Klient wchodzi z wytłoczonym-i-spawanym stalowym wspornikiem akumulatora-. Składa się z pięciu oddzielnych części, które należy ze sobą zespawać. Plecak jest już ciężki, zasięg cierpi, a każdy dodatkowy kilogram kosztuje energię. Pytanie jest proste: czy uda nam się utrzymać siłę i jednocześnie schudnąć? Odpowiedź brzmi: tak. Łącząc optymalizację topologii zDruk 3D ze stopu aluminiuminżynierowie mogą przeprojektować wspornik tak, aby materiał pozostawał tylko tam, gdzie jest potrzebny, wiele części tworzyło jedną, a końcowy element był znacznie lżejszy.
Dlaczego waga ma tak duże znaczenie w zestawie akumulatorów EV
Zestaw akumulatorów jest zwykle najcięższym elementem pojazdu elektrycznego i często stanowi 20–25% całkowitej masy własnej pojazdu. Dodatkowa masa zwiększa opór toczenia, wymaga więcej energii podczas przyspieszania i zmniejsza skuteczność hamowania regeneracyjnego. Ogólna zasada branżowa mówi, że każde 100 kg zaoszczędzonej masy może zwiększyć rzeczywisty-zasięg o około 15–17 km, czyli o około 5–6% poprawę zasięgu przy 10% zmniejszeniu masy pojazdu.
Wsporniki i konstrukcje wsporcze są doskonałymi celami w zakresie zmniejszania masy. W typowym opakowaniu jest ich dużo, są konstrukcyjnie niezależne i nie muszą przenosić pełnych obciążeń awaryjnych obudowy głównej. Zmniejszenie ich masy zapewnia zatem wymierne korzyści bez uszczerbku dla podstawowej struktury bezpieczeństwa.
Co to jest druk 3D ze stopu aluminium, w prostym języku angielskim?
Mówiąc najprościej, druk 3D ze stopu aluminium buduje część poprzez nakładanie cienkich warstw proszku aluminiowego i stapianie ich za pomocą lasera, jedna warstwa na raz, aż do uzyskania pełnej geometrii. Proces ten jest również znany jako stapianie-łóża laserowego proszku. Ponieważ materiał jest dodawany tylko tam, gdzie wymaga tego projekt, możliwe stają się złożone siatki wewnętrzne, organiczne kształty i skonsolidowane geometrie.
Dlaczego AlSi10Mg jest najczęstszym wyborem
Części drukowane 3D AlSi10Mg dominują w zastosowaniach motoryzacyjnych. Stop zapewnia dobrą równowagę wytrzymałości, lejności-podobnej do drukowalności i stosunkowo niskiej gęstości (około 2,67 g/cm3). Po odpowiedniej obróbce cieplnej zapewnia wytrzymałość na rozciąganie w zakresie 300–350 MPa przy użytecznej plastyczności, dzięki czemu nadaje się na zamki konstrukcyjne.
Aluminium vs. stal vs. odlew aluminiowy
Gęstość: AlSi10Mg ≈ 2,67 g/cm3|Stal ≈ 7,8 g/cm3|Odlew aluminiowy podobny do AlSi10Mg
Specyficzna wytrzymałość:-drukowany w 3D AlSi10Mg jest konkurencyjny w stosunku do wielu stali pod względem-masy-
Swoboda projektowania: znacznie większa niż odlewanie czy tłoczenie, umożliwia-optymalną topologię kształtów, których nie da się uzyskać tradycyjnymi metodami
5 sposobów, w jaki druk 3D sprawia, że wsporniki baterii są lżejsze
Optymalizacja topologii
Oprogramowanie usuwa materiał z obszarów-o mniejszym naprężeniu i pozostawia go tylko tam, gdzie przemieszczają się ładunki. W opublikowanych przypadkach samo to zmniejszyło masę zamka o 30–50%, utrzymując naprężenia w dopuszczalnych granicach.
Struktury kratowe i puste
Wewnętrzne kraty lub profile puste zastępują sekcje pełne. Część utrzymuje sztywność tam, gdzie jest to potrzebne, ale traci niepotrzebną masę. Nie jest to możliwe w przypadku konwencjonalnego stemplowania.
Konsolidacja części
Pięć wytłoczonych elementów, które kiedyś wymagały spawania lub skręcenia, mogą stać się pojedynczym drukowanym elementem. Mniej połączeń oznacza mniejszą masę elementów złącznych, ściegów spawalniczych i nakładających się kołnierzy.
Cieńsze ścianki bez utraty sztywności
Ponieważ rozkład materiału jest zoptymalizowany, grubość ścianek można zmniejszyć w-obszarach o niskim obciążeniu, zachowując jednocześnie wytrzymałość sekcji krytycznych. Ogólna sztywność została utrzymana lub nawet poprawiona.
Mniej elementów złącznych, mniej montażu
Wyeliminowanie śrub, nakrętek i elementów spawanych zmniejsza zarówno ich wagę, jak i dodatkowe operacje potrzebne do ich montażu. Ostateczny montaż jest lżejszy i prostszy.
Te pięć dźwigni współpracuje ze sobą. Po zastosowaniu do lekkich wsporników akumulatorów EV łączny efekt regularnie zapewnia redukcję masy o 20–40% w porównaniu z oryginalną konstrukcją tłoczoną lub spawaną.
Co mówią badania: rzeczywiste liczby dotyczące oszczędności na wadze
Opublikowane badania i przypadki branżowe konsekwentnie wykazują dwu-cyfrowe oszczędności. W jednym z-sprawdzonych przez specjalistów topologii-wspornik akumulatora osiągnął redukcję masy o 49%, spełniając jednocześnie docelowe współczynniki wytrzymałości i bezpieczeństwa. Inny aluminiowy element podwozia samochodowego wyprodukowany metodą-wielkoformatowego druku metalowego zapewnił ponad 30% redukcję masy przy znacznym zwiększeniu sztywności skrętnej. Przykłady chińskiego przemysłu dotyczące akumulatorów AlSi10Mg potwierdzają zmniejszenie masy o 25% i odpowiedni wzrost zasięgu o kilka kilometrów.
Czy aluminium drukowane w 3D jest wystarczająco mocne?
Tak,-jeśli projekt zostanie odpowiednio zweryfikowany. Po-zbudowanym AlSi10Mg można osiągnąć wytrzymałość na rozciąganie 400–460 MPa; Materiał-poddany obróbce cieplnej traci część wytrzymałości na rzecz lepszej ciągliwości i-redukowania naprężeń szczątkowych. Wymagania dotyczące zmęczenia, wibracji i zderzeń należy nadal weryfikować poprzez symulacje i testy fizyczne, dokładnie tak, jak w przypadku każdego innego elementu konstrukcyjnego. Po przejściu tych testówDruk 3D ze stopu aluminiumspełnia oczekiwania motoryzacyjne dotyczące trwałości.
Studium przypadku: jak firma Sunhingstones zmniejszyła wagę wspornika
Europejski dostawca pojazdów elektrycznych potrzebował rodziny-wsporników podtrzymujących pakiet akumulatorów. W oryginalnym projekcie wykorzystano tłoczone części stalowe, które zespawano w-podzespoły. Waga była wysoka, czas montażu długi, a zmiany konstrukcyjne wymagały nowego oprzyrządowania.
Firma Sunhingstones przeprojektowała zamki, korzystając z optymalizacji topologii, i wydrukowała je z AlSi10Mg. Wiele elementów połączono w pojedyncze komponenty, wprowadzono wewnętrzne siatki w-strefach niekrytycznych, a ogólną geometrię udoskonalono pod kątem możliwości drukowania.
Wyniki pierwszej planowanej partii-produkcyjnej:
Masa zmniejszona o około 32% w porównaniu z oryginalnym zespołem stalowym
Liczba oddzielnych części wyciętych z pięciu do jednej
Czas montażu skrócony o ponad połowę
Wydajność mechaniczna (wytrzymałość statyczna i wibracje) była zgodna ze specyfikacją klienta po obróbce cieplnej i obróbce krytycznych interfejsów
Czas realizacji od zatwierdzonego projektu do pierwszych próbek funkcjonalnych wyniósł niecałe trzy tygodnie. Ten sam proces został przeskalowany do produkcji-małoseryjnej bez nowych narzędzi.
Kiedy druk 3D ma sens (a kiedy nie)
Druk 3D ze stopu aluminiumto dobry wybór, gdy:
Ilości są niskie do średnich (dziesiątki do kilku tysięcy części rocznie)
Geometria jest złożona lub często przeprojektowywana
Konsolidacja części lub optymalizacja topologii może zapewnić wyraźne korzyści w zakresie masy lub montażu
Koszt oprzyrządowania w przypadku metod tradycyjnych jest wysoki w stosunku do ilości części
Zwykle nie jest to najtańsza trasa, gdy:
Objętości są bardzo duże, a geometria jest prosta
Istniejące narzędzia do tłoczenia lub odlewania są już zamortyzowane
Część nie korzysta ze skomplikowanych struktur wewnętrznych
DoświadczonyProducent druku 3D w metaluszczerze Ci powiem w jakiej sytuacji się znajdujesz.
Jak wybrać producenta druku 3D z aluminium
Poszukaj tych możliwości:
Udokumentowane doświadczenie z AlSi10Mg i proszkiem-do zastosowań motoryzacyjnych
Inspekcja-w domu gęstości, rozciągania i (najlepiej) tomografii komputerowej
Obróbka cieplna, odprężanie i możliwość obróbki wtórnej
Możliwość zapewnienia informacji zwrotnych i wsparcia w zakresie-topologii-wytwarzania przyrostowego (DFM)-na potrzeby-wytwarzania przyrostowego (DFM)
Jasna ścieżka od prototypu do-produkcji niskoseryjnej
Dostawca, który już produkuje lekkie wsporniki akumulatorów EV i inne konstrukcyjne elementy aluminiowe, skróci cykl rozwoju i zmniejszy ryzyko techniczne.
Często zadawane pytania
Ile wagi może zaoszczędzić druk 3D na wsporniku baterii?
Typowe oszczędności wahają się od 20% do 40% w porównaniu z konstrukcjami ze stali tłoczonej lub spawanej, gdy stosuje się optymalizację topologii i konsolidację części. Przypadki ekstremalne osiągnęły prawie 50%.
Czy aluminium drukowane w 3D jest tak samo mocne jak aluminium obrabiane maszynowo?
Po-zbudowaniu i{1}}obrobieniu cieplnym AlSi10Mg osiąga poziom wytrzymałości porównywalny z wieloma konwencjonalnymi stopami aluminium. Kluczem jest właściwa kontrola procesu, obróbka cieplna i walidacja dla określonych przypadków obciążenia.
Jak długo trzeba czekać na wydrukowaną próbkę zamka?
Na podstawie zatwierdzonych danych CAD próbki funkcjonalne są często dostępne w ciągu 1–3 tygodni, w zależności od rozmiaru, ilości i wymagań-po obróbce.
Czy możesz przygotować małe partie do testów?
Tak. Niskoseryjne-serie produkcyjne składające się z dziesiątek lub setek części są standardowym przypadkiem zastosowania wytwarzania przyrostowego metali.
Jakie pliki potrzebujesz do wyceny?
Model 3D CAD (preferowany STEP) plus wszelkie przypadki obciążeń, wymiary krytyczne,-wymagania dotyczące wykończenia powierzchni i informacje o ilościach zwykle wystarczają do pierwszej wyceny i przeglądu DFM.
Gotowy, aby odciążyć swój akumulator?
Prześlij nam swój aktualny projekt wspornika lub model 3D. Ocenimy potencjał-oszczędności na wadze, zaproponujemy topologię lub możliwości konsolidacji i przedstawimy jasną ofertę wraz z realistycznym planem produkcji. Drukowanie 3D ze stopu aluminium to jedna z najbardziej praktycznych dostępnych obecnie metod zmniejszania masy konstrukcji akumulatorów-EV bez utraty wydajności.