로 제조 됩니다. 아직 이 단계에는 이르지 못했지만 모델 Y의 경우 단 3부분으로 언더바디를 생성하고 있습니다.

 

초기 구상

 

 

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머신을 만드는 머신, 기가 프레스

 

 

거대한 일체형 캐스팅 피스를 만드는 거대 설비를 '기가 프레스'라고 합니다. 기가 프레스 역시 수백 대의 로봇 머신이 단 하나의 기계로 통합된 장치입니다.

 

기가 프레스/ CREDIT: IDRA

 

 

일론 머스크의 기가 캐스팅 아이디어를 실현시키기 위해 테슬라는 여러 설비업체에 문의했으나 이 거대한 캐스팅을 찍어낼 수 있다고 말한 곳은 IDRA 그룹이 유일했다고 합니다.

 

현재 테슬라 기가 캐스팅 설비 시설은 IDRA 그룹이 생산하고 있습니다.

 

CREDIT: IDRA

 

 

기가 프레스는 용융된 알루미늄 합금을 주조 금형에 주입하는 고압 다이캐스팅 기계로 이 틀 안으로 용융된 합금이 주입되어 동일한 캐스팅을 찍어내는 원리입니다.

 

 

금형(몰드)로 용액 주입 /IDRA 기가 프레스

 

압축 통해 생성된 캐스팅 /IDRA 기가 프레스

 

 

결과물: 모델 Y 일체형 프런트 캐스팅

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-초기 기가프레스

초기 기가 프레스/IDRA

 

초기 기가 프레스/IDRA

 

초기 기가 프레스/IDRA

 

 

 

-사이버트럭용 9천톤 기가 프레스

9천톤 기가 프레스/ Credit: IDRA(2022/6/8)

 

-1,6000톤 기가 프레스

최근 루머에 따르면 테슬라는 이제 하부 전체를 단 하나로 생성할 수 있는 16,000톤 초대형 기가 프레스를 설치할 계획이라고 알려졌습니다.

테슬라 기가 캐스팅 공법

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EV 산업 전반으로 확대

 

한편 이같은 획기적인 테슬라 기가 캐스팅 공법은 EV 제조 산업 전반으로 확산되어 많은 제조업체에서 채택하고 있습니다.(최근 순)

 

-2023/9/19 토요타, 'EV 제조사로부터 기가캐스팅 기술 학습 중' 인정
-2023/6/14 토요타, 기가 캐스팅 도입 공식화. 적용 신차 2026년 출시

-2023/9/12 현대차, 기가프레스 개발. ‘하이퍼 캐스팅’ 상표권 등록 신청

-2023/4/27 중국 Geely, 올해 EV미니밴 지커009부터 기가 캐스팅 공법으로 생산

-2023/2/8 볼보, 2025년까지 스웨덴 공장에 ‘메가 캐스팅’ 공정 도입

-2022/10/18 GM, 캐딜락 Celestiq에 대형 다이 캐스팅 적용

-2022/3/31 폭스바겐 ‘트리니티’ 프로젝트. 독일 공장에 기가 캐스팅 공법 도입 발표

-2022/1/25 중국 NIO & Xpeng, 테슬라 공급업체와 대규모 기가 프레스 계획

 

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기가 캐스팅 장단점

 

[장점 1] 빠른 생산 속도 및 비용 절감

: 모델 Y 리어 하부 캐스팅 - 70개의 부품에서 2~3개 -> 30% 경량화 / 비용 40% 절감

“기가 캐스팅 공법을 활용하면 전기차에 배터리 다음으로 비싼 부품인 섀시 제작 비용을 평균 30% 줄일 수 있으며 2035년까지 자동차 제조사의 80%가 기가 프레스를 사용할 것이라고 확신합니다.” -테슬라 기가 프레스 설비 공급 업체 IDRA

 

 

[장점2] 중량 절감 -> 전기차 적합성

: 수십 개의 부품을 줄여 차량 무게 감소 -> 전비와 주행거리 향상

 

 

[단점] 수리비

: 일체형 섀시로 일부만 손상돼도 전체 교환 필요

“자동차에 매우 큰 통합형 부품을 장착할 경제적 이유가 전혀 없습니다. BMW의 부품은 지극히 정상적인 제조 과정을 거쳐 만들어집니다.” -BMW그룹 회장 2021

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