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1. 개요
100년전부터 사용되었던 수십 개의 강판 패널들을 용접하여 연결하는 것이 아닌, 거대한 하나의 금속 판을 틀(Die, 주물)에 넣고 높은 온도와 압력으로 캐스팅해 온전한 하나의 바디 형태를 만드는 초대형 다이캐스팅 (Die-Casting) 공법이다. 테슬라 일론 머스크가 먼저 제창을 하였으며 현재 테슬라의 공장에서 사용되는 공법을 이야기한다면 가장 먼저 이야기를 할 정도로 테슬라에서 가장 대표적인 차체 제조방식이다.
2. 특징
설비 하나당 천 번의 캐스팅이 가능한 내구성을 가지고 있고, 하루 500개의 부품을 생산할 수 있다. 주조용 설비 자중이 기기 자중만 400톤이라는 엄청난 무게를 자랑하기에 공장을 만들기 전에 해당 설비를 설치 후 공장을 세워야 할 정도이다.
2020년부터 생산라인에 적용되어, 2023년 현재 모델 Y와 모델 3의 경우 이 방식을 주된 방식으로 사용하여 제조된다. 기가 프레스로 제작되는 부품의 수를 점차 늘리고 있다. 이 공법을 사용함으로써 테슬라는 단위 시간당 생산대수를 늘릴 수 있게 되었다. 이 방식의 장점으로 용접식에서 불가분 접착/실링, 코팅, 도장, 방청처리를 대부분 생략할 수 있다는 점을 꼽을 수 있다.
언제나 높은 수준의 공차와 치수 정확도를 자랑하며 기존 방식으로 만들기 어려운 복잡한 형상의 부품 구조물을 대량으로 빠르게 찍어 부품비와 인건비를 절감한다. 더불어 마감된 부품의 표면 마감의 일관성도 장점이다. 또한 지속적인 기가 프레스의 개선을 통해 공장 자동화에서도 더욱 큰 혁신을 할 수 있게 된다. [1]
하나의 일체형 주조품이기에 외부 충격으로 일부 손상 시에도 통교환해야하는 단점이 있다. 생산의 측면에서는 해당 기계의 가격이 기존의 패널 프레스 내지는 용접 로봇들보다 단위 가격이 비싸며, 범용적인 주조설비가 아닌만큼 가격과 수량에서 불리한 측면이 있다.
또한 초대형 주조의 특성상, 열팽창과 수축으로 인한 변형 제어를 하기 위해, 스페이스X를 통해 배운 우주항공 재료 공학 경험을 이용하여 만든 AA386 합금을 채택하여 주조 중이다. [2] [3]
정기적인 유지보수 비용 또한 많이 든다.
미국 프리몬트 공장에 IDRA 장비 2기 도입을 필두로 하여, 중국 상하이 공장에 LK그룹제 임프레스-플러스 장비 3기를 가동 중에 있으며, 미국 오스틴 공장에 3기, 독일 베를린에 8기를 추가해 가동중이다.
기존 강판 용접 대비 상당히 빠른 속도로 차체를 찍어낼 수 있기에 중국 기가 상하이 공장에서는 2분에 1대씩, 하루 700대 이상의 모델 Y를 생산하고 있다.
3. 기가 프레스 제조 회사
해당되는 기가 프레스의 경우는 기존의 프레스와 비교해서 수십 배는 더 크기 때문에 만들 수 있는 회사의 수는 상당히 적다. 현재 해당되는 기가 프레스를 만들 수 있는 회사는 두 군데인데 IDRA를 사실상 LK그룹이 소유하고 있기 때문에 사실상 독점 상태다. 연간 약 9대의 설비를 공급할 수 있기에 현재 테슬라에서 의뢰를 한 기가 프레스를 만드는데에도 바쁘기에 다른 회사에 공급을 제대로 하지 못하는 실정이다.
4. 기가 프레스 적용 회사
[1]
현재 테슬라가 가고자 하는 방향은 프론트와 리어를 포함한 옆면까지 기가프레스로 제작하여 총 부품 4~5개를 사용하여 빠르게 차량을 제조하는 것이다
[2]
해당 AA386은 높은 항복 강도를 갖는 기존 A356 합금과 높은 전기전도도를 갖는 A100.1 합금의 장점을 모두 갖는 특수 알루미늄 합금으로 90MPa~150Mpa의 항복 강도와 40%~60% IACS의 전기전도도를 갖고 있으며 이를 통해 열 변형에도 기계적, 전기적 특성을 유지할 수 있다.
[3]
종전 시트 패널식 대비 충돌안전에 대한 염려는
2023년에 진행한
미국 IIHS의 충돌 테스트에서 확인한 모델 Y의 충돌실험 평가에서 매우 높은 등급을 받았기에 해당 문제에 대해선 걱정할 일이 없다.
[4]
2025년을 목표로 하고 있다.