Lexus LFA: "Con tốt thí" hay cuộc cách mạng

Đồng Yên Nhật tăng cao đã làm tắt hy vọng tung ra mô hình thể thao Lexus LFA sử dụng sợi các-bon, ít nhất là tại thời điểm này, tập đoàn ôtô hàng đầu Nhật Bản phát biểu trong một tuyên bố.

>> Siêu phẩm Lexus LFA cuối cùng xuất xưởng

Khi chiếc xe LFA xa xỉ có giá trị 375 nghìn đô la Mỹ cuối cùng được sản xuất vào ngày 14 tháng 12 năm 2012, Toyota phải đối mặt với một nhà máy sợi các-bon tốn kém, phức tạp nhưng gần như nhàn rỗi.

Hiện nay, các kỹ sư đang tìm kiếm phương pháp để sử dụng lại nhà máy này và chuyển công nghệ sợi các-bon mới phát hiện vào sản phẩm khác. Lần đầu tiên, Toyota có kế hoạch sử dụng vật liệu công nghệ cao, đắt tiền cho một chiếc xe không phải là LFA.

Lexus LFA – Chiếc xe trứ danh

Vào tháng 10 năm 2010, Toyota mở nhà máy sợi các-bon bên trong khu phức hợp Motomachi để sản xuất các thành phần sợi các-bon siêu cứng nhưng siêu nhẹ cho LFA. Khoảng 65% thân xe LFA xét theo trọng lượng được sản xuất bằng loại vật liệu này.

Một chiếc LFA hoàn chỉnh

Kể từ khi chiếc LFA đầu tiên được sản xuất vào ngày 15 tháng 12 năm 2010, các nhà quan sát đã cho rằng Lexus là sẽ thực hiện 500 phiên bản giới hạn đầu tiên và một chiếc xe được dự đoán là một chiếc xe mui trần hai cửa.

LFA dự kiến sẽ không tạo ra lợi nhuận. Nó được mường tượng như một chiếc xe trưng diện nhằm chứng tỏ kỹ thuật của Lexus có thể cạnh tranh trong các giải đấu siêu xe.

Ở giữa quá trình phát triển, kỹ sư trưởng Haruhiko Tanahashi từ bỏ kế hoạch cho một thân xe bằng nhôm, chọn thay thế bởi sợi các bon, một trao đổi khiến mức chi phí cơ bản ở mức cao.

“Thời gian đó, đã có những cuộc đàm phán không chính thức về dự án khác sau khi dự án LFA hiện tại kết thúc”, một lãnh đạo Toyota giấu tên cho biết.

Vấn đề chính nằm ở sức mạnh của đồng Yên. Khi dự án được phép thương mại hóa vào tháng 11 năm 2005, tỷ giá Yên so với USD là 118:1. Vào thời điểm phiên bản sản xuất được trưng bày tại triển lãm ô tô Tokyo vào tháng 10 năm 2009, USD đã giảm xuống chỉ bằng 89 Yên. Kể từ đó, đồng Yên liên tục tăng giá, có lúc lên đến 1 đô la đổi được 75 Yên, mặc dù hiện nay nó đã ổn định ở mức 85 Yên. Các dữ liệu trên cho thấy đồng Yên tăng giá khoảng 30% so với đồng USD, gây ảnh hưởng tiêu cực cho Toyota nói riêng cũng như thiệt hại trầm trọng cho những chiếc xe hơi được sản xuất tại Nhật Bản, và LFA cũng không phải ngoại lệ.

Thân xe Lexus LFA hoàn chỉnh sẵn sàng để lắp ráp

Tuy nhiên, Toyota cho biết thí nghiệm sợi các-bon có thể thu hồi vốn bởi thành tựu đạt được trên LFA được ứng dụng ở bất cứ nơi đâu. Ngoài việc sản xuất các phụ tùng thay thế cho LFA, nhà máy này sẽ sớm bắt đầu được sử dụng cho các mô hình khác.

Các thành phần sợi các-bon được dự kiến sẽ xuất hiện trên các dòng sản phẩm khác của Lexus và Toyota.

Nhưng điều đó vẫn chưa xảy ra. Hiện tại, LFA vẫn là chiếc xe duy nhất của Toyota và Lexus sử dụng sợi các bon. Và Toyota chưa nói rõ mô hình nào ngoài LFA sẽ được trang bị loại vật liệu đắt tiền này.

Các nhà sản xuất ô tô đang xem xét sợi các-bon, đặc biệt cho mui xe, trần xe, nắp bình nhiên liệu các và các phần khí động học như tấm cản dòng không khí như một lựa chọn khi họ tìm cách cắt giảm trọng lượng để thúc đẩy việc tiết kiệm nhiên liệu. Vật liệu này chắc chắn hơn và nhẹ hơn sắt, với trọng lượng cả thân chỉ là 193 kgs.

Nhưng nó vẫn là cực kỳ tốn kém, đồng nghĩa với việc bài toán hoàn vốn cực kỳ nan giải. Nếu nhiều nhà sản xuất sử dụng sợi các-bon, chi phí sẽ giảm xuống. Nhưng cho đến lúc điều đó xảy ra, người ta sẽ không sử dụng nó một cách rộng rãi.

Toyota tiếp cận sản xuất sợi các-bon khi nó sở hữu những công nghệ sản xuất khác. Hãng tiến hành quá trình trong nội bộ chỉ để xem xét rằng liệu hệ thống sản xuất Toyota nổi tiếng có thể mang thêm hiệu quả.

Đằng sau những cánh cửa

Hình ảnh thu được đằng sau cánh cửa sản xuất LFA khi nó vẫn còn hoạt động đã hé lộ tại sao LFA cà các thành phần sợi các-bon của nó lại đắt tiền như vậy.

Từ lúc bắt đầu cho đến khi kết thúc, việc lắp ráp một chiếc LFA phải tốn mất 3 tuần, trong có 2 tuần được dùng chủ yếu để cán và đổ khuôn các tấm các-bon. Chỉ một chiếc xe được hoàn thành trong 1 ngày có 8 tiếng làm việc.

Khoảng 170 người làm việc cực nhọc để tạo ra kiệt tác nghệ thuật mang tên LFA, trong đó khoảng gần 100 người tham gia công việc sản xuất sợi các-bon, nơi phần lớn công việc được thực hiện trong nhà có những căn phòng cực kỳ sạch sẽ, gợi chúng ta nhớ đến nhà máy sản xuất chip máy tính.

Các công nhân đang lắp ráp hệ thống truyền động

Có ba cách để sản xuất vật liệu sợi các-bon, hay đúng hơn là pô-ly-me gia cố sợi các-bon. Hiện nay, Toyota thực hiện hai phương pháp tại nhà máy của hãng.

Phương pháp thứ nhất được gọi là nhúng tẩm trước (tên gọi chuyên môn pre-preg), được sản xuất bằng cách sử dụng tấm vải dệt sợi các-bon tẩm trước với nhựa dính. Đây là loại đắt nhất và chắc chắn nhất của vật liệu sợi các-bon.

Phương áp thứ hai là đúc ép phun nhựa (RTM). Chất lượng của sợi sử dụng phương pháp này không tốt bằng phương pháp thứ nhất nhưng giá thành thấp hơn.

Phương pháp thứ ba được gọi là hỗn hợp đúc tấm với chất lượng và chi phí thuộc hàng rẻ nhất, tuy nhiên vẫn mạnh và nhẹ hơn thép. Với các thành phần chế tạo bằng cách này, Toyota sử dụng các nguồn cung ngoài.

Các nhà sản xuất sợi các-bon Nhật Bản, dẫn đầu bởi Toray Industries Inc, chiếm 70% nguồn cung sợi các-bon trên toàn thế giới. Chính phủ Nhật đang đẩy mạnh ngành công nghiệp này như một mũi nhọn cho nhiều lĩnh vực khác, đặc biệt là ô tô, nếu các nhà sản xuất của xứ sở mặt trời mọc có thể cắt giảm chi phí mạnh mẽ.

Nhưng trong khi LFA vẫn còn đang khiến Toyota phải đau đầu về chi phí, có một điều chưa rõ ràng rằng công nghệ của hãng xe này cạnh tranh đến đâu.

Các hãng xe khác

Lamborghini, Ferrari, Bentley và McLaren – tất cả đều sử dụng sợi các bon trên các mô hình của họ và cũng đang đi tiên phong trong kĩ thuật sản xuất vật liệu tương tự như vậy. Một số cho biết họ đã cắt giảm thời gian một số quá trình sản xuất nhất định xuống còn vài phút so với vài giờ ở Toyota.

Ví dụ, Bentley đã thêm cô-ban vào sợi các-bon để khiến nó có tính từ. Điều này cho phép công ty sử dụng nam châm để tự động hóa sản xuất nhằm mục đích cắt giảm chi phí và thời gian.

Ngược lại, những tấm bên ngoài của LFA, tất cả đều là sợi các-bon và hoàn toàn không có từ tính so với bất cứ dạng plastic nào. Tuy nhiên, sơn tĩnh điện thường được sử dụng trong lắp ráp hàng loạt không hoạt động trên plastic. Vì vậy, nhiều bộ phận chắc chắn đã được sơn bằng tay.

Lamborghini sử dụng một hệ thống có tên gọi “vật liệu được rèn” có thời gian sản xuất nhanh hơn so với phương pháp nhúng tẩm trước và hấp khử trùng.

BMW AG đã tạo ra một liên doanh với SGL Carbon SE ở Moses Lake, Washington để sản xuất sợi các bon với quy mô lớn và phát triển công nghệ nội bộ. Địa điểm của liên doanh được chọn để tận dụng nguồn thủy điện giá rẻ. Đó là dấu hiệu của ngành công nghiệp đang tìm kiếm bất kỳ lợi thế gì trong việc cắt giảm chi phí.

Năm ngoái, General Motors đã hợp tác với Teijin Nhật Bản để phát triển các thành phần sợi các-bon có thể được sử dụng trong các mô hình GM. Vào thời điểm đó, GM cho biết Teijin có tiềm năng bằng cách sử dụng một loại vật liệu nhiệt dẻo có thể được đúc chỉ trong thời gian ít hơn 1 phút.

Như một phần của dự án đó, Teijin đã mở một trung tâm kỹ thuật tại Auburn Hills, Michigan vào tháng 3 năm 2012, nghiên cứu sâu hơn vào các ứng dụng của sợi các-bon trên ô tô.

Nhận thức của người trong cuộc Toyota

Toyota cho biết họ đang phát triển công nghệ của mình cũng như tìm kiếm phương pháp để cải thiện năng suất và cắt giảm chi phí. Trong tương lai, hãng này nhận thấy họ sẽ sử dụng phương pháp thứ hai RTM thay vì phương pháp đầu. Quá trình RTM sử dụng áp lực thấp hơn so với kỹ thuật cũ, hỗ trợ chân không và ép phun cho phép nó linh hoạt hơn và nhanh hơn những phương pháp truyền thống.

Phải mất ba tuần để hoàn thành một chiếc Lexus LFA

Ít nhất, kinh nghiệm của Toyota trong chế tạo sợi các-bon cũng mang đến cho nó một cái nhìn sâu sắc về chi phí và các công nghệ sản xuất liên quan.

Toyota có một lịch sử đo đếm giá cả và chất lượng bằng cách tự sản xuất các sản phẩm tương tự như một tiêu chuẩn sau đó sử dụng làm cơ sở trong việc đàm phán giá với nhà cung cấp và làm việc với họ để tìm kiếm hiệu quả. Và nhà máy sợi các-bon chẳng qua cũng chỉ là một liều thuốc thử như mọi lần.

“Đây là một thành công vì chúng tôi đã nuôi dưỡng một bí quyết trong việc phát triển công nghệ và kỹ thuật cần thiết để sản xuất sợi các-bon”, phát ngôn viên Toyota Keisuke Kirimoto cho biết. “Khi tiến bộ được thực hiện trong việc đẩy nhanh thời gian bảo dưỡng nhựa, kiến thức tích lũy này sẽ được sử dụng trong tương lai”.

Lexus LFA

Nguồn gốc: Năm 2000. Ý tưởng cho chiếc xe thể thao hiệu suất cao bắt nguồn từ câu nói đùa giữa   Haruhiko Tanahashi , người sau này trở thành kỹ sư trưởng và giám đốc điều hành Tetsuo Hattori .

Bắt đầu sản xuất:  15 tháng 12, 2010Số lượng: Giới hạn trong 500 chiếcChiếc xe cuối cùng được sản xuất: 14 tháng 12 năm 2012Giá: $375,000Hệ thống truyền động: 4.8-l V-10, hộp số tự động 6 cấpTăng tốc 0-96km/h: 3.7 sVận tốc cực đại: 323 km/hThân: 65% sợi các-bon, 35% nhôm.Ngọc Điệp (TTTĐ)