Egy ügyfél egy lepecsételt -és -hegesztett acél akkumulátor-tartóval lép be. Öt különálló darabból áll, amelyeket össze kell hegeszteni. A csomag már így is nehéz, a távolság szenved, és minden plusz kilogramm energiába kerül. A kérdés egyszerű: meg tudjuk-e tartani az erőt és a súlyt egyszerre? A válasz igen. A topológia optimalizálás kombinálásávalAlumíniumötvözet 3D nyomtatás, a mérnökök újratervezhetik a konzolt úgy, hogy az anyag csak ott maradjon, ahol szükség van rá, több alkatrész válik eggyé, a végső alkatrész pedig lényegesen könnyebb lesz.
Miért számít annyira a súly az elektromos járművek akkumulátorában?
Az akkumulátorcsomag általában az elektromos járművek legnehezebb alkatrésze, amely gyakran a teljes saját tömeg 20-25%-át teszi ki. Az extra tömeg növeli a gördülési ellenállást, több energiát igényel a gyorsítás során, és csökkenti a regeneratív fékezés hatékonyságát. Durva ipari hüvelykujjszabály szerint minden 100 kg megtakarított tömeg körülbelül 15–17 km-rel növeli a valós hatótávot, vagy nagyjából 5–6 %-os hatótávolságot, ami 10 %-kal csökkenti a jármű tömegét.
A konzolok és a tartószerkezetek kiváló célpontok a könnyű súlyozáshoz. Egy tipikus kiszerelésben sok van belőlük, szerkezetileg függetlenek, és nem kell elviselniük a főszekrény teljes ütközési terhelését. Tömegük csökkentése ezért mérhető nyereséget eredményez anélkül, hogy veszélyeztetné az elsődleges biztonsági szerkezetet.
Mi az alumíniumötvözet 3D nyomtatás, egyszerű angol nyelven?
Egyszerűen fogalmazva, az alumíniumötvözet 3D nyomtatás egy alkatrészt úgy épít fel, hogy vékony alumíniumporrétegeket szór ki, és lézerrel olvasztja meg őket, egyenként, a teljes geometria elkészítéséig. Az eljárást lézerpor{2}}ágyfúziónak is nevezik. Mivel az anyagot csak ott adják hozzá, ahol a tervezés megkívánja, bonyolult belső rácsok, organikus formák és összevont geometriák válnak lehetővé.
Miért az AlSi10Mg a leggyakoribb választás?
Az AlSi10Mg 3D nyomtatott alkatrészek dominálnak az autóipari alkalmazásokban. Az ötvözet jó egyensúlyt kínál a szilárdság, az önthetőség -mint például a nyomtathatóság és a viszonylag alacsony sűrűség (körülbelül 2,67 g/cm³) között. Megfelelő hőkezelés után 300-350 MPa tartományban nyújt szakítószilárdságot, használható rugalmassággal, így szerkezeti konzolokhoz is alkalmas.
Alumínium vs acél vs öntött alumínium
Sűrűség: AlSi10Mg ≈ 2,67 g/cm³|Acél ≈ 7,8 g/cm³|AlSi10Mg-hez hasonló öntött alumínium
Fajlagos szilárdság: a 3D-nyomtatott AlSi10Mg sok acéllal versenyképes -tömeg arányban-
Tervezési szabadság: sokkal nagyobb, mint az öntés vagy sajtolás, lehetővé téve a topológia-optimalizált alakzatokat, amelyeket a hagyományos módszerek nem tudnak előállítani
A 3D nyomtatás 5 módszerrel könnyebbé teszi az akkumulátortartókat
Topológia optimalizálás
A szoftver eltávolítja az anyagot az alacsony{0}}feszültségű területekről, és csak ott hagyja, ahol a rakomány mozog. A közzétett esetekben ez önmagában 30-50%-kal csökkentette a konzol tömegét, miközben a feszültségeket határokon belül tartotta.
Rácsos és üreges szerkezetek
A belső rácsok vagy üreges részek helyettesítik a tömör szakaszokat. Az alkatrész megtartja a merevséget, ahol szükséges, de felesleges tömeget ont. Ez a hagyományos bélyegzéssel lehetetlen.
Részkonszolidáció
Öt bélyegzett darab, amely egykor hegesztést vagy csavarozást igényelt, egyetlen nyomtatott alkatrészré válhat. A kevesebb kötés kisebb tömeget jelent a kötőelemekből, a hegesztési varratokból és az átlapoló karimákból.
Vékonyabb falak a merevség elvesztése nélkül
Mivel az anyageloszlás optimalizált, a falvastagság csökkenthető a kis{0}}terhelésű területeken, miközben a kritikus szakaszok robusztusak maradnak. Az általános merevség megmarad, sőt javul.
Kevesebb rögzítő, kevesebb összeszerelés
A csavarok, anyák és hegesztések eltávolítása eltávolítja mind a súlyukat, mind a beszerelésükhöz szükséges másodlagos műveleteket. A végső összeszerelés könnyebb és egyszerűbb.
Ez az öt kar együtt működik. Könnyű EV-akkumulátortartókra alkalmazva a kombinált hatás rendszeresen 20–40%-kal csökkenti a súlyt az eredeti bélyegzett vagy hegesztett kialakításhoz képest.
Amit a kutatás mond: Valós számok a súlycsökkentésről
A közzétett tanulmányok és iparági esetek következetesen kétszámjegyű megtakarítást mutatnak{0}}. Az egyik szakértői-topológia-optimalizált akkumulátortartó 49%-os tömegcsökkenést ért el, miközben teljesítette a szilárdsági és biztonsági{5}}tényezőket. Egy másik, nagy-formátumú fémnyomtatással előállított autóalumínium alváz több mint 30%-os súlycsökkenést és a torziós merevség jelentős növekedését eredményezte. A kínai ipari példák az AlSi10Mg akkumulátortartókra 25%-os súlycsökkentésről és ennek megfelelő több kilométeres hatótávolság-növekedésről számolnak be.
Elég erős a 3D nyomtatott alumínium?
Igen-, ha a terv megfelelően érvényesül. Beépítve az AlSi10Mg elérheti a 400–460 MPa szakítószilárdságot; A hőkezelt-anyag némi erőt ad a jobb rugalmasság és a maradék-feszültség-mentesítés érdekében. A fáradási, rezgési és ütközési követelményeket továbbra is szimulációval és fizikai teszteléssel kell ellenőrizni, pontosan úgy, mint bármely más szerkezeti elem esetében. Miután ezek a tesztek sikeresek,Alumíniumötvözet 3D nyomtatásmegfelel az autóipari tartóssági elvárásoknak.
Esettanulmány: Hogyan csökkentette a Sunhingstones a konzol súlyát
Egy európai elektromos járművek beszállítójának szüksége volt egy akkumulátor-tartó{0}}családra. Az eredeti terv sajtolt acél alkatrészeket használt, amelyeket részegységekbe hegesztettek-. A tömeg nagy volt, az összeszerelési idő hosszú volt, és a tervezési változtatások új szerszámokat igényeltek.
A Sunhingstones topológiaoptimalizálással újratervezte a zárójeleket, és AlSi10Mg-ben nyomtatta ki őket. Több darabot egyesítettek egyetlen komponensbe, belső rácsokat vezettek be a nem-kritikus zónákban, és az általános geometriát finomították a nyomtathatóság érdekében.
Az első gyártási{0}}intent köteg eredményei:
Súlya körülbelül 32%-kal csökkent az eredeti acélszerkezethez képest
A különálló részek száma ötről egyre vágva
Az összeszerelési idő több mint felére csökkent
A mechanikai teljesítmény (statikus szilárdság és rezgés) megfelelt a vevő specifikációinak a hőkezelés és a kritikus interfészek megmunkálása után
Az átfutási idő a jóváhagyott tervezéstől az első funkcionális mintákig három hét alatt volt. Ugyanezt a folyamatot kis{1}}mennyiségű sorozatgyártásra méretezték új szerszámok nélkül.
Mikor van értelme a 3D nyomtatásnak (és mikor nincs)
Alumíniumötvözet 3D nyomtatáserős választás, ha:
A mennyiségek alacsonyak és közepesek (évente több tíz és néhány ezer rész)
A geometria összetett vagy gyakran újratervezett
Az alkatrész-konszolidáció vagy a topológia optimalizálás egyértelmű súly- vagy összeszerelési előnyöket biztosíthat
A hagyományos módszerek szerszámköltsége magas az alkatrészmennyiséghez képest
Általában nem ez a legolcsóbb útvonal, ha:
A hangerő nagyon nagy, a geometria pedig egyszerű
A meglévő sajtoló- vagy öntőszerszámok már amortizálva vannak
Az alkatrész nem profitál a bonyolult belső szerkezetekből
Egy tapasztaltFém 3D nyomtatás gyártóőszintén megmondja, melyik helyzetben vagy.
Hogyan válasszunk alumínium 3D nyomtatási gyártót
Keresse ezeket a képességeket:
Bizonyított tapasztalat az AlSi10Mg-vel és az autóipari{1}}porral
Házon belüli sűrűség-, szakító- és (lehetőleg) CT-vizsgálat
Hőkezelés, feszültségmentesítés és másodlagos megmunkálási lehetőség
Képes tervezési-az-additív-gyártáshoz (DFM) visszajelzést és topológia-optimalizálási támogatást nyújtani
Tiszta út a prototípustól a kis mennyiségű{0}}gyártásig
Egy olyan beszállító, amely már gyárt könnyű elektromos akkumulátoregység-tartókat és egyéb szerkezeti alumínium alkatrészeket, lerövidíti a fejlesztési ciklust és csökkenti a műszaki kockázatokat.
GYIK
Mennyi súlyt takaríthat meg a 3D nyomtatás egy akkumulátortartón?
A tipikus megtakarítások 20% és 40% között mozognak a sajtolt vagy hegesztett acélkonstrukciókhoz képest, ha topológiaoptimalizálást és alkatrészkonszolidációt alkalmaznak. A szélsőséges esetek közel 50%-a.
A 3D nyomtatott alumínium olyan erős, mint a megmunkált alumínium?
Az épített és hőkezelt-AlSi10Mg sok hagyományos alumíniumötvözethez hasonló szilárdsági szintet ér el. A kulcs a megfelelő folyamatszabályozás, hőkezelés és érvényesítés az adott terhelési esetekre.
Mennyi ideig tart egy nyomtatott zárójelminta beszerzése?
A jóváhagyott CAD-adatokból a funkcionális minták gyakran 1–3 héten belül rendelkezésre állnak, mérettől, mennyiségtől és utófeldolgozási követelményektől{2}} függően.
Készíthetsz kis tételeket a teszteléshez?
Igen. A több tíz vagy száz alkatrészből álló, kis mennyiségű-gyártási sorozatok a fémadalékok gyártásának szokásos használati esetei.
Milyen fájlokat kell idézni?
Egy 3D CAD-modell (előnyösen a STEP), valamint a terhelési esetek, a kritikus méretek, a felületi -kidolgozási követelmények és a mennyiségi információ általában elegendő az első árajánlathoz és a DFM áttekintéshez.
Készen áll az akkumulátor könnyítésére?
Küldje el nekünk aktuális konzoltervét vagy 3D modelljét. Felmérjük a súlymegtakarítási potenciált-, topológiát vagy konszolidációs lehetőségeket javasolunk, és világos árajánlatot adunk egy reális gyártási tervvel együtt. Az alumíniumötvözetből készült 3D nyomtatás az egyik legpraktikusabb módja manapság az elektromos járművek akkumulátorainak tömegének csökkentésére,{5}}a teljesítmény feláldozása nélkül.