Stranka vstopi z vtisnjenim-in-zvarjenim jeklenim-nosilcem paketa baterij. Narejen je iz petih ločenih kosov, ki jih je treba zvariti skupaj. Torba je že tako težka, domet trpi, vsak dodaten kilogram pa stane energije. Vprašanje je preprosto: ali lahko obdržimo moč in hkrati zmanjšamo težo? Odgovor je pritrdilen. S kombinacijo optimizacije topologije z3D-tiskanje iz aluminijeve zlitine, lahko inženirji preoblikujejo nosilec, tako da material ostane samo tam, kjer je potreben, več delov postane eno, končna komponenta pa je bistveno lažja.
Zakaj je teža tako pomembna pri EV baterijskem paketu
Akumulator je običajno najtežji sestavni del električnega vozila, ki pogosto predstavlja 20–25 % skupne teže praznega vozila. Dodatna masa poveča kotalni upor, zahteva več energije med pospeševanjem in zmanjša učinkovitost regenerativnega zaviranja. Kot grobo industrijsko pravilo lahko vsakih 100 kg prihranjene teže doda približno 15–17 km realnega-dometa ali približno 5–6 % izboljšanje dosega za 10 % zmanjšanje teže vozila.
Nosilci in podporne strukture so odlična tarča za lažjo težo. V tipičnem paketu jih je veliko, strukturno so neodvisni in jim ni treba prenašati vseh udarnih obremenitev glavnega ohišja. Zmanjšanje njihove mase torej zagotavlja merljive dobičke brez ogrožanja primarne varnostne strukture.
Kaj je 3D tiskanje iz aluminijeve zlitine v preprosti angleščini?
Preprosto povedano, 3D-tiskanje aluminijeve zlitine izdela del tako, da nanese tanke plasti aluminijevega prahu in jih tali z laserjem, eno plast naenkrat, dokler ni popolna geometrija. Postopek je znan tudi kot laserska fuzija prahu-. Ker se material doda le tam, kjer to zahteva dizajn, postanejo možne zapletene notranje rešetke, organske oblike in utrjene geometrije.
Zakaj je AlSi10Mg najpogostejša izbira
AlSi10Mg 3D natisnjeni deli prevladujejo v avtomobilskih aplikacijah. Zlitina nudi dobro razmerje med trdnostjo, litljivostjo-kot možnostjo tiskanja in relativno nizko gostoto (približno 2,67 g/cm³). Po ustrezni toplotni obdelavi zagotavlja natezno trdnost v območju 300–350 MPa z uporabno duktilnostjo, zaradi česar je primeren za strukturne nosilce.
Aluminij v primerjavi z jeklom v primerjavi z litim aluminijem
Gostota: AlSi10Mg ≈ 2,67 g/cm³|Jeklo ≈ 7,8 g/cm³|Liti aluminij, podoben AlSi10Mg
Specifična trdnost: 3D-natisnjen AlSi10Mg je konkurenčen številnim jeklom na podlagi teže-za-težo
Svoboda oblikovanja: veliko večja od litja ali žigosanja, omogoča topološko-optimizirane oblike, ki jih tradicionalne metode ne morejo ustvariti
5 načinov, kako 3D tiskanje olajša nosilce baterij
Optimizacija topologije
Programska oprema odstrani material iz-območij z nizkim stresom in ga pusti samo tam, kjer potuje tovor. V objavljenih primerih je samo to zmanjšalo maso nosilca za 30–50 %, medtem ko so napetosti ostale v mejah.
Mrežaste in votle strukture
Notranje rešetke ali votli deli nadomeščajo polne dele. Del ohranja togost, kjer je to potrebno, vendar odvaja nepotrebno maso. Pri običajnem žigosanju je to nemogoče.
Konsolidacija delov
Pet žigosanih kosov, ki so bili nekoč potrebni za varjenje ali privijanje, lahko postane ena natisnjena komponenta. Manj spojev pomeni manjšo maso zaradi pritrdilnih elementov, zvarov in prekrivajočih se prirobnic.
Tanjše stene brez izgube togosti
Ker je porazdelitev materiala optimizirana, je mogoče debelino stene zmanjšati na območjih z nizko{0}}obremenitvijo, medtem ko kritični deli ostanejo robustni. Splošna togost se ohrani ali celo izboljša.
Manj pritrdilnih elementov, manj montaže
Z odstranitvijo vijakov, matic in varjenih elementov se zmanjša njihova teža in sekundarne operacije, potrebne za njihovo namestitev. Končna montaža je lažja in preprostejša.
Teh pet vzvodov deluje skupaj. Ko se uporablja za lahke nosilce baterijskega paketa EV, kombinirani učinek redno zagotavlja 20–40 % zmanjšanje teže v primerjavi z izvirno žigosano ali varjeno zasnovo.
Kaj pravijo raziskave: Realne številke o prihranku teže
Objavljene študije in industrijski primeri dosledno kažejo dvo-mestne prihranke. En strokovno{2}}recenzirani topološko-optimiziran nosilec akumulatorja je dosegel 49-odstotno zmanjšanje mase, medtem ko je dosegel cilje glede trdnosti in varnosti-. Druga avtomobilska aluminijasta komponenta šasije, izdelana s kovinskim tiskanjem velikega{7}}formata, je zagotovila več kot 30-odstotno zmanjšanje teže skupaj z znatnim povečanjem vzvojne togosti. Primeri kitajske industrije na nosilcih baterij AlSi10Mg poročajo o 25-odstotnem zmanjšanju teže in ustreznem povečanju dosega za več kilometrov.
Je 3D natisnjen aluminij dovolj močan?
Da,-če je načrt pravilno preverjen. Kot-zgrajeni AlSi10Mg lahko doseže natezno trdnost 400–460 MPa; toplotno{6}}obdelan material zamenja nekaj trdnosti za izboljšano duktilnost in razbremenitev-ostalih napetosti. Zahteve glede utrujenosti, vibracij in trkov je treba še vedno preveriti s simulacijo in fizičnim testiranjem, natanko tako kot pri vseh drugih strukturnih komponentah. Ko so ti testi opravljeni,3D-tiskanje iz aluminijeve zlitineizpolnjuje pričakovanja glede avtomobilske vzdržljivosti.
Študija primera: Kako je Sunhingstones zmanjšal težo nosilca
Evropski dobavitelj električnih vozil je potreboval družino podpornih-oklepajev baterij. Prvotna zasnova je uporabljala vtisnjene jeklene dele, ki so bili zvarjeni v pod-sestave. Teža je bila visoka, čas sestavljanja je bil dolg, spremembe dizajna pa so zahtevale novo orodje.
Sunhingstones je preoblikoval oklepaje z optimizacijo topologije in jih natisnil v AlSi10Mg. Več kosov je bilo združenih v posamezne komponente, notranje rešetke so bile uvedene v ne-kritičnih območjih, celotna geometrija pa je bila izboljšana za tiskanje.
Rezultati za prvo produkcijsko-serijo:
Teža se je v primerjavi z originalnim jeklenim sklopom zmanjšala za približno 32 %
Število ločenih delov zmanjšajte s pet na enega
Čas montaže skrajšan za več kot polovico
Mehanska zmogljivost (statična trdnost in vibracije) je po toplotni obdelavi in strojni obdelavi kritičnih vmesnikov izpolnila specifikacije kupca
Čas od odobrene zasnove do prvih funkcionalnih vzorcev je bil krajši od treh tednov. Isti postopek je bil prilagojen za nizko{1}}serijsko proizvodnjo brez novega orodja.
Kdaj je 3D tiskanje smiselno (in kdaj ne)
3D-tiskanje iz aluminijeve zlitineje močna izbira, ko:
Količine so majhne do srednje (deset do nekaj tisoč kosov na leto)
Geometrija je zapletena ali pogosto preoblikovana
Konsolidacija delov ali optimizacija topologije lahko prinese jasne prednosti teže ali sestavljanja
Stroški orodja za tradicionalne metode so visoki glede na količino delov
Ponavadi ni najcenejša pot, ko:
Volumni so zelo visoki in geometrija je preprosta
Obstoječe orodje za vtiskovanje ali litje je že amortizirano
Del nima koristi od zapletenih notranjih struktur
IzkušeniProizvajalec kovinskega 3D tiskanjavam bo iskreno povedal, v kakšni situaciji ste.
Kako izbrati proizvajalca 3D tiskanja iz aluminija
Poiščite te zmožnosti:
Dokazane izkušnje z AlSi10Mg in prahom-za avtomobilsko uporabo
Interni -inšpekcijski pregled gostote, natezne trdnosti in (po možnosti) CT
Toplotna obdelava, razbremenitev in sposobnost sekundarne strojne obdelave
Zmožnost zagotavljanja povratnih informacij-za -aditivno{2}}proizvodnjo (DFM) in podpore za-optimizacijo načrtovanja
Prosta pot od prototipa do-majhnoserijske proizvodnje
Dobavitelj, ki že proizvaja lahke nosilce za akumulatorje EV in druge strukturne aluminijaste komponente, bo skrajšal vaš razvojni cikel in zmanjšal tehnično tveganje.
pogosta vprašanja
Koliko teže lahko 3D-tiskanje prihrani na nosilcu baterije?
Običajni prihranki se gibljejo od 20 % do 40 % v primerjavi z izvedbami iz žigosanega ali varjenega jekla, kadar se uporabljata optimizacija topologije in konsolidacija delov. Ekstremni primeri so dosegli skoraj 50 %.
Je 3D natisnjen aluminij tako močan kot strojno obdelan?
Kot-zgrajen in toplotno{1}}obdelan AlSi10Mg dosega ravni trdnosti, primerljive s številnimi običajnimi aluminijevimi zlitinami. Ključ je ustrezna kontrola procesa, toplotna obdelava in validacija za posebne primere obremenitve.
Koliko časa traja, da dobimo natisnjen vzorec oklepaja?
Iz odobrenih podatkov CAD so funkcionalni vzorci pogosto na voljo v 1–3 tednih, odvisno od velikosti, količine in zahtev po-obdelavi.
Ali lahko naredite majhne serije za testiranje?
ja Manjše{1}}serijske proizvodnje na desetine ali stotine delov so standardni primer uporabe za proizvodnjo kovinskih dodatkov.
Katere datoteke potrebujete za citiranje?
Za prvo ponudbo in pregled DFM običajno zadostuje 3D-model CAD (zaželeno je STEP) ter morebitni primeri obremenitve, kritične dimenzije, zahteve za-končno obdelavo površine in informacije o količini.
Ste pripravljeni olajšati svoj paket baterij?
Pošljite nam svojo trenutno zasnovo nosilca ali 3D model. Ocenili bomo potencial-prihranka teže, predlagali topologijo ali priložnosti za konsolidacijo ter zagotovili jasno ponudbo skupaj z realističnim proizvodnim načrtom. 3D-tiskanje iz aluminijeve zlitine je eden najbolj praktičnih načinov, ki so danes na voljo za zmanjšanje mase v strukturah akumulatorjev-električnih vozil brez žrtvovanja zmogljivosti.