Клиент влиза с щампована{0}}и-заварена стоманена скоба-за батерии. Изработен е от пет отделни части, които трябва да бъдат заварени заедно. Раницата вече е тежка, обхватът страда, а всеки допълнителен килограм струва енергия. Въпросът е прост: можем ли да запазим силата и да намалим тежестта едновременно? Отговорът е да. Чрез комбиниране на оптимизация на топология с3D печат от алуминиева сплав, инженерите могат да препроектират скобата, така че материалът да остане само там, където е необходим, множество части да се превърнат в едно и крайният компонент да е значително по-лек.
Защо теглото има толкова голямо значение в един EV батериен пакет
Батерийният пакет обикновено е най-тежкият компонент в електрическо превозно средство, като често представлява 20–25% от общото тегло на превозното средство. Допълнителната маса увеличава съпротивлението при търкаляне, изисква повече енергия по време на ускорение и намалява ефективността на регенеративното спиране. Като грубо практическо правило в индустрията, всеки 100 кг спестено тегло може да добави около 15–17 км реален-обхват или приблизително 5–6 % подобрение на обхвата за 10 % намаление на теглото на превозното средство.
Скобите и поддържащите конструкции са отлични цели за олекотяване. Има много от тях в типичен пакет, те са структурно независими и не е необходимо да понасят пълните натоварвания при удар на основното заграждение. Следователно намаляването на тяхната маса осигурява измерими печалби, без да се компрометира основната структура за безопасност.
Какво е 3D печат от алуминиева сплав, на обикновен английски?
С прости думи, 3D печатът от алуминиева сплав изгражда част чрез разпръскване на тънки слоеве алуминиев прах и разтопяването им с лазер, един слой наведнъж, докато бъде завършена пълната геометрия. Процесът е известен още като лазерно прахообразно-сливане. Тъй като материалът се добавя само там, където дизайнът го изисква, стават възможни сложни вътрешни решетки, органични форми и консолидирани геометрии.
Защо AlSi10Mg е най-честият избор
3D отпечатаните части от AlSi10Mg доминират в автомобилните приложения. Сплавта предлага добър баланс на здравина, леярство-като възможност за печат и относително ниска плътност (приблизително 2,67 g/cm³). След подходяща топлинна обработка той осигурява якост на опън в диапазона 300–350 MPa с използваема пластичност, което го прави подходящ за структурни скоби.
Алуминий срещу стомана срещу лят алуминий
Плътност: AlSi10Mg ≈ 2,67 g/cm³|Стомана ≈ 7,8 g/cm³|Лят алуминий, подобен на AlSi10Mg
Специфична якост: 3D-отпечатаният AlSi10Mg е конкурентен на много стомани на база тегло-за-тегло
Свобода на дизайна: далеч по-висока от отливането или щамповането, позволявайки топологично-оптимизирани форми, които традиционните методи не могат да създадат
5 начина, по които 3D печатът прави скобите за батерии по-леки
Оптимизация на топологията
Софтуерът премахва материала от региони с нисък{0}}стрес и го оставя само там, където се движат товари. В публикувани случаи само това е намалило масата на скобата с 30–50 %, като същевременно поддържа напреженията в границите.
Решетъчни и кухи конструкции
Вътрешни решетки или кухи секции заменят плътните секции. Частта запазва твърдостта, където е необходимо, но отделя ненужната маса. При конвенционалното щамповане това е невъзможно.
Консолидация на части
Пет щамповани части, които някога са изисквали заваряване или болтове, могат да се превърнат в един отпечатан компонент. По-малкото фуги означава по-малко маса от крепежни елементи, заваръчни шевове и припокриващи се фланци.
По-тънки стени без загуба на твърдост
Тъй като разпределението на материала е оптимизирано, дебелината на стените може да бъде намалена в зоните с ниско{0}}натоварване, докато критичните секции остават здрави. Общата твърдост се запазва или дори подобрява.
По-малко крепежни елементи, по-малко монтаж
Елиминирането на болтове, гайки и заварки премахва както теглото им, така и вторичните операции, необходими за инсталирането им. Крайното сглобяване е по-леко и опростено.
Тези пет лоста работят заедно. Когато се прилага към скоби за леки EV батерии, комбинираният ефект редовно осигурява 20–40 % намаление на теглото в сравнение с оригиналния щампован или заварен дизайн.
Какво казва изследването: Реални числа за намаляване на теглото
Публикуваните проучвания и индустриални случаи постоянно показват дву{0}}цифрени спестявания. Една-рецензирана топология-оптимизирана конзола на батерията постигна 49% намаление на масата, като същевременно покри целевите показатели за-коефициент на здравина и безопасност. Друг автомобилен компонент от алуминиево шаси, произведен чрез широкоформатен метален печат, осигури повече от 30% намаляване на теглото заедно със значително увеличение на устойчивостта на усукване. Примери от китайската индустрия за опори на батерии AlSi10Mg отчитат 25% намаление на теглото и съответно увеличаване на обхвата с няколко километра.
Достатъчно здрав ли е 3D отпечатаният алуминий?
Да,-когато дизайнът е правилно валидиран. Като-изграден AlSi10Mg може да достигне 400–460 MPa якост на опън; топлинно{6}}обработеният материал разменя известна здравина за подобрена пластичност и остатъчно-облекчаване на напрежението. Изискванията за умора, вибрации и сблъсъци все още трябва да бъдат проверени чрез симулация и физически тестове, точно както при всеки друг структурен компонент. След като тези тестове преминат,3D печат от алуминиева сплавотговаря на очакванията за издръжливост на автомобилите.
Казус от практиката: Как Sunhingstones намали теглото на скобата
Европейски доставчик на електромобили имаше нужда от фамилия{0}}поддържащи скоби за батерии. Оригиналният дизайн използва щамповани стоманени части, които са заварени в под-възли. Теглото беше високо, времето за сглобяване беше дълго и промените в дизайна изискваха нови инструменти.
Sunhingstones преработи скобите с помощта на оптимизация на топологията и ги отпечата в AlSi10Mg. Множество части бяха консолидирани в единични компоненти, вътрешни решетки бяха въведени в не-критичните зони и цялостната геометрия беше усъвършенствана за възможност за печат.
Резултати от първата производствена{0}}партида:
Теглото е намалено с приблизително 32% в сравнение с оригиналния стоманен комплект
Броят на отделните части се нарязва от пет на една
Времето за сглобяване намалено повече от половината
Механичните показатели (статична якост и вибрации) отговарят на спецификацията на клиента след топлинна обработка и обработка на критични интерфейси
Времето за изпълнение от одобрен дизайн до първите функционални проби беше под три седмици. Същият процес мащабиран до-серийно производство с малък обем без нови инструменти.
Кога 3D печатът има смисъл (и кога не)
3D печат от алуминиева сплаве силен избор, когато:
Обемите са ниски до средни (десетки до няколко хиляди части на година)
Геометрията е сложна или често се преработва
Консолидацията на части или оптимизирането на топологията може да осигури ясни предимства при теглото или сглобяването
Разходите за инструменти за традиционните методи са високи спрямо количеството на частта
Обикновено това не е най-евтиният маршрут, когато:
Обемите са много големи и геометрията е проста
Съществуващите инструменти за щамповане или леене вече са амортизирани
Частта не се възползва от сложни вътрешни структури
Един опитенПроизводител на метален 3D печатще ви каже честно в каква ситуация се намирате.
Как да изберем производител на алуминиев 3D печат
Потърсете тези възможности:
Доказан опит с AlSi10Mg и прах за-автомобилен клас
-Вътрешна инспекция на плътност, опън и (за предпочитане) КТ
Термична обработка, облекчаване на напрежението и възможност за вторична обработка
Възможност за предоставяне на обратна връзка-за-добавено{2}}производство (DFM) и поддръжка за-оптимизиране на дизайна
Ясен път от прототип до ниско{0}}производство
Доставчик, който вече произвежда леки скоби за батерии за електромобили и други структурни алуминиеви компоненти, ще съкрати вашия цикъл на разработка и ще намали техническия риск.
ЧЗВ
Колко тегло може да спести 3D принтирането на конзола за батерия?
Типичните спестявания варират от 20 % до 40 % в сравнение с дизайни от щампована или заварена стомана, когато се прилага оптимизация на топологията и консолидация на части. Екстремните случаи са достигнали близо 50%.
3D отпечатаният алуминий толкова здрав ли е, колкото машинно обработеният?
Като-сглобен и топлинно{1}}обработен AlSi10Mg достига нива на якост, сравними с много конвенционални алуминиеви сплави. Ключът е правилният контрол на процеса, термичната обработка и валидирането за специфичните случаи на натоварване.
Колко време отнема получаването на отпечатана мостра на скоба?
От одобрени CAD данни функционалните проби често са налични за 1–3 седмици, в зависимост от размера, количеството и изискванията за последваща-обработка.
Можете ли да правите малки партиди за тестване?
да Производствени серии с малък-обем от десетки или стотици части са стандартен случай на употреба за производство с метални добавки.
Какви файлове трябва да цитирате?
3D CAD модел (за предпочитане STEP) плюс всякакви случаи на натоварване, критични размери, изисквания за-завършек на повърхността и информация за количеството обикновено са достатъчни за първа оферта и преглед на DFM.
Готови ли сте да облекчите батерията си?
Изпратете ни вашия актуален дизайн на скоба или 3D модел. Ние ще оценим-потенциала за спестяване на тегло, ще предложим топология или възможности за консолидация и ще предоставим ясна оферта заедно с реалистичен производствен план. Триизмерното отпечатване от алуминиева сплав е един от най-практичните налични днес начини за намаляване на масата в конструкциите-на батерии за EV, без да се жертва производителността.