Kupac ulazi s utisnutim-i-zavarenim čeličnim-nosačem paketa baterija. Napravljen je od pet odvojenih dijelova koji se moraju zavariti zajedno. Torba je već teška, domet pati, a svaki dodatni kilogram košta energije. Pitanje je jednostavno: možemo li zadržati snagu i smanjiti težinu u isto vrijeme? Odgovor je da. Kombinacijom optimizacije topologije sa3D ispis aluminijske legure, inženjeri mogu redizajnirati nosač tako da materijal ostane samo tamo gdje je potreban, više dijelova postaje jedno, a konačna komponenta je znatno lakša.
Zašto je težina toliko važna u bateriji za EV
Paket baterija obično je najteža pojedinačna komponenta u električnom vozilu, često čineći 20-25 % ukupne mase praznog vozila. Dodatna masa povećava otpor kotrljanja, zahtijeva više energije tijekom ubrzavanja i smanjuje učinkovitost regenerativnog kočenja. Kao grubo industrijsko pravilo, svakih 100 kg ušteđene težine može dodati oko 15–17 km stvarnog-dometa ili otprilike 5–6 % poboljšanja dometa za 10 % smanjenja težine vozila.
Nosači i potporne strukture izvrsne su mete za smanjenje težine. Mnogo ih je u tipičnom paketu, strukturno su neovisni i ne moraju nositi puna opterećenja glavnog kućišta. Smanjenje njihove mase stoga donosi mjerljive dobitke bez ugrožavanja primarne sigurnosne strukture.
Što je 3D ispis aluminijske legure, na jednostavnom engleskom?
Jednostavnim rječnikom rečeno, 3D ispis aluminijske legure izrađuje dio nanošenjem tankih slojeva aluminijskog praha i njihovim taljenjem laserom, jedan po jedan sloj, dok se ne postigne potpuna geometrija. Proces je također poznat kao fuzija laserskog praha-. Budući da se materijal dodaje samo tamo gdje to dizajn zahtijeva, složene unutarnje rešetke, organski oblici i konsolidirane geometrije postaju mogući.
Zašto je AlSi10Mg najčešći izbor
AlSi10Mg 3D tiskani dijelovi dominiraju automobilskim aplikacijama. Legura nudi dobru ravnotežu čvrstoće, livljivosti-kao što je mogućnost tiska i relativno niske gustoće (približno 2,67 g/cm³). Nakon odgovarajuće toplinske obrade daje vlačnu čvrstoću u rasponu od 300-350 MPa s korisnom duktilnošću, što ga čini prikladnim za konstrukcijske nosače.
Aluminij naspram čelika naspram lijevanog aluminija
Gustoća: AlSi10Mg ≈ 2,67 g/cm³|Čelik ≈ 7,8 g/cm³|Lijevani aluminij sličan AlSi10Mg
Specifična čvrstoća: 3D-ispisani AlSi10Mg konkurentan je mnogim čelicima na temelju težine-za-težinu
Sloboda dizajna: daleko veća od lijevanja ili štancanja, dopušta topološki-optimizirane oblike koje tradicionalne metode ne mogu proizvesti
5 načina na koje 3D ispis olakšava nosače baterija
Optimizacija topologije
Softver uklanja materijal iz područja s-niskim stresom i ostavlja ga samo tamo gdje tereti putuju. U objavljenim slučajevima samo je ovo smanjilo masu nosača za 30–50 % dok su naprezanja ostala unutar granica.
Rešetkaste i šuplje konstrukcije
Unutarnje rešetke ili šuplji dijelovi zamjenjuju pune dijelove. Dio zadržava krutost gdje je to potrebno, ali odbacuje nepotrebnu masu. To je nemoguće s konvencionalnim žigosanjem.
Konsolidacija dijelova
Pet otisnutih dijelova koji su nekad bili potrebni za zavarivanje ili spajanje vijcima mogu postati jedna tiskana komponenta. Manje spojeva znači manju masu od spojnih elemenata, zavarenih spojeva i prirubnica koje se preklapaju.
Tanji zidovi bez gubitka krutosti
Budući da je distribucija materijala optimizirana, debljina stjenke može se smanjiti u područjima -opterećenja dok kritični dijelovi ostaju robusni. Ukupna krutost je zadržana ili čak poboljšana.
Manje pričvršćivača, manje montaže
Uklanjanjem vijaka, matica i zavarenih spojeva uklanja se i njihova težina i sekundarne radnje potrebne za njihovu ugradnju. Konačna montaža je lakša i jednostavnija.
Ovih pet poluga rade zajedno. Kada se primijeni na nosače za lagane EV baterije, kombinirani učinak redovito donosi 20–40 % smanjenja težine u usporedbi s izvornim utisnutim ili zavarenim dizajnom.
Što istraživanje kaže: stvarne brojke o smanjenju težine
Objavljene studije i industrijski slučajevi dosljedno pokazuju dvo-znamenkaste uštede. Jedna-recenzirana topologija-optimiziranog nosača baterije postigla je smanjenje mase od 49 % dok je ispunila ciljne vrijednosti faktora-snage i sigurnosti. Još jedna komponenta automobilske aluminijske šasije proizvedena metalnim tiskanjem velikog-formata donijela je više od 30 % smanjenja težine zajedno sa značajnim povećanjem torzijske krutosti. Primjeri kineske industrije na nosačima baterija AlSi10Mg izvješćuju o smanjenju težine od 25 % i odgovarajućem povećanju dometa od nekoliko kilometara.
Je li 3D tiskani aluminij dovoljno čvrst?
Da-kada je dizajn pravilno potvrđen. Kako-izgrađen AlSi10Mg može doseći 400–460 MPa vlačne čvrstoće; toplinski-obrađeni materijal mijenja određenu čvrstoću za poboljšanu duktilnost i smanjenje-preostalog naprezanja. Zahtjevi u pogledu zamora, vibracija i sudara i dalje se moraju verificirati simulacijom i fizičkim ispitivanjem, točno kao i s bilo kojom drugom strukturnom komponentom. Nakon što su ti testovi položeni,3D ispis aluminijske legureispunjava očekivanja automobilske izdržljivosti.
Studija slučaja: Kako je tvrtka Sunhingstones smanjila težinu nosača
Europski dobavljač električnih vozila trebao je obitelj potpornih nosača-paketa baterija. Izvorni dizajn koristio je utisnute čelične dijelove koji su zavareni u pod-sklopove. Težina je bila velika, vrijeme sklapanja dugo, a promjene dizajna zahtijevale su novi alat.
Sunhingstones je redizajnirao zagrade koristeći optimizaciju topologije i tiskao ih u AlSi10Mg. Višestruki dijelovi konsolidirani su u pojedinačne komponente, unutarnje rešetke uvedene su u ne-kritične zone, a cjelokupna geometrija je poboljšana za mogućnost ispisa.
Rezultati prve proizvodne-serije:
Težina smanjena za otprilike 32 % u usporedbi s izvornim čeličnim sklopom
Broj odvojenih dijelova smanjen s pet na jedan
Vrijeme sastavljanja smanjeno za više od pola
Mehanička izvedba (statička čvrstoća i vibracije) zadovoljila je specifikaciju kupca nakon toplinske obrade i strojne obrade kritičnih sučelja
Vrijeme od odobrenog dizajna do prvih funkcionalnih uzoraka bilo je manje od tri tjedna. Isti proces smanjen na-serijsku proizvodnju bez novog alata.
Kada 3D printanje ima smisla (a kada nema)
3D ispis aluminijske legureje jak izbor kada:
Volumeni su niski do srednji (desetci do nekoliko tisuća dijelova godišnje)
Geometrija je složena ili se često redizajnira
Konsolidacija dijelova ili optimizacija topologije mogu pružiti jasne prednosti težine ili montaže
Trošak alata za tradicionalne metode je visok u odnosu na količinu dijela
To obično nije najjeftiniji put kada:
Volumeni su vrlo visoki, a geometrija je jednostavna
Postojeći alati za štancanje ili lijevanje već su amortizirani
Dio nema koristi od složenih unutarnjih struktura
IskusanProizvođač metalnog 3D ispisareći će vam iskreno u kakvoj ste situaciji.
Kako odabrati proizvođača aluminijskog 3D ispisa
Potražite ove mogućnosti:
Dokazano iskustvo s AlSi10Mg i automobilskim prahom-
In-inspekcija gustoće, vlačne i (poželjno) CT inspekcije
Toplinska obrada, smanjenje naprezanja i sposobnost sekundarne strojne obrade
Sposobnost pružanja povratnih informacija o dizajnu-za-aditivnu-proizvodnju (DFM) i podršku za-optimizaciju topologije
Očistite put od prototipa do male{0}}produkcije
Dobavljač koji već proizvodi nosače za lagane EV baterije i druge strukturne aluminijske komponente skratit će vaš razvojni ciklus i smanjiti tehnički rizik.
FAQ
Koliko težine može uštedjeti 3D ispis na nosaču baterije?
Tipične uštede kreću se od 20 % do 40 % u usporedbi s izvedbama od utisnutog ili zavarenog čelika kada se primjenjuju optimizacija topologije i konsolidacija dijelova. Ekstremni slučajevi dosegli su gotovo 50 %.
Je li 3D tiskani aluminij čvrst kao strojno obrađeni?
Kao -izrađen i toplinski-obrađen AlSi10Mg postiže razine čvrstoće usporedive s mnogim konvencionalnim aluminijskim legurama. Ključ je pravilna kontrola procesa, toplinska obrada i validacija za specifične slučajeve opterećenja.
Koliko je vremena potrebno da se dobije ispisani uzorak zagrade?
Iz odobrenih CAD podataka, funkcionalni uzorci često su dostupni za 1-3 tjedna, ovisno o veličini, količini i zahtjevima naknadne-obrade.
Možete li napraviti male serije za testiranje?
Da. Male{1}}proizvodne serije od desetaka ili stotina dijelova standardni su slučaj upotrebe za proizvodnju metalnih dodataka.
Koje datoteke trebate citirati?
3D CAD model (poželjno STEP) plus svi slučajevi opterećenja, kritične dimenzije, zahtjevi-završne površine i informacije o količini obično su dovoljni za prvu ponudu i pregled DFM-a.
Jeste li spremni olakšati svoju bateriju?
Pošaljite nam svoj trenutni dizajn nosača ili 3D model. Procijenit ćemo-potencijal uštede na težini, predložiti topologiju ili prilike za konsolidaciju i dati jasnu ponudu zajedno s realnim planom proizvodnje. 3D ispis od aluminijske legure jedan je od danas najpraktičnijih dostupnih puteva za smanjenje mase u strukturama-paketa baterija za električna vozila bez žrtvovanja performansi.