Klients ienāk ar apzīmogotu{0}}un-metinātu tērauda akumulatora-pakas kronšteinu. Tas ir izgatavots no piecām atsevišķām daļām, kuras ir jāsametina kopā. Paka jau tā ir smaga, diapazons cieš, un katrs liekais kilograms maksā enerģiju. Jautājums ir vienkāršs: vai mēs varam saglabāt spēku un vienlaikus samazināt svaru? Atbilde ir jā. Apvienojot topoloģijas optimizāciju arAlumīnija sakausējuma 3D druka, inženieri var pārveidot kronšteinu tā, lai materiāls paliktu tikai tur, kur tas ir nepieciešams, vairākas daļas kļūst par vienu un gala sastāvdaļa ir ievērojami vieglāka.
Kāpēc svaram ir tik liela nozīme EV akumulatoru komplektā?
Akumulators parasti ir vienīgā smagākā elektriskā transportlīdzekļa sastāvdaļa, kas bieži vien veido 20–25 % no kopējās pašmasas. Papildu masa palielina rites pretestību, prasa vairāk enerģijas paātrinājuma laikā un samazina rekuperatīvās bremzēšanas efektivitāti. Kā aptuvens nozares īkšķis, katri 100 kg svara, kas ietaupīti, var palielināt aptuveni 15–17 km reālā-pasaules diapazona vai aptuveni 5–6 % diapazona uzlabojumu, lai samazinātu transportlīdzekļa svaru par 10%.
Kronšteini un atbalsta konstrukcijas ir lieliski mērķi vieglajam svaram. To ir daudz tipiskā iepakojumā, tie ir strukturāli neatkarīgi, un tiem nav jānes pilna galvenā korpusa avārijas slodze. Tāpēc to masas samazināšana nodrošina izmērāmus ieguvumus, neapdraudot primāro drošības struktūru.
Kas ir alumīnija sakausējuma 3D drukāšana vienkāršā angļu valodā?
Vienkārši izsakoties, alumīnija sakausējuma 3D drukāšana veido daļu, izklājot plānus alumīnija pulvera slāņus un izkausējot tos ar lāzeru, pa vienam slānim, līdz ir pabeigta visa ģeometrija. Šis process ir pazīstams arī kā lāzera pulvera -slāņa saplūšana. Tā kā materiāls tiek pievienots tikai tur, kur to prasa dizains, kļūst iespējamas sarežģītas iekšējās režģi, organiskas formas un konsolidētas ģeometrijas.
Kāpēc AlSi10Mg ir visizplatītākā izvēle
AlSi10Mg 3D drukātās detaļas dominē automobiļu lietojumos. Sakausējums nodrošina labu līdzsvaru starp izturību, liejamību, piemēram, apdrukājamību, un salīdzinoši zemu blīvumu (aptuveni 2,67 g/cm³). Pēc atbilstošas termiskās apstrādes tas nodrošina stiepes izturību 300–350 MPa diapazonā ar izmantojamu elastību, padarot to piemērotu konstrukcijas kronšteiniem.
Alumīnijs pret tēraudu vs lietais alumīnijs
Blīvums: AlSi10Mg ≈ 2,67 g/cm³|Tērauds ≈ 7,8 g/cm³|Lietais alumīnijs, kas līdzīgs AlSi10Mg
Īpatnējā izturība: 3D-drukātais AlSi10Mg ir konkurētspējīgs ar daudziem tēraudiem pēc svara-pret-svara
Dizaina brīvība: daudz augstāka nekā liešana vai štancēšana, ļaujot topoloģijai-optimizētas formas, kuras nevar radīt tradicionālās metodes
5 veidi, kā 3D drukāšana padara akumulatora kronšteinus vieglākus
Topoloģijas optimizācija
Programmatūra noņem materiālu no zema{0}}sprieguma reģioniem un atstāj to tikai tur, kur pārvietojas kravas. Publicētajos gadījumos tas vien ir samazinājis kronšteina masu par 30–50%, vienlaikus saglabājot spriegumus robežās.
Režģa un dobās konstrukcijas
Iekšējās režģi vai dobās sekcijas aizstāj cietās sekcijas. Detaļa saglabā stingrību, kur nepieciešams, bet izlej nevajadzīgu masu. Tas nav iespējams ar parasto štancēšanu.
Daļu konsolidācija
Pieci apzīmogoti gabali, kuriem kādreiz bija nepieciešama metināšana vai pieskrūvēšana, var kļūt par vienu drukātu komponentu. Mazāks savienojumu skaits nozīmē mazāku masu no stiprinājumiem, metinājuma lodītēm un pārklājošiem atlokiem.
Plānākas sienas, nezaudējot stingrību
Tā kā materiālu sadalījums ir optimizēts, sienas biezumu var samazināt zemas-slodzes zonās, kamēr kritiskās daļas paliek izturīgas. Kopējā stingrība tiek saglabāta vai pat uzlabota.
Mazāk stiprinājumu, mazāk montāžas
Noņemot skrūves, uzgriežņus un metinājumus, tiek noņemts gan to svars, gan sekundārās darbības, kas nepieciešamas to uzstādīšanai. Galīgā montāža ir vieglāka un vienkāršāka.
Šīs piecas sviras darbojas kopā. Lietojot uz vieglajiem EV akumulatoru blokiem, kombinētais efekts regulāri nodrošina svara samazinājumu par 20–40 %, salīdzinot ar oriģinālo štancētu vai metinātu dizainu.
Ko saka pētījums: reāli skaitļi par svara ietaupījumu
Publicētie pētījumi un nozares gadījumi konsekventi parāda divciparu ietaupījumu{0}}. Viena salīdzinošā-pārskatītā topoloģija-optimizētais akumulatora kronšteins sasniedza masas samazinājumu par 49%, vienlaikus sasniedzot izturības un drošības{5}}faktora mērķus. Cits automobiļu alumīnija šasijas komponents, kas ražots ar lielformāta metāla drukāšanu, nodrošināja svara samazinājumu par vairāk nekā 30%, kā arī ievērojami palielināja vērpes stingrību. Ķīnas rūpniecības piemēri par AlSi10Mg akumulatoru balstiem ziņo par 25 % svara samazinājumu un atbilstošu attāluma pieaugumu par vairākiem kilometriem.
Vai 3D drukātais alumīnijs ir pietiekami izturīgs?
Jā,-ja dizains ir pareizi apstiprināts. Kā-būvētais AlSi10Mg var sasniegt 400–460 MPa stiepes izturību; termiski -apstrādāts materiāls nodrošina zināmu izturību, uzlabojot elastību un novēršot atlikušo-spriedzi. Noguruma, vibrācijas un sadursmju prasības joprojām ir jāpārbauda, izmantojot simulāciju un fizisko testu, tieši tāpat kā ar jebkuru citu konstrukcijas sastāvdaļu. Kad šie testi ir nokārtoti,Alumīnija sakausējuma 3D drukaatbilst automobiļu izturības prasībām.
Gadījuma izpēte: kā Sunhingstones samazināja kronšteina svaru
Eiropas EV piegādātājam bija nepieciešama akumulatoru -pakojuma atbalsta kronšteinu saime. Sākotnējā dizainā tika izmantotas štancētas tērauda detaļas, kas tika sametinātas mezglos. Svars bija liels, montāžas laiks bija ilgs, un konstrukcijas izmaiņām bija nepieciešami jauni instrumenti.
Sunhingstones pārveidoja kronšteinus, izmantojot topoloģijas optimizāciju, un izdrukāja tos AlSi10Mg. Vairākas detaļas tika apvienotas atsevišķos komponentos, iekšējie režģi tika ieviesti ne-kritiskajās zonās, un kopējā ģeometrija tika uzlabota, lai nodrošinātu drukājamību.
Pirmās ražošanas{0}}nolūka partijas rezultāti:
Salīdzinot ar oriģinālo tērauda bloku, svars ir samazināts par aptuveni 32%.
Atsevišķu daļu skaits, kas sagrieztas no piecām līdz vienai
Montāžas laiks samazināts vairāk nekā uz pusi
Mehāniskā veiktspēja (statiskā izturība un vibrācija) atbilda klienta specifikācijai pēc termiskās apstrādes un kritisko saskarņu apstrādes
Laiks no apstiprinātā projekta līdz pirmajiem funkcionālajiem paraugiem bija mazāks par trim nedēļām. Tas pats process tika mērogots līdz neliela-apjoma sērijveida ražošanai bez jauniem instrumentiem.
Kad 3D drukāšanai ir jēga (un kad tā nav)
Alumīnija sakausējuma 3D drukair spēcīga izvēle, ja:
Apjomi ir zemi vai vidēji (no desmitiem līdz dažiem tūkstošiem daļu gadā)
Ģeometrija ir sarežģīta vai bieži pārveidota
Daļu konsolidācija vai topoloģijas optimizācija var nodrošināt skaidras svara vai montāžas priekšrocības
Instrumentu izmaksas tradicionālajām metodēm ir augstas attiecībā pret daļas daudzumu
Parasti tas nav lētākais maršruts, ja:
Apjomi ir ļoti lieli, un ģeometrija ir vienkārša
Esošie štancēšanas vai liešanas instrumenti jau ir amortizēti
Daļai nav izdevīgi sarežģītas iekšējās struktūras
PieredzējisMetāla 3D drukas ražotājsgodīgi pateiks, kurā situācijā tu esi.
Kā izvēlēties alumīnija 3D drukas ražotāju
Meklējiet šīs iespējas:
Pierādīta pieredze ar AlSi10Mg un automobiļu kvalitātes pulveri
Mājas blīvuma, stiepes un (vēlams) CT pārbaude
Termiskā apstrāde, stresa mazināšana un sekundārās apstrādes iespējas
Spēja nodrošināt dizaina--additīvās-ražošanas (DFM) atgriezenisko saiti un topoloģijas-optimizācijas atbalstu
Skaidrs ceļš no prototipa līdz neliela{0}}apjoma ražošanai
Piegādātājs, kas jau ražo vieglus EV akumulatoru blokus un citus strukturālus alumīnija komponentus, saīsinās jūsu izstrādes ciklu un samazinās tehnisko risku.
FAQ
Cik lielu svaru 3D drukāšana var ietaupīt uz akumulatora kronšteina?
Tipiski ietaupījumi svārstās no 20 % līdz 40 % salīdzinājumā ar štancētu vai metinātu tērauda konstrukcijām, ja tiek piemērota topoloģijas optimizācija un detaļu konsolidācija. Ekstrēmi gadījumi ir sasnieguši gandrīz 50%.
Vai 3D drukātais alumīnijs ir tikpat stiprs kā mehāniski apstrādāts alumīnijs?
Kā-uzbūvēts un termiski{1}}apstrādāts AlSi10Mg sasniedz stiprības līmeni, kas ir salīdzināms ar daudziem parastajiem alumīnija sakausējumiem. Galvenais ir pareiza procesa kontrole, termiskā apstrāde un validācija konkrētiem slodzes gadījumiem.
Cik ilgs laiks nepieciešams, lai iegūtu izdrukātu kronšteinu paraugu?
No apstiprinātajiem CAD datiem funkcionālie paraugi bieži ir pieejami 1–3 nedēļu laikā atkarībā no izmēra, daudzuma un pēcapstrādes prasībām.
Vai varat izgatavot nelielas partijas testēšanai?
Jā. Neliela-apjoma ražošanas sērija, kas sastāv no desmitiem vai simtiem detaļu, ir standarta izmantošanas gadījums metāla piedevu ražošanā.
Kādi faili ir jācitē?
Pirmajam piedāvājumam un DFM pārskatīšanai parasti pietiek ar 3D CAD modeli (vēlams STEP), kā arī visus slodzes gadījumus, kritiskos izmērus, virsmas-apdares prasības un informāciju par daudzumu.
Vai esat gatavs atvieglot savu akumulatoru?
Nosūtiet mums savu pašreizējo kronšteina dizainu vai 3D modeli. Mēs novērtēsim svara-taupīšanas potenciālu, ieteiksim topoloģijas vai konsolidācijas iespējas un sniegsim skaidru citātu kopā ar reālistisku ražošanas plānu. Alumīnija sakausējuma 3D drukāšana ir viens no vispraktiskākajiem mūsdienās pieejamajiem ceļiem, lai samazinātu EV akumulatoru{5}}pakojuma struktūru, nezaudējot veiktspēju.