Klient astub sisse tembeldatud-ja-keevitatud terasest aku-paki klambriga. See on valmistatud viiest eraldi tükist, mis tuleb kokku keevitada. Pakk on niigi raske, ulatus kannatab ja iga lisakilogramm maksab energiat. Küsimus on lihtne: kas suudame hoida jõudu ja vähendada raskust samal ajal? Vastus on jah. Kombineerides topoloogia optimeerimiseAlumiiniumsulamist 3D-printimine, saavad insenerid kronsteini ümber kujundada nii, et materjal jääb ainult sinna, kus seda vajatakse, mitmest osast saab üks ja lõppkomponent on oluliselt kergem.
Miks on kaal EV akukomplektis nii oluline?
Aku on tavaliselt elektrisõiduki kõige raskem komponent, mis moodustab sageli 20–25% kogu tühimassist. Lisamass suurendab veeretakistust, nõuab kiirendamisel rohkem energiat ja vähendab regeneratiivpidurduse tõhusust. Tööstusharu umbkaudne rusikareegel võib öelda, et iga säästetud 100 kg kaalust võib reaalset-kilomeetrit suurendada umbes 15–17 km või sõiduulatust umbes 5–6% võrra, mis vähendab sõiduki massi 10%.
Klambrid ja tugistruktuurid on kergekaalutamiseks suurepärased sihtmärgid. Neid on tüüpilises pakendis palju, need on konstruktsiooniliselt sõltumatud ega pea kandma põhikorpuse kogu kokkupõrkekoormust. Nende massi vähendamine annab seega mõõdetavat kasu, ilma et see kahjustaks esmast ohutusstruktuuri.
Mis on alumiiniumsulamist 3D-printimine lihtsas inglise keeles?
Lihtsamalt öeldes valmistab alumiiniumsulamist 3D-printimine osa, laotades õhukesed alumiiniumipulbri kihid ja sulatades neid laseriga, üks kiht korraga, kuni täielik geomeetria on valmis. Protsessi nimetatakse ka laserpulber-kihi liitmiseks. Kuna materjali lisatakse ainult seal, kus disain seda nõuab, saavad võimalikuks keerukad sisevõred, orgaanilised kujundid ja konsolideeritud geomeetria.
Miks on AlSi10Mg kõige levinum valik
AlSi10Mg 3D prinditud osad domineerivad autotööstuses. Sulam pakub head tasakaalu tugevuse, valatavuse -nagu prinditavuse ja suhteliselt madala tiheduse (umbes 2,67 g/cm³) vahel. Pärast nõuetekohast kuumtöötlust annab see tõmbetugevuse vahemikus 300–350 MPa ja kasutatava elastsusega, mistõttu sobib see konstruktsiooniklambrite jaoks.
Alumiinium vs teras vs alumiiniumvalu
Tihedus: AlSi10Mg ≈ 2,67 g/cm³|Teras ≈ 7,8 g/cm³|AlSi10Mg-ga sarnane valatud alumiinium
Eritugevus: 3D-prinditud AlSi10Mg on kaalu-kaalu-suhtes konkurentsivõimeline paljude terastega
Disainivabadus: palju suurem kui valamine või stantsimine, võimaldades topoloogia{0}}optimeeritud kujundeid, mida traditsioonilised meetodid ei suuda luua
5 viisi, kuidas 3D-printimine muudab akuklambrid kergemaks
Topoloogia optimeerimine
Tarkvara eemaldab materjali madalast{0}}pingega piirkondadest ja jätab selle ainult sinna, kuhu koormus liigub. Avaldatud juhtudel on see üksi vähendanud kronsteini massi 30–50%, hoides samal ajal pingeid piirides.
Võre- ja õõneskonstruktsioonid
Sisemised võred või õõnesprofiilid asendavad tahkeid sektsioone. Osa säilitab jäikuse seal, kus vaja, kuid eemaldab tarbetut massi. Tavapärase tembeldamisega on see võimatu.
Osade konsolideerimine
Viis tembeldatud detaili, mis kunagi vajasid keevitamist või poltidega kinnitamist, võivad saada üheks prinditud komponendiks. Vähem liitekohti tähendab väiksemat massi kinnitusdetailidest, keevisõmblustest ja kattuvatest äärikutest.
Õhemad seinad jäikust kaotamata
Kuna materjali jaotus on optimeeritud, saab väikese{0}}koormusega aladel seina paksust vähendada, samas kui kriitilised osad jäävad tugevaks. Üldine jäikus säilib või isegi paraneb.
Vähem kinnitusvahendeid, vähem kokkupanekut
Poltide, mutrite ja keevisõmbluste eemaldamine eemaldab nii nende kaalu kui ka paigaldamiseks vajalikud sekundaarsed toimingud. Lõplik kokkupanek on kergem ja lihtsam.
Need viis hooba töötavad koos. Kergete elektrisõidukite akuplokkide puhul vähendab kombineeritud efekt regulaarselt 20–40% kaalu võrreldes algse stantsitud või keevitatud konstruktsiooniga.
Mida uuringud ütlevad: tegelikud arvud kaalusäästu kohta
Avaldatud uuringud ja valdkonna juhtumid näitavad järjekindlalt kahekohalist{0}}säästu. Ühe eksperdihinnanguga-topoloogia-optimeeritud akuklamber saavutas 49% massivähenduse, täites samal ajal tugevuse ja ohutus{5}}eesmärgid. Teine autode alumiiniumist šassii komponent, mis on toodetud suure-formaadis metallitrükiga, vähendas kaalu rohkem kui 30% ja suurendas oluliselt väändejäikust. Hiina tööstuse näited AlSi10Mg akude tugede kohta näitavad 25% kaalulangust ja vastavat sõiduulatuse suurenemist mitme kilomeetri võrra.
Kas 3D-prinditud alumiinium on piisavalt tugev?
Jah-kui kujundus on korralikult kinnitatud. Ehitatud-alSi10Mg võib ulatuda tõmbetugevuseni 400–460 MPa; Kuum-töödeldud materjal annab tugevuse, et parandada elastsust ja{7}}jääkpinge leevendamist. Väsimus-, vibratsiooni- ja kokkupõrkenõudeid tuleb siiski kontrollida simulatsiooni ja füüsilise testimise teel, täpselt nagu mis tahes muu konstruktsioonikomponendi puhul. Kui need testid on läbitud,Alumiiniumsulamist 3D-printiminevastab autode vastupidavuse ootustele.
Juhtumiuuring: kuidas Sunhingstones kronsteini kaalu vähendas
Euroopa elektrisõidukite tarnija vajas aku{0}}tugiklambrite perekonda. Algses kujunduses kasutati stantsitud terasest osi, mis keevitati alam-sõlmedeks. Kaal oli suur, kokkupanekuaeg pikk ja konstruktsioonimuudatused nõudsid uusi tööriistu.
Sunhingstones kujundas sulgud ümber topoloogia optimeerimise abil ja printis need AlSi10Mg-s. Mitu tükki koondati üksikuteks komponentideks, sisemised võred lisati mitte-kriitilistesse tsoonidesse ja üldist geomeetriat viimistleti prinditavuse huvides.
Esimese tootmiskava{0}}partii tulemused:
Kaal vähenes umbes 32% võrreldes algse terassõlmega
Eraldi osade arv, mis on lõigatud viiest üheni
Kokkupanemise aeg väheneb enam kui poole võrra
Mehaaniline jõudlus (staatiline tugevus ja vibratsioon) vastas pärast kuumtöötlust ja kriitiliste liideste töötlemist kliendi spetsifikatsioonidele
Juhtimisaeg heakskiidetud projektist esimeste funktsionaalsete proovideni oli alla kolme nädala. Sama protsess muudeti väikesemahuliseks-seeriatootmiseks ilma uute tööriistadeta.
Millal 3D-printimisel on mõtet (ja millal pole)
Alumiiniumsulamist 3D-printimineon tugev valik, kui:
Mahud on väikesed kuni keskmised (kümned kuni paar tuhat osa aastas)
Geomeetria on keeruline või sageli ümber kujundatud
Osade konsolideerimine või topoloogia optimeerimine võib pakkuda selgeid kaalu või kooste eeliseid
Traditsiooniliste meetodite tööriistade maksumus on osa kogusega võrreldes kõrge
Tavaliselt ei ole see kõige odavam marsruut, kui:
Mahud on väga suured ja geomeetria lihtne
Olemasolevad stantsimis- või valutööriistad on juba amortiseerunud
Osa ei saa kasu keerukatest sisestruktuuridest
KogenudMetallist 3D-printimise tootjaütleb sulle ausalt, millises olukorras sa oled.
Kuidas valida alumiiniumist 3D-printimise tootjat
Otsige neid võimalusi:
Tõestatud kogemus AlSi10Mg ja autotööstuse{1}}puhta pulbriga
Majasisene-tiheduse, tõmbetugevuse ja (eelistatavalt) CT kontroll
Kuumtöötlemine, stressi leevendamine ja sekundaarne töötlemisvõimalus
Võimalus pakkuda kujunduse--additiivse-tootmise (DFM) tagasisidet ja topoloogia-optimeerimise tuge
Selge tee prototüübist väikesemahulise{0}}tootmiseni
Tarnija, kes juba toodab kergeid elektrisõidukite akukomplekte ja muid alumiiniumkonstruktsioonikomponente, lühendab teie arendustsüklit ja vähendab tehnilisi riske.
KKK
Kui palju saab 3D-printimisega akuhoidjat säästa?
Tüüpiline sääst on 20–40 % võrreldes stantsitud või keevitatud teraskonstruktsioonidega, kui rakendatakse topoloogia optimeerimist ja osade konsolideerimist. Äärmuslikud juhtumid on jõudnud peaaegu 50 protsendini.
Kas 3D-prinditud alumiinium on sama tugev kui töödeldud alumiinium?
-Ehitatud ja kuumtöödeldud{1}}alSi10Mg saavutab tugevuse, mis on võrreldav paljude tavaliste alumiiniumsulamitega. Võti on õige protsessi juhtimine, kuumtöötlus ja valideerimine konkreetsete koormusjuhtude jaoks.
Kui kaua kulub prinditud klambrinäidise saamine?
Heakskiidetud CAD-andmete põhjal on funktsionaalsed näidised sageli saadaval 1–3 nädalaga, olenevalt suurusest, kogusest ja järeltöötluse nõuetest.
Kas saate testimiseks teha väikeseid partiisid?
Jah. Kümnetest või sadadest osadest koosnevad väikesemahulised-tootmistsüklid on metallilisandite tootmisel tavaline kasutusjuht.
Milliseid faile on vaja tsiteerida?
Esimeseks hinnapakkumiseks ja DFM-i ülevaatamiseks piisab tavaliselt 3D-CAD-mudelist (eelistatud STEP) pluss kõik laadimisjuhtumid, kriitilised mõõtmed, pinna{1}}viimistlusnõuded ja koguseteave.
Kas olete valmis oma akut kergendama?
Saatke meile oma praegune kronsteini kujundus või 3D-mudel. Hindame kaalu-säästupotentsiaali, soovitame topoloogiat või konsolideerimisvõimalusi ning esitame selge hinnapakkumise koos realistliku tootmisplaaniga. Alumiiniumsulamist 3D-printimine on tänapäeval üks kõige praktilisemaid viise, kuidas vähendada elektrisõidukite akupatarei{5}}massi jõudlust ohverdamata.