Zákazník prichádza s vyrazeným-a{1}}zvareným oceľovým držiakom batérie-. Je vyrobený z piatich samostatných kusov, ktoré musia byť zvarené dohromady. Balík je už ťažký, dojazd trpí a každý kilogram navyše stojí energiu. Otázka je jednoduchá: dokážeme udržať silu a zároveň znížiť hmotnosť? Odpoveď je áno. Kombináciou optimalizácie topológie s3D tlač z hliníkovej zliatiny, môžu inžinieri prepracovať držiak tak, aby materiál zostal iba tam, kde je to potrebné, z viacerých dielov sa stal jeden a konečný komponent je výrazne ľahší.
Prečo pri batérii EV tak veľmi záleží na hmotnosti
Batéria je zvyčajne jediný najťažší komponent v elektrickom vozidle a často predstavuje 20 – 25 % celkovej pohotovostnej hmotnosti. Extra hmotnosť zvyšuje valivý odpor, vyžaduje viac energie pri akcelerácii a znižuje účinnosť rekuperačného brzdenia. Ako hrubé priemyselné pravidlo platí, že každých 100 kg ušetrenej hmotnosti môže pridať približne 15 – 17 km skutočného dojazdu-alebo približne 5 – 6 % zlepšenie dojazdu pre zníženie hmotnosti vozidla o 10 %.
Konzoly a nosné konštrukcie sú vynikajúcimi cieľmi pre odľahčenie. Je ich veľa v typickom balení, sú konštrukčne nezávislé a nepotrebujú niesť plné nárazové zaťaženie hlavného krytu. Zníženie ich hmotnosti preto prináša merateľné zisky bez ohrozenia primárnej bezpečnostnej štruktúry.
Čo je to 3D tlač z hliníkovej zliatiny v obyčajnej angličtine?
Zjednodušene povedané, 3D tlač z hliníkovej zliatiny vytvára časť nanesením tenkých vrstiev hliníkového prášku a ich roztavením laserom, jednu vrstvu po druhej, až kým nebude úplná geometria dokončená. Tento proces je známy aj ako fúzia laserového prášku-. Pretože materiál sa pridáva len tam, kde to vyžaduje dizajn, sú možné zložité vnútorné mriežky, organické tvary a konsolidované geometrie.
Prečo je AlSi10Mg najbežnejšou voľbou
3D tlačené diely AlSi10Mg dominujú automobilovým aplikáciám. Zliatina ponúka dobrú rovnováhu medzi pevnosťou, zlievateľnosťou-podobnou potlačiteľnosťou a relatívne nízkou hustotou (približne 2,67 g/cm³). Po správnom tepelnom spracovaní poskytuje pevnosť v ťahu v rozsahu 300–350 MPa s využiteľnou ťažnosťou, vďaka čomu je vhodný pre konštrukčné konzoly.
Hliník vs. oceľ vs. liaty hliník
Hustota: AlSi10Mg ≈ 2,67 g/cm³|Oceľ ≈ 7,8 g/cm³|Liaty hliník podobný AlSi10Mg
Špecifická pevnosť: 3D-tlačený AlSi10Mg je konkurencieschopný s mnohými oceľami na základe hmotnosti-za-váhu
Sloboda dizajnu: oveľa vyššia ako odlievanie alebo razenie, čo umožňuje topológiu{0}}optimalizované tvary, ktoré tradičné metódy nedokážu vytvoriť
5 spôsobov, ako 3D tlač odľahčí držiaky batérií
Optimalizácia topológie
Softvér odstraňuje materiál z oblastí s nízkym{0}}záťažom a ponecháva ho len tam, kde sa prepravuje náklad. V publikovaných prípadoch to samo o sebe znížilo hmotnosť konzoly o 30 – 50 % pri zachovaní napätí v medziach.
Mriežkové a duté konštrukcie
Vnútorné mriežky alebo duté profily nahrádzajú plné profily. Diel si zachováva tuhosť tam, kde je to potrebné, ale zbavuje zbytočnú hmotu. Pri konvenčnom razení to nie je možné.
Konsolidácia častí
Päť lisovaných kusov, ktoré kedysi vyžadovali zváranie alebo skrutkovanie, sa môže stať jedným tlačeným komponentom. Menej spojov znamená menšiu hmotnosť spojovacích prvkov, zvarových hút a prekrývajúcich sa prírub.
Tenšie steny bez straty tuhosti
Keďže je distribúcia materiálu optimalizovaná, v oblastiach s nízkym{0}}záťažom možno zmenšiť hrúbku steny, pričom kritické časti zostávajú robustné. Celková tuhosť je zachovaná alebo dokonca vylepšená.
Menej upevňovacích prvkov, menej montáže
Odstránenie skrutiek, matíc a zvarencov odstraňuje ich hmotnosť a sekundárne operácie potrebné na ich inštaláciu. Konečná montáž je ľahšia a jednoduchšia.
Týchto päť pák spolupracuje. Pri aplikácii na ľahké držiaky batérií EV kombinovaný efekt pravidelne prináša 20–40 % zníženie hmotnosti v porovnaní s pôvodným lisovaným alebo zváraným dizajnom.
Čo hovorí výskum: Skutočné čísla o úspore hmotnosti
Zverejnené štúdie a priemyselné prípady neustále ukazujú dvojciferné{0}}ciferné úspory. Jedna -kontrolovaná topológia-optimalizovaný držiak batérie dosiahol 49 % zníženie hmotnosti pri splnení cieľových faktorov pevnosti a bezpečnosti-. Ďalší komponent automobilového hliníkového podvozku vyrobený veľkoformátovou tlačou na kov- priniesol viac ako 30 % zníženie hmotnosti spolu s výrazným zvýšením torznej tuhosti. Príklady čínskeho priemyslu s podporou batérií AlSi10Mg uvádzajú 25 % zníženie hmotnosti a zodpovedajúce predĺženie dojazdu o niekoľko kilometrov.
Je 3D tlačený hliník dostatočne pevný?
Áno,-ak je dizajn správne overený. Ako-môže AlSi10Mg dosiahnuť pevnosť v ťahu 400–460 MPa; tepelne-spracovaný materiál vymieňa určitú pevnosť za lepšiu ťažnosť a uvoľnenie zvyškového-napätia. Požiadavky týkajúce sa únavy, vibrácií a nárazov sa musia stále overovať prostredníctvom simulácie a fyzikálneho testovania, presne ako pri akomkoľvek inom konštrukčnom prvku. Keď tieto testy prejdú,3D tlač z hliníkovej zliatinyspĺňa očakávania automobilovej odolnosti.
Prípadová štúdia: Ako Sunhingstones znížili hmotnosť držiaka
Európsky dodávateľ elektrických vozidiel potreboval rodinu-podporných držiakov na batérie. Pôvodný dizajn používal lisované oceľové diely, ktoré boli zvarené do pod-zostáv. Hmotnosť bola vysoká, čas montáže dlhý a konštrukčné zmeny si vyžadovali nové nástroje.
Spoločnosť Sunhingstones prepracovala zátvorky pomocou optimalizácie topológie a vytlačila ich v AlSi10Mg. Viaceré kusy boli zlúčené do jednotlivých komponentov, vnútorné mriežky boli zavedené do nekritických -zón a celková geometria bola vylepšená pre tlač.
Výsledky prvej šarže{0}}výrobného zámeru:
Hmotnosť znížená približne o 32 % v porovnaní s pôvodnou oceľovou zostavou
Počet oddelených častí vyrezaných z piatich na jednu
Čas montáže skrátený o viac ako polovicu
Mechanický výkon (statická pevnosť a vibrácie) spĺňal požiadavky zákazníka po tepelnom spracovaní a opracovaní kritických rozhraní
Dodacia lehota od schváleného návrhu po prvé funkčné vzorky bola menej ako tri týždne. Rovnaký proces sa škáloval na malosériovú-výrobu bez nových nástrojov.
Kedy má 3D tlač zmysel (a kedy nie)
3D tlač z hliníkovej zliatinyje silnou voľbou, keď:
Objemy sú nízke až stredné (desiatky až niekoľko tisíc dielov ročne)
Geometria je zložitá alebo často prepracovaná
Konsolidácia dielov alebo optimalizácia topológie môže priniesť jasné výhody v oblasti hmotnosti alebo montáže
Náklady na nástroje pre tradičné metódy sú vysoké v porovnaní s množstvom dielov
Zvyčajne to nie je najlacnejšia cesta, keď:
Objemy sú veľmi vysoké a geometria je jednoduchá
Existujúce lisovacie alebo odlievacie nástroje sú už amortizované
Súčiastke neprospievajú zložité vnútorné štruktúry
SkúsenýVýrobca kovovej 3D tlačeúprimne vám povie, v akej situácii sa nachádzate.
Ako si vybrať výrobcu hliníkovej 3D tlače
Hľadajte tieto schopnosti:
Osvedčené skúsenosti s AlSi10Mg a automobilovým-práškom
In{0}}inšpekcia hustoty, ťahu a (najlepšie) CT
Tepelné spracovanie, odľahčenie a schopnosť sekundárneho obrábania
Schopnosť poskytnúť návrh-pre-aditívnu-spätnú väzbu v oblasti výroby (DFM) a podporu optimalizácie-topológie
Jasná cesta od prototypu k malo{0}}výrobe
Dodávateľ, ktorý už vyrába Ľahké držiaky batérií EV a ďalšie konštrukčné hliníkové komponenty, skráti váš vývojový cyklus a zníži technické riziko.
FAQ
Koľko hmotnosti môže 3D tlač ušetriť na držiaku batérie?
Typické úspory sa pohybujú od 20 % do 40 % v porovnaní s lisovanými alebo zváranými oceľovými konštrukciami, keď sa použije optimalizácia topológie a konsolidácia dielov. Extrémne prípady dosiahli takmer 50 %.
Je 3D tlačený hliník taký pevný ako opracovaný hliník?
Ako -skonštruovaný a tepelne{1} spracovaný AlSi10Mg dosahuje úrovne pevnosti porovnateľné s mnohými konvenčnými hliníkovými zliatinami. Kľúčom je správne riadenie procesu, tepelné spracovanie a validácia pre konkrétne prípady zaťaženia.
Ako dlho trvá získanie vytlačenej vzorky držiaka?
Zo schválených údajov CAD sú funkčné vzorky často dostupné do 1 až 3 týždňov v závislosti od veľkosti, množstva a požiadaviek na následné spracovanie.
Môžete robiť malé dávky na testovanie?
áno. Nízko{1}}objemové výrobné série desiatok alebo stoviek dielov sú štandardným prípadom použitia pri výrobe kovových prísad.
Aké súbory potrebujete citovať?
Na prvú cenovú ponuku a kontrolu DFM zvyčajne postačuje 3D CAD model (preferovaný STEP) a akékoľvek záťažové stavy, kritické rozmery, požiadavky na povrchovú-úpravu a informácie o množstve.
Ste pripravení odľahčiť svoju batériu?
Pošlite nám svoj aktuálny dizajn držiaka alebo 3D model. Zhodnotíme potenciál-úspory hmotnosti, navrhneme topológiu alebo možnosti konsolidácie a poskytneme jasnú cenovú ponuku spolu s realistickým plánom výroby. 3D tlač z hliníkovej zliatiny je dnes jedným z najpraktickejších spôsobov, ako znížiť hmotnosť v konštrukciách batériových -akumulátorov elektromobilov bez obetovania výkonu.