Stampa 3D nella produzione di veicoli a nuova energia

Le squadre dei veicoli a nuova energia continuano a scontrarsi con lo stesso muro. Un nuovo design del vano batteria o una sostituzione dell'alloggiamento del motore possono comportare un'attesa da otto a sedici settimane per l'attrezzatura, oltre al costo degli scarti se la prima versione necessita di revisione. Questo ritmo semplicemente non corrisponde alla velocità con cui le piattaforme NEV si stanno evolvendo. La stampa 3D in metallo nella produzione di veicoli basati sulla nuova energia elimina il collo di bottiglia degli utensili per molte di queste parti. Gli ingegneri possono stampare un componente funzionale in alluminio o acciaio in pochi giorni, testarlo, rivedere il file e stamparlo di nuovo-senza cancellare uno stampo. Per strutture di batterie leggere, geometrie di raffreddamento complesse e supporti a basso-volume, il processo è passato dalla curiosità di laboratorio a un'opzione di produzione pratica.

L’ansia da autonomia è ancora alla base di gran parte degli sforzi ingegneristici. Ogni chilogrammo rimosso dal pacco batteria o dal telaio migliora l’efficienza, ma le parti devono comunque sopravvivere a carichi di impatto, vibrazioni e cicli termici. Allo stesso tempo, i tempi di sviluppo continuano a ridursi. La produzione additiva in metallo aiuta su entrambi i fronti: supporta forme ottimizzate per la topologia- che riducono la massa e riduce il tempo che intercorre tra il congelamento del progetto e la prima parte fisica.

La sfida della leggerezza nei sistemi di batterie per veicoli elettrici

Involucri di batterie, piastre di raffreddamento e telai interni sono i principali candidati. Le estrusioni e le fusioni tradizionali costringono i progettisti ad accettare spessori di parete uniformi e caratteristiche interne limitate. Con la stampa 3D in metallo, nuclei reticolari, sezioni di parete variabili e canali di raffreddamento conformati diventano routine.. 3D La stampa di leghe di alluminio come AlSi10Mg viene utilizzata frequentemente in questo caso perché combina una bassa densità con una conduttività termica accettabile e parametri di processo stabiliti. Il risultato è un contributo misurabile al design leggero del pacco batterie NEV senza sacrificare la rigidità nei percorsi di carico critici.

Cicli di sviluppo più brevi, tempi di commercializzazione-to-più rapidi

Un prototipo complesso in alluminio che un tempo richiedeva attrezzature morbide temporanee può ora essere costruito direttamente. La prototipazione rapida per i veicoli elettrici non significa più settimane di attesa. Le modifiche al progetto che hanno precedentemente attivato modifiche allo stampo vengono gestite con un aggiornamento del file. Per le flotte pilota o le varianti speciali, lo stesso processo può fornire-parti di uso finale in piccole quantità, evitando la penalizzazione economica di attrezzature a basso-volume.

La produzione attuale e la pre{0}}produzione utilizzano il cluster attorno ad alcune aree ad alto-valore:

Telai del pacco batteria e piastre di raffreddamento con canali integrati che migliorano l'uniformità della temperatura riducendo al contempo il numero di componenti.

Alloggiamenti motore e dissipatori di calore che incorporano passaggi di raffreddamento interni difficili da ottenere tramite fusione.

Staffe strutturali e di sospensione ottimizzate dal software di topologia per rimuovere il materiale dalle regioni a basso-stress.

Staffe interne e di montaggio a basso-volume in cui il costo degli utensili non può essere giustificato.

La produzione contribuisce a-conformazionali-inserti per stampi raffreddati e dispositivi di assemblaggio-che riducono i tempi di ciclo sulla linea di produzione principale.

L’alluminio rimane il cavallo di battaglia per la maggior parte di queste applicazioni. Gli acciai-più resistenti e occasionalmente i gradi di titanio compaiono laddove i requisiti di temperatura o di carico lo richiedono. Il filo conduttore è la geometria che sarebbe costosa o impossibile con i processi convenzionali.

Le parti funzionali automobilistiche necessitano di dimensioni coerenti e proprietà dei materiali affidabili. Il settore dei dispositivi medici ha dedicato anni alla risoluzione di problemi simili. L'esperienza acquisita nella produzione di prodotti medici di precisione lavorati a CNC ha perfezionato strategie di finitura multi-asse, pratiche di tolleranza geometrica e disciplina della documentazione che si trasferiscono direttamente ai componenti automobilistici stampati. Lo stesso vale perImpianti medici stampati in 3D in leghe di titanio: la gestione dello stress residuo, il controllo della densità e i percorsi di post-elaborazione convalidati sviluppati per gli impianti informano i set di parametri utilizzati sulle leghe automobilistiche ad alte prestazioni.

In pratica, molte superfici funzionali delle parti NEV stampate in metallo-vengono rifinite-lavorate dopo la costruzione. Le interfacce critiche mantengono abitualmente tolleranze più strette attraverso questo approccio ibrido, mentre i canali interni e i reticoli leggeri rimangono come-stampati. La combinazione di additiva-forma quasi netta e finitura sottrattiva-già standard per i prodotti medici di precisione lavorati a CNC-offre ai produttori un percorso ripetibile verso l'accuratezza della produzione. La conoscenza delle leghe di titanio degli impianti medici stampati in 3D riduce ulteriormente il rischio di porosità o distorsione quando materiali simili ad alta resistenza vengono specificati per l'uso nei veicoli.

Sunhingstones ha applicato la fusione del letto di polvere laser-a una serie di inserti di raffreddamento conformati per gli utensili dei moduli-della batteria. Gli inserti lavorati in precedenza utilizzavano il convenzionale raffreddamento in linea-diritta; le versioni stampate seguivano il contorno della cavità. Il tempo di raffreddamento misurato è diminuito di circa il 25% e la variazione di temperatura sulla superficie dell'utensile si è ridotta abbastanza da ridurre gli scarti nelle prime prove di produzione. Lo stesso team ha successivamente prodotto staffe in alluminio dalla topologia-ottimizzata per un programma di veicolo pilota, riducendo la massa di circa il 18% rispetto al design originale e rispettando gli obiettivi di rigidità. Questi progetti illustrano come aStampa 3D in metalloI produttori che seguono una disciplina di processo possono andare oltre i puri prototipi e dedicarsi ad attrezzature e parti strutturali a basso-volume che influiscono sia sulla velocità di sviluppo che sulle prestazioni del veicolo.

La scelta di un partner per la stampa 3D in metallo per parti automobilistiche richiede una valutazione-ottrica:

Gamma di materiali comprovata, in particolare esperienza con la stampa 3D di leghe di alluminio e la post-elaborazione necessaria per raggiungere gli obiettivi relativi alle proprietà automobilistiche.

Funzionalità di finitura integrate-lavorazione CNC, trattamento termico e processi superficiali-in modo che le parti stampate soddisfino i disegni finali senza dover ricorrere a più fornitori esterni.

Sistemi di qualità documentati e tracciabilità dei materiali.

Tempi di consegna realistici sia per la prototipazione rapida di veicoli elettrici che per la produzione in piccoli-lotti.

Cronologia delle applicazioni pertinenti anziché elenchi generici di apparecchiature.

Termini commerciali che supportano accordi-basati su progetto o all'ingrosso quando i volumi crescono.

Un abile produttore cinese di stampa 3D o un fornitore internazionale dovrebbe discutere le specifiche delle polveri, la strategia di supporto, le tolleranze realizzabili come-costruite e finite e le aspettative sulle proprietà meccaniche in un linguaggio concreto. Affermazioni vaghe sull'"alta precisione" senza numeri sono un segnale di avvertimento.

Le macchine multi-laser stanno aumentando i tassi di produzione e i prezzi della polvere di alluminio continuano a diminuire con il volume. Il-monitoraggio in corso sta riducendo gli scarti. Man mano che queste tendenze continuano, la stampa 3D in metallo nella produzione di veicoli a nuova energia si espanderà dai prototipi e dagli strumenti a una quota maggiore di componenti strutturali e termici-soprattutto laddove la complessità o i volumi moderati rendono gli strumenti tradizionali poco attraenti. Il costo rimarrà il limite per i componenti di base ad alto-volume, ma la finestra economica per le geometrie complesse e leggere continua ad ampliarsi.

Se stai valutando la stampa 3D in metallo per strutture di batterie, componenti termici o staffe a basso-volume, una discussione tecnica diretta è il modo più rapido per determinare l'idoneità. Contatta Sunhingstones comunicando la tua geometria, la preferenza del materiale e la gamma di volumi. Il team può esaminare la stampabilità, le tolleranze previste, i tempi di consegna e i costi, quindi fornire un preventivo chiaro per prototipi o lavori in piccoli-lotti.