테슬라 모듈형 언박스드 EV 제조 공정 국제 특허 신청으로 세부 내용 공개

 

-보도일: 9/10/2024

 

 

테슬라가 차세대 자동차 제조 공정인 언박스드 공정에 대한 국제 특허를 출원했습니다.

 

---

 

테슬라의 언박스드(Unboxed) 제조법이란

 

 

테슬라는 전례 없는 제조 효율성을 가능하게 하는 새로운 차량 아키텍처에서 차세대 차량을 출시할 계획입니다.

 

이 새로운 제조법은 소위 언박스드 제조 공정이라 불리는데 2023년 3월에 최초 발표되었으며 전통적인 제조방식과 달리 차량을 여러 섹션으로 나누어 동시에 작업한 후 최종 조립 단계에서 완성된 섹션들을 조립하여 최종 차량을 생산하는 개념입니다.

 

 

당시 공개된 내용에는 언박스드 공정은 조립 및 도색을 포함한 제조 공정의 여러 단계를 없애 생산 속도가 대폭 향상됩니다.

 

또한 더 많은 사람들이 동시에 작업할 수 있어 작업자 밀도가 44%가 되며, 공장 공간 활용 효율은 30% 증가하고 필요 생산 면적은 40% 이상 줄어듭니다.

 

[관련 글] 일론 머스크 도서 신작(2023) 출간 -테슬라 차세대 플랫폼: 로보택시 저가소형차 비하인드 스토리

일론 머스크 도서 신작(2023) 출간 -테슬라 차세대 플랫폼: 로보택시 저가소형차 비하인드 스토리

 

 

반응형

 

 

언박스드 공정 국제 특허 신청

 

테슬라가 이에 대해 신청한 국제 특허 내용이 지난 9월 6일 공개되면서 새로운 아키텍처에 대한 세부 사항이 공개되었습니다.

 

 

 

 

이 특허는 새로운 차량 아키텍처뿐만 아니라 다양한 조립 라인 섹션과 워크플로를 포함한 제조 프로세스도 자세히 설명합니다.

 

더불어 첨부한 도면에는 세단에서 SUV, 트럭에 이르기까지 다양한 차량 유형에 적합한 언박스드 제조법을 보여줍니다.

 

---

 

특허 출원서에 설명된 테슬라의 언박스드 공정은 다음과 같습니다.

 

 

 

 

요약 SUMMARY

차량을 효율적으로 조립하기 위한 모듈식 차량 아키텍처. 모듈식 차량 아키텍처는 차량의 전체 차체 프레임을 형성하기 전에 다수의 하위 조립 라인에서 차량의 다수의 개별 섹션을 준비하는 것을 포함합니다. 차량 아키텍처에는 차량의 여러 개별 섹션을 메인 라인으로 연결하는 단계도 포함됩니다. 차량의 전체 차체 프레임에는 전면, 후면, 상부, 하부, 좌측, 우측으로 구성될 수 있습니다.

 

 

---

 

상세 설명에는 전통적인 제조법과의 차이를 자세히 설명합니다.

 

 

상세 DETAILED DESCRIPTION

 

 

전통적인 차량 제조법은 비용과 시간이 많이 듭니다.

[0034] 일반적으로 차량은 종종 특정 순서에 따라 조립 및 제조되며 먼저 차량의 용접 프레임 또는 "박스"를 만듭니다(예: 차량 차체). 전통적인 차량 제조는 스탬프 패널을 용접하여 차량 차체를 구성합니다. 그런 다음 차체 또는 "박스"를 내식성 코팅을 위해 e-coat 시스템을 통해 운반한 후, 도장합니다. 도장한 차체는 "일반 조립"(이하 GA) 작업장으로 이동하여 차량의 내부 및 외부 구성 요소를 조립합니다(예: 계기판, 시트, 도어, 트림 등). 이러한 전통적인 조립 공정은 작은 구성 요소(예: 헤드램프, 열 막대, 휠 등)를 조립해야 하므로 재료 취급 및 운송에 비효율적입니다. 또한 이 공정은 전체 차량 수준에서 조립을 기준/위치지정 하는 것이 어렵거나 비용이 많이 들기 때문에 많은 제조 단계를 자동화하는 능력을 제한합니다.

 

728x90

 

반면 테슬라의 새로운 언박스드 프로세스 공정은 아래와 같은 이유로 제조 효율성을 높입니다.

 

1)용접 없이 섹션 결합(예: 볼트 사용)

2)최종 조립 전에 섹션 페인팅/장식

3)개별 모듈 조립(언박싱) 후 전체 조립 → GA 라인 축소 및 주요 차량 섹션 병렬 제조

 

[0035] 특허의 한 가지 측면은 스탬핑 패널을 용접할 필요성을 줄이는 차량 구조와 관련이 있습니다. 일부 예에서는 차량의 주요 부분(예: 그림 1)을 연결하는 데 용접을 사용하지 않습니다.

또한, 차량 구조는 전체 차량 조립 수준에서 2차 데코레이팅(예: 코팅/도장)을 피할 수 있습니다. 특정 예에서는 차량이 섹션 또는 모듈로 제작되고 최종 조립 작업에서 결합될 수 있도록 설계됩니다. 특정 예에서는 이 조립 작업을 용접 작업과 금속 표면 처리 작업(예: e-coat, 페인트 등)을 적용한 후에 수행할 수 있어 전통적인 전체 차체 규모의 차체 및 페인트 숍이 필요 없게 됩니다. 일부 예에서는 조립 작업에 예를 들어 볼트 또는 리벳 작업이 포함될 수 있습니다. 일부 예에서는 조립 작업에 교반 용접 작업이 포함될 수 있습니다. 일부 예에서는 섹션이 대규모 주조물 또는 더 작은 스탬핑 및 용접 조립품을 활용할 수 있습니다.

[0036] 또 다른 측면은 모듈식 차량 아키텍처는 내부 구성 요소가 차량의 개별 섹션 또는 모듈에 조립된 후 차량의 차체 또는 "박스"를 조립하는 것을 포함할 수 있다는 것입니다. 이를 통해 GA 라인의 길이를 줄일 수 있습니다. 다양한 예에서 조립 프로세스를 "언박싱"함으로써 개별 하위 라인도 줄일 수 있고/있거나 서로 병렬로 실행할 수 있어 속도가 향상될 수 있습니다.

 

 

1)용접 없이 섹션 결합(예: 볼트 사용)

FIG.1 - 결합될 픽업 트럭 구조들의 단면의 측면도 및 평면도

 

차량의 주요 부분(FIG. 1)을 연결하는 데 용접을 사용하지 않습니다.

 

예로, 도어 링(차량의 닫힌 도어를 고정하는 일반적인 프레임)은 열간 스탬핑 될 수 있으므로 제조 시간이 현재 기술에 비해 빠르게 증가할 수 있습니다.

 

 

2)최종 조립 전에 섹션 페인팅/장식

 

 "데코레이팅(코팅/도장)"에 대해 언급하는데, 최종 조립하기 전에 부품을 칠하는 것을 의미한다면 이는 새로운 개념입니다.

 

 

3)개별 모듈 조립(언박싱) 후 전체 조립 → GA 라인 축소 및 주요 차량 섹션 병렬 제조

 

테슬라는 이 특허에 도입된 일부 공정을 이미 사용하고 있습니다. 예를 들어 구조용 배터리 팩에 시트를 설치하는 것과 같습니다.

 

---

 

다음은 특허에 첨부된 주요 도면에 대한 설명입니다.

 

FIG. 2 - FIG. 1의 픽업트럭의 단면을 차량 구조에 따라 조립하는 측면(2A) 및 상단(2B) 도면

 

FIG. 3 - 개별 섹션(3B) 및 조립된 차량(3A)의 차체 프레임 상단 투시도

 

모듈식 차량 아키텍처의 예로, 여기에는 전면 섹션 302, 중앙 섹션 304, 후면 섹션 306, 좌측 섹션 308 및 우측 섹션 310이 포함되지만 이에 국한되지는 않습니다. 도시된 예에서 차량은 트럭이지만 다른 차량도 이에 따라 제조될 수 있으며 본 특허 대상의 범위에 속합니다.

 

3B는 주요 섹션 302-310이 결합되는 것(예: 볼트로 고정)을 도시합니다.

 

FIG. 4 - FIG. 3B의 개별 섹션을 결합하여 3A의 본체 프레임을 형성하는 상단 투시도

각각의 하위 라인에서 조립한 후, 각 섹션 402-410(예: 섹션 302-310)을 함께 모아 수평 평면(예: 평면 x-y)의 경로뿐만 아니라 추가 경로와 특정 순서를 활용하여 차량 차체를 형성할 수 있습니다.

 

 

 

FIG. 5C - 차량 아키텍처 프로세스 흐름도. 블록 다이어그램

 

모듈식 차량 아키텍처는 차량의 본체 프레임 512에서 후방 하부 차체 섹션 514(RUB), 전방 하부 차체 섹션 516(FUB), 배터리 팩 518 및 카울 520을 분리하는 것을 포함할 수 있습니다.

 

차량 아키텍처는 조립되기 전에 하위 라인(예: 하위 조립 라인)에서 별도로 준비(예: 페인팅을 통한 장식)될 수 있습니다. 이러한 분리는 기존 조립 프로세스에 비해 조립 프로세스의 효율성을 개선합니다.

 

FIG. 10 - 접합 기술을 설명하는 차량 프레임의 평면도

 

 

차체 프레임의 면을 접합하는 데 사용할 수 있는 접합 기술을 보여줍니다. 예를 들어, 다수의 볼트를 사용하여 차량 차체의 섹션을 접합하는 방법을 보여줍니다. 볼트는 인력이나 로봇에 의해 적용될 수 있습니다. 

 

 

FIG. 13 - 차량 프레임의 섹션을 결합하기 위한 자동 프레이밍 스테이션의 상단 투시도 및 측면도

 

다른 방향으로 섹션을 결합할 수 있는 프레임 스테이션을 통한 자동 프레이밍을 도시합니다.

 

 

 

FIG. 14A-14C - 차량을 제조할 수 있는 예시적 공정

 

14A에서 특정 주요 섹션이 제조됩니다. 이 예의 섹션에는 전면 섹션 1402(예: FUB), 후면 섹션 1404(RUB) 및 측면 1406이 포함됩니다.

 

각 섹션은 원자재, 다이캐스팅, 블랭킹, 스탬핑, 가공, 접합, 장식(예: e-코팅, 분말 코팅), 밀봉 및 베이킹을 포함한 제조 단계를 거칩니다. 따라서 이 부분의 출력은 설명된 대로 접합 가능한 섹션을 나타냅니다. 개별 하위 조립 라인을 사용하여 부품을 제조할 수 있습니다.

14B는 전면, 중앙, 후면 및 측면(예: 왼쪽 및 오른쪽)과 같은 주요 섹션을 도시합니다. 구체적으로, 각 섹션을 배치하고 이를 차량으로 조립하는 예시 단계를 설명합니다. 여기에 설명된 대로, 이는 개별 하위 조립품을 사용하여 수행될 수 있습니다.

14C는 창문, 외부 요소, 조명, 바퀴 등을 추가하여 차량을 마무리하는 것을 보여줍니다.

 

---

 

사이버트럭 기반

 

이번 특허에서 흥미로운 점은 도면에 종종 픽업트럭을 예로 활용하고 있다는 점입니다.

 

 

 

즉, 모듈식 차량 아키텍처가 사이버트럭을 기반으로 했다는 것을 알 수 있는데 이는 사이버트럭이 어떤 모습이어야 했는지에 대한 아이디어를 제공합니다. 

 

첫 번째 특허가 2023년 2월에 출원되었다는 점을 고려하면, 전기 픽업을 출시하기까지 5년이 걸린 이유가 설명됩니다.

 

 

 

또한 네트워크 아키텍처, 스티어 바이 와이어, 48볼트 전기 아키텍처를 포함하여 사이버트럭에 사용된 기술에 새로운 의미를 부여합니다.

 

언박싱된 차량 프로세스가 작동하려면 모든 차량 섹션이 독립적이고 가능한 한 적은 와이어(및 파이프) 연결이 있어야 합니다.

 

그러나 새로운 기술들은 여전히 언박싱된 차량 프로세스의 절반에만 해당되는 것으로 사이버트럭은 여전히 유압 브레이크와 압축기, 탱크, 공기 라인을 포함하는 공기 서스펜션을 갖추고 있습니다.

 

이를 위해서는 더 많은 시간이 필요했을 것이며 전체 언박싱 프로세스가 적용된 아키텍처는 로보택시에서 볼 수 있을 것입니다.

 

 

---

 

 

로보택시 언박싱 프로세스

 

테슬라는 현재 오스틴의 기가팩토리 텍사스에서 최초의 "언박스" 조립 라인을 건설하고 있습니다.

 

2분기 실적 발표에서 테슬라는 로보택시만 차세대 언박싱 프로세스를 사용할 것이며 차세대 소형 EV는 기존 모델 3/Y 아키텍처(Gen 2)의 요소와 언박싱 프로세스의 일부를 사용할 것이라고 발표했습니다.

 

다음 달 10월 10일 열릴 로보택시 공개일에서 더욱 자세한 내용을 설명할 것입니다.

테슬라 로보택시 이벤트 LA 개최 확정 및 참가자 추첨 등록 시작

 

테슬라 일체형 기가 캐스팅 제조법/ IDRA 기가 프레스/ 모델 Y 사이버트럭 기가 캐스트(메가 캐스

---

 

📺테슬라 유튜브: https://www.youtube.com/@tesrich

✍🏻테슬라 블로그: https://lilyusa.tistory.com/

✖️테슬라 실시간:https://twitter.com/Tesly_TesRich

테슬리치 |경제적 자유를 향해