یک مشتری با یک بسته بسته-و-باتری فولادی جوش داده شده- مهر و موم شده وارد می‌شود. از پنج قطعه مجزا ساخته شده است که باید به هم جوش داده شوند. بسته در حال حاضر سنگین است، برد در رنج است، و هر کیلوگرم اضافی هزینه انرژی دارد. سوال ساده است: آیا می توانیم قدرت را حفظ کنیم و وزن را همزمان کاهش دهیم؟ پاسخ مثبت است. با ترکیب بهینه سازی توپولوژی باپرینت سه بعدی آلیاژ آلومینیوممهندسان می توانند براکت را دوباره طراحی کنند تا مواد فقط در جایی که لازم است باقی بماند، چندین قسمت یکی شوند و جزء نهایی به طور قابل توجهی سبک تر شود.
چرا وزن در بسته باتری EV بسیار مهم است؟
بسته باتری معمولاً سنگین ترین جزء در یک وسیله نقلیه الکتریکی است که اغلب 20 تا 25 درصد از وزن کل را تشکیل می دهد. جرم اضافی مقاومت غلتشی را افزایش می دهد، انرژی بیشتری را در هنگام شتاب گیری می طلبد و اثربخشی ترمز احیا کننده را کاهش می دهد. به عنوان یک قانون کلی صنعت، هر 100 کیلوگرم وزن ذخیره شده می تواند حدود 15 تا 17 کیلومتر برد واقعی جهانی یا تقریباً 5 تا 6 درصد بهبود برد برای کاهش 10 درصدی وزن خودرو اضافه کند.
براکت ها و سازه های پشتیبانی اهداف عالی برای سبک وزن هستند. تعداد زیادی از آنها در یک بسته معمولی وجود دارد، آنها از نظر ساختاری مستقل هستند و نیازی به حمل بارهای تصادف کامل محفظه اصلی ندارند. بنابراین کاهش جرم آنها دستاوردهای قابل اندازه گیری را بدون به خطر انداختن ساختار ایمنی اولیه ارائه می دهد.
چاپ سه بعدی آلیاژ آلومینیوم به زبان انگلیسی ساده چیست؟
به زبان ساده، پرینت سه بعدی آلیاژ آلومینیوم با پخش لایه های نازک پودر آلومینیوم و ذوب آنها با لیزر، یک لایه در یک زمان، بخشی را می سازد تا هندسه کامل کامل شود. این فرآیند به عنوان پودر لیزری{2}}همجوشی بستر نیز شناخته می‌شود. از آنجایی که مواد فقط در جایی اضافه می شوند که طراحی به آن نیاز دارد، شبکه های داخلی پیچیده، اشکال ارگانیک و هندسه های یکپارچه امکان پذیر می شوند.
چرا AlSi10Mg رایج ترین انتخاب است
قطعات چاپ سه بعدی AlSi10Mg بر کاربردهای خودرو غالب است. این آلیاژ تعادل خوبی از استحکام، قابلیت ریخته‌گری{3}}مانند قابلیت چاپ و چگالی نسبتاً کم (تقریباً 2.67 گرم بر سانتی‌متر مربع) ارائه می‌کند. پس از عملیات حرارتی مناسب، استحکام کششی را در محدوده 300 تا 350 مگاپاسکال با شکل‌پذیری قابل استفاده ارائه می‌کند و برای براکت‌های ساختاری مناسب است.
آلومینیوم در مقابل فولاد در مقابل آلومینیوم ریخته گری
چگالی: AlSi10Mg ≈ 2.67 g/cm³|فولاد ≈ 7.8 g/cm³|آلومینیوم ریخته گری مشابه AlSi10Mg
استحکام ویژه: AlSi10Mg چاپ سه بعدی-با بسیاری از فولادها بر اساس وزن قابل رقابت است-از نظر وزن-
آزادی طراحی: بسیار بالاتر از ریخته گری یا مهر زنی، اجازه می دهد تا توپولوژی{0}}شکل های بهینه شده ای را که روش های سنتی نمی توانند تولید کنند
5 روشی که پرینت سه بعدی براکت های باتری را سبک تر می کند
بهینه سازی توپولوژی
نرم‌افزار مواد را از مناطق{0}}کم استرس حذف می‌کند و آن را تنها در جایی که بارها حرکت می‌کنند باقی می‌گذارد. در موارد منتشر شده این به تنهایی جرم براکت را 30 تا 50 درصد کاهش داده و در عین حال تنش ها را در محدوده نگه می دارد.
سازه های مشبک و توخالی
شبکه های داخلی یا مقاطع توخالی جایگزین مقاطع جامد می شوند. قسمت در صورت نیاز سفتی را حفظ می کند اما جرم غیر ضروری را از بین می برد. این با مهر زنی معمولی غیرممکن است.
ادغام بخشی
پنج قطعه مهر شده که زمانی نیاز به جوش یا پیچ و مهره داشتند می توانند به یک جزء چاپی تبدیل شوند. اتصالات کمتر به معنای جرم کمتر اتصال دهنده ها، مهره های جوش و فلنج های روی هم قرار گرفته اند.
دیوارهای نازک تر بدون از دست دادن سفتی
از آنجایی که توزیع مواد بهینه شده است، ضخامت دیوار را می توان در مناطق کم بار-کاهش داد در حالی که مقاطع حیاتی مستحکم باقی می مانند. سفتی کلی حفظ می شود یا حتی بهبود می یابد.
اتصالات کمتر، مونتاژ کمتر
از بین بردن پیچ، مهره و جوش هم وزن آنها و هم عملیات ثانویه مورد نیاز برای نصب آنها را حذف می کند. مونتاژ نهایی سبک تر و ساده تر است.
این پنج اهرم با هم کار می کنند. هنگامی که روی براکت‌های بسته باتری EV سبک وزن اعمال می‌شود، اثر ترکیبی به طور منظم 20 تا 40 درصد کاهش وزن را در مقایسه با طرح اصلی مهر و موم شده یا جوش داده شده ارائه می‌کند.
آنچه تحقیقات می گوید: اعداد واقعی در کاهش وزن
مطالعات منتشر شده و موارد صنعتی به طور مداوم پس‌اندازهای دو رقمی- را نشان می‌دهند. یک-توپولوژی بازبینی‌شده-براکت باتری بهینه‌شده به کاهش جرمی 49 درصدی دست یافت، در حالی که به اهداف عامل قدرت و ایمنی{5}} رسید. یکی دیگر از اجزای شاسی آلومینیومی خودرو که با چاپ فلزی با فرمت بزرگ- تولید می‌شود، بیش از 30 درصد کاهش وزن را همراه با افزایش قابل توجهی در سفتی پیچشی ایجاد کرد. نمونه‌های صنعت چین بر روی باتری AlSi10Mg، کاهش وزن ۲۵ درصدی و افزایش برد مربوط به چندین کیلومتر را گزارش می‌کنند.
آیا آلومینیوم پرینت سه بعدی به اندازه کافی قوی است؟
بله-هنگامی که طرح به درستی تأیید شود. همانطور که{2}}AlSi10Mg ساخته شده می تواند به استحکام کششی 400–460 MPa برسد. مواد تیمار شده با گرما مقداری استحکام را با انعطاف پذیری بهبود یافته و کاهش استرس باقیمانده عوض می کند. نیازهای خستگی، ارتعاش و تصادف همچنان باید از طریق شبیه سازی و آزمایش فیزیکی، دقیقاً مانند سایر اجزای سازه، تأیید شوند. پس از گذراندن آن آزمایشات،پرینت سه بعدی آلیاژ آلومینیومانتظارات دوام خودرو را برآورده می کند.
مطالعه موردی: چگونه Sunhingstones وزن براکت را کاهش داد
یک تامین‌کننده خودروهای برقی اروپایی به یک خانواده-براکت‌های پشتیبانی بسته باتری نیاز داشت. طرح اصلی از قطعات فولادی مهر و موم شده استفاده می‌کرد که به مجموعه‌های زیر-جوش داده می‌شدند. وزن زیاد بود، زمان مونتاژ طولانی بود و تغییرات طراحی نیاز به ابزار جدیدی داشت.
Sunhingstones براکت ها را با استفاده از بهینه سازی توپولوژی دوباره طراحی کرد و آنها را با AlSi10Mg چاپ کرد. چندین قطعه در اجزای منفرد ادغام شدند، شبکه های داخلی در مناطق غیر بحرانی وارد شدند و هندسه کلی برای چاپ پذیری اصلاح شد.
نتایج مربوط به اولین دسته{0}}تولید:
وزن تقریباً 32 درصد در مقایسه با مونتاژ فولاد اصلی کاهش یافته است
تعداد قطعات جداگانه از پنج به یک برش داده شده است
زمان مونتاژ بیش از نصف کاهش یافت
عملکرد مکانیکی (قدرت استاتیکی و ارتعاش) پس از عملیات حرارتی و ماشینکاری رابط‌های حیاتی مطابق با مشخصات مشتری است.
زمان از طراحی تایید شده تا اولین نمونه های کاربردی کمتر از سه هفته بود. همان فرآیند به تولید سری کم-بدون ابزار جدید تبدیل شد.
چه زمانی پرینت سه بعدی منطقی است (و چه زمانی که معنی ندارد)
پرینت سه بعدی آلیاژ آلومینیومزمانی که:
حجم کم تا متوسط (ده ها تا چند هزار قسمت در سال)
هندسه پیچیده است یا اغلب دوباره طراحی می شود
یکپارچه سازی قطعات یا بهینه سازی توپولوژی می تواند مزایای وزن یا مونتاژ واضحی را ارائه دهد
هزینه ابزار برای روش های سنتی نسبت به مقدار قطعه بالا است
معمولاً ارزانترین مسیر نیست زمانی که:
حجم ها بسیار زیاد و هندسه آن ساده است
ابزار مهر زنی یا ریخته گری موجود در حال حاضر مستهلک شده است
قطعه از ساختارهای پیچیده داخلی بهره نمی برد
یک با تجربهتولید کننده پرینت سه بعدی فلزیصادقانه به شما می گوید در چه موقعیتی هستید.
چگونه یک سازنده پرینت سه بعدی آلومینیومی انتخاب کنیم
به دنبال این قابلیت ها باشید:
تجربه ثابت شده با AlSi10Mg و پودر درجه خودرو-
بازرسی تراکم، کششی و (ترجیحاً) CT در خانه
عملیات حرارتی، تنش زدایی و قابلیت ماشینکاری ثانویه
امکان ارائه طراحی-برای-افزودن-بازخورد تولید (DFM) و پشتیبانی بهینه سازی{3}}
مسیر را از نمونه اولیه به تولید کم-تولید کنید
تامین‌کننده‌ای که قبلاً براکت‌های بسته باتری خودروهای الکتریکی سبک وزن و سایر اجزای ساختاری آلومینیومی تولید می‌کند، چرخه توسعه شما را کوتاه کرده و ریسک فنی را کاهش می‌دهد.
سوالات متداول
پرینت سه بعدی چقدر می تواند در وزن براکت باتری صرفه جویی کند؟
زمانی که بهینه سازی توپولوژی و یکپارچه سازی قطعات اعمال می شود، صرفه جویی معمولی بین 20 تا 40 درصد در مقایسه با طرح های فولادی مهر شده یا جوش داده شده است. موارد شدید به نزدیک به 50 درصد رسیده است.
آیا آلومینیوم پرینت سه بعدی به اندازه آلومینیوم ماشینکاری شده قوی است؟
همانطور که AlSi10Mg{0}}ساخته شده و گرما{1}}درمان شده به سطوح مقاومتی می رسد که با بسیاری از آلیاژهای آلومینیوم معمولی قابل مقایسه است. کلید کنترل فرآیند مناسب، عملیات حرارتی و اعتبارسنجی برای موارد بار خاص است.
چه مدت طول می کشد تا نمونه براکت پرینت گرفته شود؟
از داده‌های تأییدشده CAD، نمونه‌های کاربردی اغلب در عرض 1 تا 3 هفته، بسته به اندازه، مقدار و{2}}نیازهای پردازش در دسترس هستند.
آیا می توانید دسته های کوچکی برای آزمایش بسازید؟
بله. دوره‌های تولید با حجم کم از ده‌ها یا صدها قطعه یک مورد استاندارد برای تولید افزودنی‌های فلزی است.
برای نقل قول به چه فایل هایی نیاز دارید؟
یک مدل سه‌بعدی CAD (ترجیحاً STEP) به‌علاوه موارد بارگذاری، ابعاد بحرانی، سطح{1}}نیازمندی نهایی و اطلاعات کمیت معمولاً برای اولین نقل قول و بررسی DFM کافی است.
برای سبک کردن بسته باتری خود آماده اید؟
طرح براکت یا مدل سه بعدی فعلی خود را برای ما ارسال کنید. ما پتانسیل صرفه جویی در وزن-را ارزیابی خواهیم کرد، توپولوژی یا فرصت های یکپارچه سازی را پیشنهاد می کنیم و یک نقل قول واضح همراه با یک برنامه تولید واقعی ارائه می دهیم. پرینت سه بعدی آلیاژ آلومینیوم یکی از کاربردی ترین راه های موجود امروزه برای کاهش جرم در ساختارهای بسته باتری EV بدون کاهش عملکرد است.