Wie die Giga-Pressen des Tesla-Zulieferers den Automobilbau neu gestalten

Mar 21, 2024

Abgebildet ist eine Idra Giga Press in der kalifornischen Tesla-Fabrik.

TRAVAGLIATO, Italien – Durch den Ersatz von rund 60 geschweißten Komponenten durch ein einziges Modul helfen gigantische Aluminium-Druckgussmaschinen von Unternehmen wie dem Tesla-Zulieferer Idra Group den Automobilherstellern, die Fertigung zu vereinfachen und die Kosten in einigen Bereichen um bis zu 40 Prozent zu senken.

Tesla war Vorreiter bei der Verwendung massiver Gussmaschinen, auch bekannt als Giga-Pressen, um große Einzelteile von Fahrzeugunterböden herzustellen, die Produktion zu rationalisieren und die Arbeit sogar von Robotern zu reduzieren.

Dies hat dazu beigetragen, dass das Unternehmen zum profitabelsten Hersteller von batterieelektrischen Fahrzeugen geworden ist.

Kritiker sagen, dass der Prozess Qualitäts- und Flexibilitätsrisiken birgt, da ein einzelner Fehler ein ganzes Modul gefährden und die Behebung erschweren kann, wenn etwas schief geht. Doch da die Branche trotz steigender Rohstoffpreise Schwierigkeiten hat, ihre Gewinnmargen aufrechtzuerhalten, wenden sich Autohersteller wie Toyota, General Motors, Hyundai, Volvo Cars und das chinesische Elektrofahrzeug-Startup Nio an Unternehmen wie Idra, um Hilfe zu erhalten.

Der Begriff „Giga Press“ wurde von Idra-CEO Riccardo Ferrario für die erste Bestellung einer OL 5500 CS HPDC-Maschine im Mai 2019 geprägt, teilte das italienische Unternehmen in einer Pressemitteilung mit, in der bekannt gegeben wurde, dass der Begriff in die Online-Enzyklopädie Wikipedia aufgenommen wurde.

Eine Giga-Presse ist eine Reihe von Hochdruck-Aluminium-Druckgussmaschinen. Über 100 kg schweres geschmolzenes Aluminium wird mit einer Geschwindigkeit von 10 Metern pro Sekunde in die Kaltkammer-Gussform eingespritzt. Die Zykluszeit beträgt etwa 120 Sekunden, was zu 30 fertigen Gussteilen pro Stunde führt. In drei 8-Stunden-Schichten können täglich etwa 500 Gussteile hergestellt werden.

Die maximale Breite eines Gussteils beträgt 2,2 Meter. Die Gussteile werden derzeit für vordere und hintere Unterböden verwendet, aber Idra arbeitet daran, Gussteile von Batteriegehäusen und zentralen Plattformen hinzuzufügen, die Batteriegehäuse enthalten. Die Gigi-Presse von Idra hat eine Größe von 19,7 x 7 x 6 Metern bis 22 x 8 x 6,5 Metern und eine Schließkraft von 5.500 bis 9.000 Tonnen.

„Die Grundidee bestand darin, eine Technologie bereitzustellen, die den Prozess der Automobilproduktion vereinfachen könnte“, sagte Idra-Geschäftsführer Riccardo Ferrario gegenüber Reuters in einem Interview am Hauptsitz des Unternehmens im norditalienischen Travagliato.

Derzeit machen Batteriepacks 25 bis 40 Prozent der Gesamtkosten von BEVs aus.

„Sie müssen dafür sorgen, dass der Rest weniger kostet“, sagte Ferrario.

Autohersteller, die Aluminiumgussmaschinen einsetzen, behaupten, sie könnten die für den Bau des Fahrgestells – der zweitteuersten Komponente eines Fahrzeugs nach dem Motor – erforderlichen Investitionen um 40 Prozent und die durchschnittlichen Kosten ihrer Teile um 30 Prozent senken, sagte Ferrario.

„Es ist eine Möglichkeit, BEVs irgendwann zu etwas für jeden Geldbeutel zu machen“, sagte er.

Idra, das 2008 vom chinesischen Konzern LK Industries übernommen wurde, entwickelt seit 2016 Giga-Pressen. Zu den Konkurrenten von Idra und LK zählen die Bühler Group in Europa, Ube und Shibaura Machine in Japan sowie Yizumi und Haitian in China.

Metall- und Kunststoffdruckguss wird in der Fertigung weitgehend eingesetzt, seine Anwendung bei großen Aluminium-Unterböden im Automobilbau ist jedoch relativ neu.

Laut einer auf Daten von Apollo Reports basierenden Analyse von AlixPartners hatte der weltweite Markt für Aluminiumdruckguss im vergangenen Jahr einen Wert von fast 73 Milliarden US-Dollar und soll bis 2032 einen Wert von 126 Milliarden US-Dollar erreichen.

Aluminium wird wegen seines geringen Gewichts geschätzt und auch für andere Autoteile, einschließlich Motoren, verwendet. Der durchschnittliche Gehalt des Metalls in in Europa produzierten Autos stieg in den drei Jahren bis 2019 um 20 Prozent auf 179 Kilogramm und soll bis 2025 auf fast 200 Kilogramm ansteigen, wie eine von der Lobbygruppe European Aluminium in Auftrag gegebene Studie zeigt.

Idras neueste und größte Gigapress – die 9.000 – hat die Größe eines kleinen Hauses und erzeugt eine Schließkraft von über 9.000 Tonnen.

Das Unternehmen, das im Jahr 2021 einen Umsatz von 100 Millionen Euro (108 Millionen US-Dollar) erwirtschaftete, macht keine Angaben zu seinen Kunden. Doch nachdem ein Video der ersten Giga Press 9.000 veröffentlicht wurde, die zur Auslieferung bereit war, sagte Tesla-Chef Elon Musk, es sei für den neuen Cybertruck seines Unternehmens.

Idras neueste und größte Gigapress – die 9.000 – wird für den Bau von Teslas Cybertruck verwendet.

Tesla betreibt bereits Gigapressen in allen seinen Werken, auch in Grünheide bei Berlin, wo es nach eigenen Angaben ein Model Y in 10 Stunden produzieren kann – etwa dreimal schneller als Elektroautos der Konkurrenz.

Ferrario sagte, Idra habe Verträge mit drei Autoherstellern und ebenso vielen „Tier-1“-Teileherstellern. Laut mit der Angelegenheit vertrauten Quellen gehört auch Hyundai dazu.

Ralf Bechmann vom Fertigungsberater EFESO sagte, die Vorteile des Druckgusses würden dazu führen, dass er „bei immer mehr neuen Modellen von BEV-Fahrzeugen, auch von anderen Herstellern, eingesetzt wird“.

Die von Giga Pressen gegossenen vorderen und hinteren Unterböden werden nun mit Batteriepaketen zu einem dreiteiligen Chassis für BEVs kombiniert.

„Ich wette, 80 Prozent der Autohersteller werden bis 2035 Giga-Pressen verwenden, zumindest für BEV-Autos auf Basis neuer Plattformen“, sagte Ferrario. „Aber die eigentliche Frage ist: Brauchen wir noch größere Giga-Pressen?“

Doch nicht alle Automobilhersteller sind davon überzeugt, und Bechmann von EFESO warnte, dass beim Druckguss großer Module ein „superstabiles“ Produktdesign erforderlich sei.

„Die Behebung von Konstruktionsfehlern ist viel einfacher, wenn ein Gehäuse aus mehreren kleinen Teilen besteht, statt nur aus einem einzigen Modul“, sagte er.

Nachdem der Volkswagen-Konzern zunächst über Druckguss für sein kommendes Trinity-Modell nachgedacht hatte, hat er einen Rückzieher gemacht, während BMW nie Interesse bekundet hat.

Ferrario sagte, dass die Automobilindustrie tendenziell konservativ sei und dass es niemandem gefalle, etablierte Prozesse auf den Kopf zu stellen. Er lehnte jedoch die Idee ab, dass Druckguss ein Risiko für Arbeitsplätze bei Automobilherstellern darstelle, und wies darauf hin, dass der Karosseriebau bereits stark automatisiert sei.

„Das eigentliche Problem wird darin bestehen, dass Unternehmen diese kleinen Teile liefern, die durch unsere Module ersetzt werden“, sagte er.

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