Vlastní skříně pro napájecí jednotky pro elektromobily

Úvod: Kritická úloha skříní řídicích jednotek pro elektromobily

Globální přechod na elektromobilitu není jen trendem, ale zásadní proměnou automobilového prostředí. Srdcem každého elektromobilu (EV) je důmyslná síť výkonové elektroniky, která řídí vše od nabíjení baterií a distribuce energie až po řízení motoru. Ústředním prvkem této sítě je řídicí jednotka napájení (PCU), mozek a nervové centrum zajišťující efektivní, spolehlivý a bezpečný provoz. Ochrana těchto kritických komponent je nanejvýš důležitá, a právě zde nastupuje skříň řídicí jednotky napájení pro elektromobily. Tento kryt je víc než pouhá krabice, je to multifunkční součást, která má zásadní význam pro výkon, bezpečnost a dlouhou životnost vozidla. Mezi jeho hlavní úlohy patří ochrana citlivé elektroniky před nepříznivými podmínkami prostředí (vlhkost, prach, vibrace, nárazy), řízení značného množství tepla vznikajícího během provozu, zajištění elektromagnetické kompatibility (EMC) zabráněním rušení a zajištění strukturální integrity v rámci architektury vozidla. S rozvojem technologie elektromobilů, která vyžaduje vyšší hustotu napájení, rychlejší nabíjení a kompaktnější provedení, se požadavky kladené na tyto skříně zvyšují. Tradiční výrobní metody, jako je tlakové lití nebo výroba plechů, jsou sice zavedené, ale často narážejí na omezení při vytváření složitých, lehkých a tepelně účinných konstrukcí potřebných pro elektromobily nové generace. Tato rostoucí potřeba inovací otevírá dveře pokročilým výrobním technikám, zejména těm výroba aditiv kovů (AM), známý také jako kov 3D tisk. Technologie Metal AM nabízí nebývalou svobodu při navrhování a umožňuje vytvářet vysoce optimalizované kovové kryty na míru, které jsou speciálně přizpůsobeny náročným požadavkům moderní výkonové elektroniky pro elektromobily. Pro inženýry a manažery veřejných zakázek v automobilovém průmyslu je pochopení možností technologie metal AM pro výrobu těchto kriticky důležitých komponenty pro elektrická vozidla již není volitelná, ale je nezbytná pro udržení konkurenceschopnosti a podporu inovací. Společnosti, které hledají spolehlivé B2B dodavatelé dílů pro elektromobily se stále častěji obracejí na partnery, kteří jsou zběhlí v aditivní výrobě, aby dodali vysoce výkonné, lehké a nákladově efektivní produkty ochrana automobilové elektroniky řešení. Schopnost vyrábět kovové skříně na zakázku rychle a efektivně, bez tradičních omezení spojených s výrobou nástrojů, představuje významný skok vpřed ve výrobě komponentů pro elektromobily.  

Kryt obklopující řídicí jednotku elektrického vozidla není zdaleka jen pasivní schránkou. Aktivně přispívá k celkovému výkonu a bezpečnosti vozidla. Vezměme si výzvy: výkonová elektronika, jako jsou měniče a konvertory, vytváří značnou tepelnou zátěž, zejména při rychlé akceleraci nebo rychlém nabíjení. Nevhodný tepelný management může vést k přehřátí komponent, snížení účinnosti, předčasnému selhání, a dokonce i k bezpečnostním rizikům. Skříň proto musí být navržena nejen tak, aby obsahují tepla, ale aktivně rozptýlit často vyžadují složité prvky, jako jsou chladicí žebra, vnitřní kanály pro chlazení kapalinou nebo optimalizované cesty pro proudění vzduchu. Vysoké spínací frekvence při přeměně energie navíc vytvářejí elektromagnetický šum. Kryt musí fungovat jako Faradayova klec, která chrání vnitřní komponenty před vnějším elektromagnetickým rušením (EMI) a zabraňuje rušení samotné PCU s jinými citlivými systémy vozidla, jako je rádiová komunikace nebo senzory asistenta řidiče. To vyžaduje specifické vlastnosti materiálů a potenciálně složitou geometrii, aby bylo zajištěno účinné stínění v širokém frekvenčním rozsahu. Z konstrukčního hlediska musí kryt odolávat neustálým vibracím a možným otřesům, které jsou vlastní pohybujícímu se vozidlu, a chránit citlivou elektroniku uvnitř. Všechny tyto požadavky musí být splněny při dodržení přísných prostorových a hmotnostních omezení, protože každý ušetřený gram přispívá ke zvýšení dojezdu a účinnosti vozidla. Tato složitá souhra tepelných, elektrických, mechanických a obalových požadavků posouvá hranice běžné výroby. Kovový AM s výrobním procesem po vrstvách umožňuje konstruktérům vymanit se z omezení forem, zápustek a omezení obrábění. Umožňuje integraci více funkcí do jediné optimalizované součásti, čímž otevírá cestu k vynikajícím výsledkům Pouzdro výkonové elektroniky pro elektromobily návrhy, které byly dříve nedosažitelné. Vzhledem k tomu, že průmysl hledá partnery schopné dodávat tato pokročilá řešení, stává se prozkoumání potenciálu technologie AM kovů strategickou nutností pro získání vysoce kvalitních a inovativních řešení komponenty pro elektrická vozidla.  

Aplikace a funkce skříní řídicích jednotek pro elektromobily

Pojem “Řídicí jednotka napájení” v elektromobilu často zahrnuje několik kritických subsystémů, z nichž každý vyžaduje robustní ochranu a specifickou kontrolu prostředí zajištěnou krytem. Pochopení těchto aplikací poukazuje na rozmanité funkční požadavky kladené na kryt:

1. Pouzdro měniče: Měnič převádí stejnosměrný proud uložený v akumulátoru na střídavý proud potřebný k pohonu elektromotoru (motorů). Při tomto procesu přeměny vysokého výkonu vzniká značné množství tepla. Skříně pro měniče musí mít na prvním místě vynikající tepelný management, který často zahrnuje sofistikované strategie chlazení (vzduchem nebo kapalinou), spolu s tuhostí konstrukce a stíněním proti elektromagnetickému rušení.  
2. DC-DC měnič Pouzdro: Elektromobily pracují s různým napětím (např. 12 V pro příslušenství, vysoké napětí pro pohonnou jednotku). Měnič DC-DC řídí tyto transformace napětí. Přestože obvykle generuje méně tepla než hlavní měnič, jeho kryt stále vyžaduje účinný odvod tepla, ochranu před povětrnostními vlivy a omezení EMI.  
3. Pouzdro palubní nabíječky (OBC): Systém OBC řídí proces nabíjení vysokonapěťové baterie z externího zdroje střídavého proudu. Zahrnuje přeměnu energie a generuje značné množství tepla, zejména při rychlém nabíjení. Skříně OBC vyžadují robustní tepelnou správu, utěsnění proti povětrnostním vlivům (protože se často spojují s externími nabíjecími porty) a strukturální integritu.  
4. Skříň systému správy baterií (BMS): Systém BMS sleduje a kontroluje stav, úroveň nabití a teplotu jednotlivých článků nebo modulů baterie. Sám o sobě není vysoce výkonnou součástí, ale je kriticky citlivý na výkyvy teploty, vibrace a elektrický šum. Jeho kryt se zaměřuje na zajištění stabilního provozního prostředí, ochranu a často integruje montážní body pro senzory a konektory. Je to klíčová součástka, kterou vyhledávají velkoobchodní skříň pro elektromobily kupující.  
5. Integrované moduly výkonové elektroniky: Výrobci stále častěji slučují více funkcí (např. střídač, DC-DC měnič, OBC) do jediného integrovaného modulu. To klade ještě větší nároky na skříň, která vyžaduje složité vnitřní členění, mnohostranná řešení tepelného managementu a složité konstrukce pro umístění různých konektorů a rozhraní při minimalizaci rozměrů a hmotnosti.  

Základní funkce skříně zůstávají u všech těchto aplikací stejné, i když důraz na ně může být různý:

• Ochrana životního prostředí: Chrání citlivou elektroniku před vlhkostí, prachem, solnou mlhou, automobilovými kapalinami a fyzickými nárazy. To vyžaduje robustní těsnění, odolné materiály a případně ochranné nátěry.  
• Tepelný management: Odvádí teplo generované výkonovou elektronikou, aby se udržely optimální provozní teploty a zabránilo se přehřátí. Jedná se pravděpodobně o jednu z nejdůležitějších funkcí, která vede k potřebě materiálů s vysokou tepelnou vodivostí (jako jsou hliníkové slitiny) a konstrukcí zahrnujících chladicí prvky (žebra, tepelné trubice, kapalinové chladicí kanály). Efektivní tepelný management v automobilovém průmyslu je klíčová.  
• Elektromagnetická kompatibilita (EMC)/stínění: Zabraňuje elektromagnetickému rušení (EMI), které by mohlo narušit činnost PCU&#8217, a zabraňuje tomu, aby PCU vyzařovala hluk, který by mohl ovlivnit ostatní systémy vozidla. To závisí na vodivosti materiálu krytu a geometrickém provedení, které vytváří účinné stínění.  
• Konstrukční podpora a tlumení vibrací: Poskytuje pevnou montážní platformu pro elektronické komponenty a desky plošných spojů a chrání je před vibracemi a nárazy. Samotná skříň musí odolat těmto zatížením, aniž by došlo k jejímu poškození.
• Elektrická izolace: Zajištění správného elektrického uzemnění a prevence zkratů.
• Provozuschopnost: Konstrukce skříně by měla zajišťovat ochranu a zároveň zohledňovat snadnou montáž při výrobě a možný přístup pro servis nebo diagnostiku.

Specifické požadavky na Komponenty hnacího ústrojí EV stejně jako skříně PCU se mohou výrazně lišit v závislosti na typu vozidla - vysoce výkonný sportovní vůz bude mít jiné tepelné zatížení a profily vibrací než komerční dodávka nebo těžký elektrický nákladní automobil. Technologie Metal AM umožňuje flexibilně přizpůsobit konstrukci skříní přesně na míru jedinečným požadavkům každé aplikace, optimalizovat výkon, hmotnost a balení pro různorodé aplikace ochrana automobilové elektroniky potřeby.

Proč 3D tisk z kovu pro skříně napájecích jednotek pro elektromobily?

Zatímco tradiční výrobní metody, jako je tlakové lití, výroba plechů a CNC obrábění, již dlouho slouží automobilovému průmyslu, při navrhování a výrobě krytů pro moderní, vysoce výkonnou výkonnou elektroniku pro elektromobily mají svá omezení. Aditivní výroba kovů nabízí přesvědčivou alternativu, která překonává mnohá z těchto omezení a přináší významné výhody, zejména pro zakázková výroba automobilových dílů.  

Srovnání: Kovové AM vs. tradiční metody pro skříně pro elektromobily

Vlastnosti	Tlakové lití	Výroba plechů	CNC obrábění	Aditivní výroba kovů (L-PBF)
Složitost návrhu	Mírná (vyžaduje úhly tahu, omezení nástrojů)	Nízká až střední (limity ohýbání, lisování)	Vysoké (ale odčítací, přístupové limity)	Velmi vysoká (složité vnitřní kanály, mřížky)
Náklady na nástroje	Velmi vysoká (umírá)	Mírné (raznice, přípravky)	Nízká (přípravky, standardní nástroje)	Žádný (přímá digitální výroba)
Doba realizace (Proto)	Dlouhý (tvorba nástrojů)	Mírný	Středně rychlý až rychlý	Velmi rychle (dny)
Doba realizace (Prod)	Rychlý (vysoký objem)	Rychlý (vysoký objem)	Mírná (závisí na složitosti)	Mírná (rozšiřování, více strojů)
Materiálový odpad	Nízký (čistý tvarový potenciál)	Mírná (odřezky)	Vysoká (subtraktivní proces)	Nízký (recyklace prášku)
Odlehčení	Mírná (omezení tloušťky stěny)	Limited (vlastnosti listu)	Mírná (odstranění materiálu)	Vynikající (optimalizace topologie, mřížky)
Konsolidace částí	Omezený	Omezený	Omezený	Vynikající (integrace více částí)
Přizpůsobení	Nízká (vyžaduje změny nástrojů)	Mírný	Vysoký	Velmi vysoká (změny designu pomocí softwaru)
Ideální objem	Vysoký objem	Vysoký objem	Nízký až střední objem	Prototyp až střední objem

Export do archů

Klíčové výhody AM kovů pro skříně pro elektromobily:

1. Bezkonkurenční volnost designu: Technologie AM, zejména technologie Laser Powder Bed Fusion (L-PBF), vytváří díly vrstvu po vrstvě přímo z 3D modelu CAD. Tím odpadá potřeba forem nebo zápustek, což konstruktéry osvobozuje od omezení, jako jsou úhly ponoru nebo omezení podřezání. To umožňuje:
   • Složité vnitřní geometrie: Vytvoření složitých vnitřních chladicích kanálů přesně podle zdrojů tepla, což výrazně zvyšuje tepelný management v automobilovém průmyslu.  
   • Optimalizace topologie: Algoritmické postupy návrhu, které odstraňují materiál z nekritických oblastí, což vede k výraznému snížení lehké komponenty pro elektromobily bez narušení konstrukční integrity.
   • Mřížové struktury: Vnitřní nebo vnější mřížkové struktury mohou dále snížit hmotnost při zachování tuhosti a potenciálně zlepšit plochu pro odvod tepla.  
   • Konsolidace částí: Více komponent (např. držáky, konektory, části krytu) lze přepracovat a vytisknout jako jediný integrovaný díl, čímž se sníží čas montáže, potenciální netěsnosti a celková hmotnost.  
2. Rychlé prototypování a iterace: Výroba prototypu skříně pomocí technologie AM může trvat několik dní namísto týdnů nebo měsíců, které jsou nutné pro vývoj nástrojů při tlakovém lití. Inženýři tak mohou mnohem rychleji testovat a ověřovat návrhy, což urychluje vývojový cyklus nových konstrukcí Komponenty hnacího ústrojí EV. Změny návrhu se snadno provádějí změnou souboru CAD, což umožňuje rychlou iteraci směrem k optimálnímu řešení. Tato rychlost je na rychle se rozvíjejícím trhu s elektromobily neocenitelná.  
3. Odlehčení: Snížení hmotnosti má zásadní význam pro prodloužení dojezdu elektromobilů. Kovová AM vyniká při vytváření lehkých konstrukcí díky optimalizaci topologie a použití tenkých stěn a vnitřních mřížek, čímž se často dosahuje úspory hmotnosti 20-50 % nebo více ve srovnání s tradičně vyráběnými protějšky při zachování nebo dokonce zlepšení výkonu.  
4. Přizpůsobení a malosériová výroba: Kovové AM je ekonomicky výhodné pro výrobu vysoce přizpůsobených skříní nebo pro nízké až střední výrobní série, kde by náklady na nástroje pro tradiční metody byly neúnosné. To je ideální pro výklenkové aplikace pro elektromobily, výkonnostní varianty nebo počáteční fáze náběhu výroby.
5. Účinnost materiálu: Zatímco surové kovové prášky mohou být drahé, procesy AM, jako je L-PBF, jsou z hlediska spotřeby materiálu vysoce efektivní. Netavený prášek lze obvykle recyklovat a znovu použít, což vede k menšímu plýtvání materiálem ve srovnání se subtraktivními metodami, jako je CNC obrábění.  
6. Flexibilita dodavatelského řetězce: AM umožňuje decentralizovanou výrobu a výrobu na vyžádání. To může zkrátit dodavatelské řetězce, snížit požadavky na zásoby a nabídnout větší odolnost proti přerušení dodávek, což jsou klíčové faktory pro manažery nákupu, kteří hodnotí dodavatelé automobilových součástek.  

Ačkoli metoda AM nemusí být vždy nákladově nejefektivnějším řešením pro extrémně velkosériovou výrobu, kde vyniká tlakové lití, její výhody v oblasti složitosti konstrukce, rychlosti, odlehčení a přizpůsobení z ní činí stále důležitější nástroj pro vývoj a výrobu pokročilých technologií zakázkové skříně pro napájecí jednotky pro elektromobily, zejména pokud spolupracujete se zkušenými poskytovateli, jako je např Met3dp, známé pro své pokročilé 3D tisk z kovu schopnosti.

Doporučené slitiny hliníku (AlSi10Mg, A6061) a jejich význam

Výběr správného materiálu je základem úspěchu každé technické aplikace a skříně řídicích jednotek elektrických vozidel nejsou výjimkou. Hliníkové slitiny jsou pro tyto komponenty vhodnou volbou díky vynikajícímu poměru mezi nízkou hustotou (nízkou hmotností), dobrou tepelnou vodivostí, přiměřenou pevností, odolností proti korozi a možností výroby pomocí aditivní výroby. Pro L-PBF tisk skříní pro elektromobily vynikají dvě slitiny: AlSi10Mg a A6061. Porozumění jejich vlastnostem je pro konstruktéry a dodavatelé kovových prášků podobně.

AlSi10Mg:

• Popis: Jedná se o hliníkovou slitinu obsahující křemík (asi 10 %) a hořčík (malé procento). Často je považována za ekvivalent běžných slitin pro AM odlitky, jako je A360.  
• Klíčové vlastnosti:
  • Vynikající tisknutelnost: AlSi10Mg je jednou z nejsnadněji zpracovatelných hliníkových slitin pomocí L-PBF. Ve formě prášku vykazuje dobrou tekutost a tuhne s jemnou mikrostrukturou, což snižuje pravděpodobnost vzniku defektů, jako je praskání při tisku.
  • Dobrá pevnost a tvrdost: Ve stavu, v jakém je postaven nebo v jakém je odlehčen od napětí, má dobré mechanické vlastnosti vhodné pro mnoho aplikací v rozváděčových skříních.
  • Dobrá tepelná vodivost: Přestože jeho tepelná vodivost není tak vysoká jako u čistého hliníku (přibližně 120-140 W/m-K), je obecně dostatečná pro odvod tepla z výkonové elektroniky, zejména v kombinaci s optimalizovanými konstrukcemi (např. chladicími žebry).
  • Odolnost proti korozi: Nabízí dobrou odolnost proti atmosférické korozi.
  • Lehké: Stejně jako všechny slitiny hliníku má nízkou hustotu (přibližně 2,67 g/cm³).
• Proč je to důležité pro skříně pro elektromobily: Snadný tisk umožňuje spolehlivou výrobu složitých geometrií, které jsou často vyžadovány pro integrované prvky tepelného managementu. Díky vyvážené pevnosti, tepelným vlastnostem a hmotnosti je to pracovní slitina pro mnoho prototypů a výrobních zařízení Pouzdro výkonové elektroniky pro elektromobily v aplikacích, kde není primární extrémní mechanické zatížení. Je široce dostupný u renomovaných výrobců dodavatelé kovových prášků.  

A6061 (vyžaduje specializované zpracování/parametry):

• Popis: Slitina hliníku tvrditelná srážením, která obsahuje hořčík a křemík jako hlavní legující prvky. Je to velmi rozšířená tvářená slitina známá svou univerzálností, dobrými mechanickými vlastnostmi, svařitelností a odolností proti korozi. Tisk A6061 pomocí L-PBF byl zpočátku náročný, ale s optimalizovanými parametry a specializovaným práškem/zařízením se stal proveditelnějším.  
• Klíčové vlastnosti (vyžaduje správné tepelné zpracování, např. T6):
  • Dobré mechanické vlastnosti: Po vhodném tepelném zpracování (rozpuštění a stárnutí, obvykle na teplotu T6) nabízí A6061 ve srovnání s AlSi10Mg výrazně lepší tažnost a lomovou houževnatost a zároveň dobrou pevnost. Díky tomu je vhodný pro skříně vyžadující vyšší strukturální integritu nebo odolnost proti nárazu.
  • Vynikající odolnost proti korozi: Obecně nabízí lepší odolnost proti korozi než AlSi10Mg, zejména v mořském nebo drsném prostředí.
  • Dobrá tepelná vodivost: Podobná nebo mírně lepší tepelná vodivost ve srovnání s AlSi10Mg (přibližně 150-170 W/m-K ve stavu T6).
  • Svařitelnost: Ačkoli je pro samotné díly AM méně důležitý, jeho základní vlastnosti umožňují v případě potřeby kompatibilitu se standardními dokončovacími/spojovacími procesy.
  • Založený materiál: Inženýři často znají A6061 z tradiční výroby, což usnadňuje porovnávání a přijímání vlastností.
• Proč je to důležité pro skříně pro elektromobily: Pro aplikace vyžadující vyšší odolnost, houževnatost nebo splnění specifikací přímo vyžadujících hliník pro automobilový průmysl jako je 6061-T6, je tato slitina vhodným kandidátem. Její vynikající mechanické vlastnosti po tepelném zpracování mohou mít zásadní význam pro komponenty kritické z hlediska bezpečnosti nebo skříně vystavené vyšším vibracím nebo možným nárazům. Dosažení optimálních vlastností však vyžaduje pečlivou kontrolu procesu tisku a tepelné zpracování po tisku, takže je rozhodující odbornost dodavatele.  

Srovnávací přehled:

Vlastnictví	AlSi10Mg (As-Built/Stress Relieved)	A6061 (vyžaduje tepelné zpracování T6)	Význam pro skříně pro elektromobily
Možnost tisku	Vynikající	Střední až dobrá (citlivá na proces)	AlSi10Mg umožňuje snadnější a spolehlivý tisk složitých tvarů.
Pevnost v tahu	Dobrý	Dobrá až výborná (po T6)	A6061-T6 nabízí vyšší pevnost pro náročné konstrukční zatížení.
Tažnost	Dolní	Vyšší (po T6)	A6061-T6 poskytuje lepší houževnatost a odolnost proti nárazu.
Tepelná kondice.	Dobrý ( ~130 W/m-K)	Dobrý (~160 W/m-K)	Oba jsou vhodné; A6061 je o něco lepší z hlediska odvodu tepla.
Corrosion Res.	Dobrý	Vynikající	A6061 se upřednostňuje pro drsnější prostředí nebo při požadavcích na delší životnost.
Tepelné zpracování	Volitelně (společné uvolnění stresu)	Požadované (T6 pro optimální podpěry)	Zvyšuje složitost a náklady na zpracování A6061.

Export do archů

Úloha dodavatele v kvalitě materiálu:

Výkonnost finálního 3D tištěného krytu do značné míry závisí na kvalitě surového materiálu - na tom, zda je tento materiál hliníkový 3D tiskový prášek. Konzistentní distribuce velikosti částic, sféricita, tekutost a nízká hladina nečistot (jako je kyslík nebo vlhkost) jsou nezbytné pro dosažení hustých dílů bez vad s předvídatelnými mechanickými vlastnostmi.  

V tomto případě přináší partnerství s vertikálně integrovanou společností, jako je Met3dp, významné výhody. Met3dp nabízí nejen pokročilé služby 3D tisku z kovu ale specializuje se také na výrobu vysoce výkonných kovových prášků. Využívá špičkové technologie v oboru, jako např atomizace plynu a proces s rotujícími plazmovými elektrodami (PREP), společnost Met3dp zajišťuje, že její prášky ze slitin hliníku, včetně variant vhodných pro náročné aplikace, jako jsou skříně pro elektromobily, mají vysokou sféricitu, dobrou tekutost a kontrolovaný chemický složení, které jsou nezbytné pro úspěšný tisk L-PBF. Jejich závazek ke kontrole kvality, od výroby prášku až po finální vytištěný díl, dává inženýrům a manažerům nákupu důvěru v integritu materiálu a výkonnost komponent. Výběr dodavatele, jako je společnost Met3dp, s hlubokými odbornými znalostmi v oblasti materiálových věd i aditivních výrobních procesů, je klíčem k využití plného potenciálu slitin, jako jsou AlSi10Mg a A6061, pro náročné materiály Výběr materiálu EV výzvy.  

Zásady návrhu pro aditivní výrobu (DfAM) pro kryty pro elektromobily

Pouhým převzetím návrhu určeného pro odlévání nebo obrábění a jeho odesláním na kovovou 3D tiskárnu se málokdy uvolní plný potenciál aditivní výroby. Aby bylo možné skutečně využít výhod komplexnosti, odlehčení a zvýšení výkonu, které nabízí kovová AM pro skříně řídicích jednotek elektromobilů, musí konstruktéři přijmout následující opatření Design pro aditivní výrobu (DfAM) zásady. DfAM není jen o zajištění tisknutelnosti; je to způsob myšlení zaměřený na využití jedinečných schopností procesu tisku po vrstvách k vytváření vynikajících komponent. Aplikace DfAM na skříně pro elektromobily může vést k výraznému zlepšení tepelného managementu, snížení hmotnosti, strukturální integrity a celkové účinnosti systému.

Zde jsou uvedeny klíčové zásady DfAM, které jsou zásadní pro konstrukci vysoce výkonných kovových skříní AM EV:

1. Optimalizace topologie:
   • Koncept: Použití softwarových algoritmů k odstranění materiálu z oblastí, kde není konstrukčně nutný, na základě definovaných zatěžovacích stavů, omezení a výkonnostních cílů (např. tuhost).
   • Žádost o skříně EV: Výrazně snižuje hmotnost při zachování nebo dokonce zvýšení tuhosti. Ideální pro vytváření organických nosných konstrukcí, které účinně přenášejí mechanické namáhání. Výsledky lehké komponenty pro elektromobily které přímo přispívají ke zvýšení dojezdu vozidla.
   • Úvahy: Vyžaduje specializovaný software a technické znalosti. Optimalizované návrhy mohou být složité a mohou vyžadovat drobné úpravy pro tisk (např. vyhnout se příliš tenkým prvkům).
2. Příhradové konstrukce a výplně:
   • Koncept: Nahrazení pevných objemů vnitřními mřížkovými strukturami (např. voštiny, gyroidy, stochastické pěny).
   • Žádost o skříně EV:
     • Odlehčení: Výrazně snižuje spotřebu materiálu a hmotnost.
     • Vylepšený odvod tepla: Mřížkové struktury s otevřenými buňkami mohou zvětšit plochu povrchu, což může pomoci pasivnímu chlazení vzduchem nebo fungovat jako turbulátory v kanálech pro chlazení kapalin.
     • Tlumení vibrací: Některé typy mřížek mohou pohlcovat mechanickou energii, což může snížit namáhání citlivé elektroniky.
     • Základní síla: Může poskytovat vysoký poměr tuhosti k hmotnosti.
   • Úvahy: Vyžaduje pečlivý výběr typu mříže, velikosti buněk a tloušťky vzpěr na základě konstrukčních a tepelných požadavků. Odstranění prášku ze složitých vnitřních mřížek může být náročné a musí být zváženo během výroby navrhování příhradových konstrukcí fáze.
3. Konformní chladicí kanály:
   • Koncept: Navrhování vnitřních chladicích kanálů, které přesně kopírují obrysy součástí generujících teplo nebo kritických oblastí a neomezují se na rovné vyvrtané otvory běžné v tradiční výrobě.
   • Žádost o skříně EV: Umožňuje vysoce efektivní a cílené konstrukce pro tepelný management. Kapalné chladivo může proudit blíže ke zdrojům tepla, čímž se snižuje tepelný odpor a zlepšuje se odvod tepla. Vede k rovnoměrnějšímu rozložení teploty, což zvyšuje spolehlivost a výkon výkon výkonové elektroniky.
   • Úvahy: Průměr kanálu, hladkost dráhy (zamezení ostrých ohybů), drsnost povrchu a zajištění úplného odstranění prášku jsou rozhodujícími faktory návrhu. Musí být zahrnuty přístupové body pro přívod/odvod chladicí kapaliny a případné čištění.
4. Konsolidace částí:
   • Koncept: Přepracování sestavy více dílů tak, aby se daly vytisknout jako jediná monolitická součást.
   • Žádost o skříně EV: Spojení hlavního tělesa skříně s montážními konzolami, chladiči, kryty konektorů nebo rozdělovači kapalin do jednoho kusu.
   • Výhody: Snižuje počet dílů, eliminuje montážní kroky a práci, odstraňuje potenciální cesty úniku (např. těsnění mezi díly), snižuje hmotnost eliminací spojovacích prvků a často zlepšuje celkovou integritu konstrukce.
   • Úvahy: Konsolidovaný díl musí být stále vyrobitelný (možnost tisku, odstranění podpěr, přístup k následnému zpracování).
5. Navrhování pro vlastní podporu a minimalizaci podpory:
   • Koncept: Orientace dílu na konstrukční desce a návrh prvků (např. použití úhlů větších než ~45 stupňů od vodorovné roviny, použití zkosení místo ostrých převisů), aby se minimalizovala potřeba obětovaných prvků kovové nosné konstrukce AM.
   • Žádost o skříně EV: Zkracuje dobu tisku, snižuje spotřebu materiálu (podpěry jsou odpadem) a snižuje náročnost následného zpracování, které je nutné k odstranění podpěr. Zlepšuje povrchovou úpravu ploch směřujících dolů.
   • Úvahy: Vyžaduje znalost možností konkrétní tiskárny, pokud jde o úhel přesahu. Někdy jsou podpěry nevyhnutelné, zejména u složitých vnitřních prvků nebo velkých ploch rovnoběžných s konstrukční deskou. Strategie podpor musí umožňovat jejich odstranění bez poškození součásti.
6. Tloušťka stěny a rozlišení prvků:
   • Koncept: Dodržování minimálních tloušťek potisknutelných stěn a velikostí prvků specifických pro zvolený materiál (AlSi10Mg, A6061) a proces L-PBF.
   • Žádost o skříně EV: Zajišťuje strukturální integritu a zabraňuje selhání tisku. Obvyklá minimální tloušťka stěny hliníkových L-PBF je přibližně 0,4-0,8 mm, i když se často doporučují silnější stěny (1 mm a více), aby se zajistila robustnost. Minimální rozměry jsou omezeny také u malých prvků, jako jsou kolíky nebo otvory. Zaměřte se na potisk tenkostěnných kovů kde je to vhodné, ale zajistit mechanickou stabilitu.
   • Úvahy: Příliš tenké stěny se mohou během tisku deformovat nebo se poškodit při následném zpracování. Konzultujte s poskytovatelem AM služeb, jako je Met3dp, konkrétní pokyny na základě jejich zkušeností tiskových metod a vybavení.
7. Funkce pro snížení stresu:
   • Koncept: Začlenění konstrukčních prvků, jako jsou filety a poloměry na ostrých rozích a hranách.
   • Žádost o skříně EV: Snižuje koncentraci napětí, která může být místem poruchy při mechanickém zatížení nebo při tepelném cyklování. Zvyšuje únavovou životnost a celkovou odolnost. Hladké přechody také usnadňují odstraňování prášku.
   • Úvahy: Kde je to možné, aplikujte velkoryse, zejména na spojích mezi tenkými a tlustými profily nebo na nosných prvcích.
8. Úvahy o odstraňování prášku:
   • Koncept: Navrhování vnitřních kanálků a dutin s ohledem na přístupnost, aby se usnadnilo odstraňování nerozpuštěného prášku po tisku.
   • Žádost o skříně EV: Rozhodující pro komponenty s vnitřními chladicími kanály nebo složitými dutými strukturami. Zachycený prášek může zvyšovat hmotnost, bránit proudění kapaliny a potenciálně způsobovat problémy při tepelném zpracování.
   • Úvahy: Zahrňte strategicky umístěné přístupové otvory (které lze případně později ucpat), navrhněte kanály s hladkými cestami a dostatečným průměrem a vyvarujte se vytváření nevyhnutelných prachových pastí.

Uplatňování těchto zásad DfAM vyžaduje spolupráci mezi konstruktéry a specialisty na AM. Spolupráce se zkušeným servisní kancelář pro 3D tisk kovů v rané fázi procesu návrhu může poskytnout neocenitelnou zpětnou vazbu, která zajistí, že konečný návrh skříně pro elektromobily bude optimalizován z hlediska výkonu, tisknutelnosti a nákladové efektivity.

Dosažitelné tolerance, povrchová úprava a rozměrová přesnost

Inženýři a manažeři nákupu, kteří jsou zvyklí na přesnost CNC obrábění nebo konzistenci velkosériového odlévání, musí pochopit typické tolerance, povrchovou úpravu a rozměrovou přesnost dosažitelnou při aditivní výrobě kovů, konkrétně při laserové práškové fúzi (L-PBF) pro hliníkové slitiny jako AlSi10Mg a A6061. Nastavení realistických očekávání je zásadní pro úspěšné výsledky projektu a zajištění toho, aby součásti splňovaly specifikace automobilových součástí.

Rozměrová přesnost a tolerance:

• Tolerance podle stavu konstrukce: Přesnost dílu bezprostředně po tisku a odlehčení napětí, bez sekundárního obrábění. Pro hliníkové díly L-PBF se často uvádějí typické dosažitelné tolerance v rozmezí:
  • ± 0,1 mm až ± 0,3 mm pro menší prvky (např. do 50 mm)
  • ± 0,2 % až ± 0,5 % jmenovitého rozměru u větších prvků
  • Běžně se používá obecná toleranční norma ISO 2768-m (střední třída), ačkoli v závislosti na geometrii, orientaci a řízení procesu jsou někdy možné i přísnější tolerance.
• Faktory ovlivňující přesnost:
  • Kalibrace tiskáren a kvalita: Průmyslové tiskárny vyšší třídy, jako jsou ty, které používá společnost Met3dp, nabízejí lepší řízení paprsku, tepelné řízení a kalibraci, což vede k vyšší přesnosti. Zaměření společnosti Met3dp’na špičkový objem tisku, přesnost a spolehlivost přímo ovlivňuje dosažitelnou přesnost pro přesné komponenty EV.
  • Velikost a geometrie dílu: Větší díly jsou náchylnější k tepelnému zkreslení, což může ovlivnit celkovou přesnost. Složité geometrie mohou také kumulovat chyby.
  • Orientace na stavbu: Orientace dílu na konstrukční desce ovlivňuje tepelné chování, požadavky na podporu a nakonec i rozměrovou přesnost.
  • Tepelné namáhání: Zbytkové napětí vzniklé během tisku může způsobit drobné deformace, které se částečně zmírní při tepelném zpracování po tisku.
  • Strategie podpory: Způsob návrhu a upevnění podpěr může ovlivnit konečné rozměry podepřených prvků.
• Dosažení přísnějších tolerancí: U kritických prvků, které vyžadují větší tolerance, než je možné dosáhnout při výrobě (např. styčné plochy, otvory ložisek, otvory se závitem), se obvykle používá CNC obrábění po tisku. Obrábění specifických prvků na jinak téměř čistém tvaru dílu AM umožňuje dosáhnout tolerancí srovnatelných s tradičním CNC obráběním (např. ± 0,01 mm až ± 0,05 mm nebo lepších, v závislosti na operaci).

Povrchová úprava (drsnost):

• Povrchová úprava podle stavu: L-PBF vytváří díly vrstvu po vrstvě tavením částic prášku, což vede k charakteristické struktuře povrchu. Drsnost povrchu (obvykle měřená jako Ra – aritmetický průměr drsnosti) závisí do značné míry na orientaci povrchu vzhledem ke směru sestavování:
  • Horní plochy (směrem nahoru): Obecně hladší, Ra často 5-15 µm.
  • Boční stěny (svislé): Zobrazte linie vrstev, Ra obvykle 10-25 µm.
  • Plochy směřující dolů (podporované): Bývají drsnější v důsledku interakce s podpůrnými strukturami nebo částečně slinutým práškem, Ra může být 20-40 µm nebo vyšší. Strmější úhly (blíže ke svislici) obecně poskytují lepší povrchovou úpravu než mělké převisy.
• Faktory ovlivňující povrchovou úpravu:
  • Tloušťka vrstvy: Tenčí vrstvy obecně vedou k jemnějšímu povrchu, ale prodlužují dobu tisku.
  • Distribuce velikosti částic prášku: Jemnější, sférické prášky mají tendenci vytvářet hladší povrchy. Pokročilá výroba prášků Met3dp&#8217 zajišťuje optimální vlastnosti prášků.
  • Parametry laseru: Velikost paprsku, hustota energie a strategie skenování ovlivňují vlastnosti taveniny a výsledný povrch.
  • Orientace na stavbu: Jak bylo uvedeno výše, orientace povrchu je hlavním faktorem drsnosti.
• Zlepšení povrchové úpravy: Pokud je povrchová úprava ve stavu, v jakém je vyrobena, pro danou aplikaci nedostatečná (např. pro těsnicí plochy, estetické požadavky nebo průtokové kanály pro kapaliny), je možné provést různé dodatečné úpravy povrchová úprava kovů AM lze použít techniky:
  • Otryskávání kuliček / kuličkování: Vytváří rovnoměrný, matný povrch, obvykle Ra 5-10 µm. Může také vyvolat tlakové napětí, čímž se zvyšuje únavová životnost.
  • Třískové/vibrační dokončování: Používá brusná média k vyhlazení povrchů a zaoblení hran, účinná pro dávky menších dílů.
  • CNC obrábění: Zajišťuje hladké a přesné povrchy na specifických prvcích.
  • Leštění (ruční nebo automatické): Lze dosáhnout velmi hladkého, zrcadlového povrchu (Ra < 1 µm), ale je často pracný a závislý na geometrii.
  • Chemické leštění/elektroleštění: Může vyhlazovat složité povrchy, ale vyžaduje pečlivou kontrolu procesu.

Kontrola a zajištění kvality:

Dosažení konzistentní rozměrové přesnosti a povrchové úpravy vyžaduje robustní kontrola kvality tisku na kov postupy. To zahrnuje:

• Pravidelná kalibrace a údržba tiskárny.
• Řízení kvality prášku (testování, manipulace, recyklační protokoly).
• Monitorování během procesu (monitorování taveniny, termální snímkování - pokud je k dispozici).
• Kontrola po tisku:
  • Kontrola rozměrů pomocí souřadnicových měřicích strojů (CMM), 3D skenerů nebo tradičních metrologických nástrojů.
  • Měření drsnosti povrchu.
  • Vizuální kontrola závad.
  • Potenciálně NDT (nedestruktivní testování), jako je CT skenování pro kontrolu vnitřní integrity, zejména u kritických součástí.

Pochopení těchto možností a omezení umožňuje konstruktérům efektivně navrhovat díly, určovat tolerance a povrchové úpravy tam, kde jsou skutečně potřebné, a strategicky využívat následné zpracování. Manažeři nákupu by měli zajistit, aby potenciální servisní kancelář pro 3D tisk kovů partneři disponují potřebným vybavením, procesy a systémy kvality, které splňují specifické požadavky jejich aplikací skříní pro elektromobily.

Základní kroky následného zpracování kovových skříní AM EV

Vytvoření kovového krytu pro elektromobily pomocí L-PBF je pouze část výrobní cesty. Přímo z tiskárny je třeba vyrobit několik zásadních dílů požadavky na následné zpracování k dosažení konečných požadovaných vlastností, tolerancí a povrchové úpravy. Tyto kroky jsou nedílnou součástí pracovního postupu a významně ovlivňují finální výkonnost, náklady a dobu realizace. Zapojení komplexního dodavatel služeb následného zpracování, nebo vertikálně integrovaný poskytovatel, jako je Met3dp, který tyto kroky řídí interně nebo prostřednictvím důvěryhodných partnerů, je nezbytný.

Zde’je rozpis běžných kroků následného zpracování hliníkových krytů L-PBF pro elektromobily:

1. Úleva od stresu / tepelné ošetření:
   • Účel: Rychlé cykly ohřevu a chlazení, které jsou pro L-PBF typické, vyvolávají v tištěném dílu značná zbytková napětí. Tato napětí mohou způsobit deformaci nebo pokřivení, zejména po vyjmutí dílu z pevné konstrukční desky, a mohou negativně ovlivnit mechanické vlastnosti. Tepelné zpracování je nezbytné k odstranění těchto napětí a v případě slitin, jako je A6061, k dosažení požadovaných mechanických vlastností (temperace).
   • Proces:
     • Odlehčení od napětí (obvykle pro AlSi10Mg a jako přechodný krok pro A6061): Zahřátí dílu (často ještě připevněného na konstrukční desce) na mírnou teplotu (např. 200-300 °C) po určitou dobu a následné řízené ochlazení. Tím se uvolní vnitřní napětí, aniž by se výrazně změnila mikrostruktura.
     • T6 Temper (požadováno pro A6061): Složitější vícestupňový proces zahrnující:
       • Řešení Ošetření: Zahřátím na vysokou teplotu (přibližně 520-540 °C) se legující prvky rozpustí do pevného roztoku.
       • Kalení: Rychlé ochlazení (obvykle ve vodě), aby se prvky udržely v roztoku.
       • Umělé stárnutí: Přehřátí na nižší teplotu (např. 160-190 °C) po dobu několika hodin, aby bylo možné řízené vysrážení zpevňujících fází. Tím se výrazně zvýší pevnost a tvrdost.
   • Důležitost: Naprosto zásadní pro rozměrovou stabilitu a dosažení cílových mechanických parametrů, zejména pro tepelné zpracování hliníkových slitin jako A6061. Musí být provedeno správně, aby nedošlo k deformaci dílu nebo k neoptimálním vlastnostem.
2. Vyjmutí dílu ze stavební desky:
   • Účel: Oddělení vytištěného krytu (krytů) od kovové konstrukční desky, na kterou byly během tisku nataveny.
   • Metody: Obvykle se provádí pomocí:
     • Drátové elektroerozivní obrábění (EDM): Přesná metoda, vhodná pro složité nebo křehké díly, minimální mechanické namáhání.
     • Pásové řezání: Rychlejší a cenově výhodnější pro jednodušší geometrie, ale méně přesné a vyvolávající větší mechanické napětí.
   • Úvahy: Metoda odstraňování by měla minimalizovat poškození nebo deformaci dílu. Často se pod díl tiskne malá základna nebo raftová konstrukce, která usnadňuje vyjmutí.
3. Odstranění podpůrné konstrukce:
   • Účel: Odstranění dočasných konstrukcí vytištěných současně s dílem, které podpírají převisy a zabraňují deformaci během sestavování.
   • Metody: Může se jednat o různé způsoby, od jednoduchého ručního vylomení (pokud jsou pro něj podpěry navrženy) až po složitější mechanické metody:
     • Ruční nářadí: Kleště, štípačky, brusky na přístupné podpěry.
     • CNC obrábění: Frézování nebo broušení nosných konstrukcí, zejména v kritických oblastech nebo tam, kde je po odstranění požadován hladký povrch.
     • Specializované nástroje: Nástroje na zakázku, případně elektrochemické obrábění pro obtížně přístupné vnitřní podpěry.
   • Výzvy: Může být pracné, časově náročné a při neopatrném postupu může dojít k poškození dílu. Přístup k vnitřním podpěrám ve složitých geometriích skříní je obzvláště náročný a zdůrazňuje význam DfAM pro minimalizaci vnitřních podpěr.
4. Odstranění prášku:
   • Účel: Zajištění odstranění veškerého netaveného kovového prášku z dílu, zejména z vnitřních kanálků, dutin a složitých mřížkových struktur. Zachycený prášek zvyšuje hmotnost a později může způsobit problémy (např. spékání při tepelném zpracování, kontaminace cest kapalin).
   • Metody:
     • Foukání stlačeného vzduchu: Základní odstranění pro přístupné oblasti.
     • Tryskání kuličkami: Může pomoci uvolnit prášek a zároveň zahájit proces povrchové úpravy.
     • Vibrační / ultrazvukové čištění: Třesením nebo vibrováním dílu uvolníte zachycený prášek.
     • Ruční čištění: Používání kartáčů, sběračů a vakuových systémů.
     • Systémy založené na průtoku: Čerpání kapalin nebo plynů vnitřními kanály.
   • Důležitost: Kritické pro aditivní výroba díly s vnitřními prvky, jako jsou konformní chladicí kanály ve skříni EV. Neúplné odstranění prášku je běžným problémem kvality.
5. CNC obrábění:
   • Účel: K dosažení úzkých tolerancí, specifických povrchových úprav nebo prvků, které nelze přesně vyrobit pouze procesem L-PBF.
   • Aplikace pro skříně pro elektromobily:
     • Párové plochy: Zajištění rovných a hladkých povrchů pro těsnění (např. rozhraní víka).
     • Kritické tolerance: Dosažení přesných rozměrů konektorových portů, montážních bodů nebo ložiskových uložení.
     • Závitové otvory: Závitování závitů pro spojovací materiál.
     • Zlepšení povrchové úpravy: Vytváření hladkých povrchů tam, kde je to potřeba.
   • Úvahy: Vyžaduje pečlivou konstrukci upínacího přípravku, který bezpečně drží často složitý AM díl bez deformace. Integrace mezi AM a obráběním je klíčová pro CNC obrábění 3D tištěných dílů.
6. Povrchová úprava:
   • Účel: Zlepšení drsnosti povrchu, vzhledu, odolnosti proti opotřebení nebo korozi tištěného krytu.
   • Metody (jak bylo uvedeno výše): Tryskání (běžné pro rovnoměrný matný povrch), bubnování, leštění, eloxování (vynikající pro odolnost proti korozi a elektrickou izolaci hliníku), lakování, práškové lakování. Vhodné řešení povlaků komponentů EV může být zapotřebí, včetně těch, které poskytují dielektrickou pevnost nebo zvýšenou tepelnou emisivitu.
   • Výběr: Záleží na konkrétních funkčních a estetických požadavcích skříně.
7. Kontrola a zajištění kvality (QA):
   • Účel: Ověření, zda hotový díl splňuje všechny stanovené požadavky.
   • Metody: Rozměrová kontrola (CMM, skenování), měření drsnosti povrchu, vizuální kontrola, zkouška těsnosti (v případě kapalinového chlazení), ověření certifikace materiálu, v případě potřeby NDT.

Rozsah a kombinace těchto kroků následného zpracování do značné míry závisí na konkrétní konstrukci a požadavcích na kryt EV. Pochopení těchto kroků pomáhá konstruktérům vhodně navrhovat a manažerům nákupu umožňuje přesně vyhodnotit celkové náklady a dobu realizace spojenou s pořízením kovových komponent AM.

Běžné problémy při tisku krytů pro elektromobily a strategie jejich řešení

Aditivní výroba kovů sice nabízí transformační potenciál pro kryty elektrických vozidel, ale není bez problémů. Pochopení těchto potenciálních překážek a strategií k jejich zmírnění je pro úspěšné zavedení této technologie klíčové. Informovanost pomáhá řídit očekávání a zajišťuje spolupráci mezi konstruktéry a poskytovatelem AM služeb při proaktivním řešení problémů.

1. Deformace a zkreslení:

• Výzva: Intenzivní lokalizovaný ohřev laserem a následné rychlé ochlazení vytváří během procesu L-PBF v dílu značné tepelné gradienty. To vede k vnitřnímu pnutí, které může způsobit deformaci, zkroucení nebo dokonce oddělení dílu od konstrukční desky, zejména u velkých, plochých nebo tenkostěnných konstrukcí, které jsou běžné u skříní.
• Strategie zmírnění dopadů:
  • Tepelná simulace: Použití softwaru pro analýzu konečných prvků (FEA) specializovaného pro AM k předpovědi tepelného chování a akumulace napětí, což umožňuje úpravy konstrukce nebo optimalizované nastavení sestavy před tisk.
  • Orientace na stavbu: Strategická orientace dílu pro minimalizaci velkých rovných ploch rovnoběžných s konstrukční deskou a řízení distribuce tepla.
  • Optimalizované podpůrné struktury: Navrhování robustních podpěr nejen pro přesahy, ale také pro bezpečné ukotvení dílu ke stavební desce a jako chladiče, které působí proti deformačním silám.
  • Optimalizace parametrů procesu: Nastavení výkonu laseru, rychlosti skenování a strategie šrafování za účelem minimalizace tepelných gradientů (vyžaduje značné odborné znalosti).
  • Vytápění stavebních desek: Udržování zvýšené teploty na konstrukční desce může snížit intenzitu tepelných gradientů.
  • Vhodné tepelné zpracování: Odlehčení napětí po tisku je nezbytné pro uvolnění zbytkových napětí a stabilizaci geometrie dílu.

2. Řízení zbytkového stresu:

• Výzva: I když se podaří zabránit výraznému zkroucení, zůstává ve vyrobeném dílu vysoká úroveň zbytkového napětí. To může vést k předčasnému selhání při zatížení, snížení únavové životnosti nebo deformaci při následných obráběcích operacích.
• Strategie zmírnění dopadů:
  • Optimalizace parametrů procesu: Stejně jako výše mohou parametry ladění ovlivnit úroveň napětí.
  • Optimalizované strategie skenování: Použití technik, jako je skenování ostrůvků nebo šachovnicové vzory, může pomoci rovnoměrněji rozložit teplo.
  • Povinné tepelné zpracování: Správné odlehčení nebo úplné tepelné zpracování (např. T6 pro A6061) je základní metodou pro výrazné snížení zbytkového napětí.
  • Úvahy o návrhu: Vyvarování se náhlých změn průřezu a použití filetů může pomoci rovnoměrněji rozložit napětí.

3. Odstranění podpůrné konstrukce Obtížnost:

• Výzva: Podpěry jsou často nezbytné, ale jejich odstranění, zejména hustých podpěr nebo podpěr umístěných ve složitých vnitřních geometriích (jako jsou chladicí kanály nebo mřížkové struktury), může být velmi obtížné, časově náročné a hrozí riziko poškození součásti. Problémy s odstraněním podpory představují hlavní překážku při následném zpracování.
• Strategie zmírnění dopadů:
  • DfAM pro vlastní podporu: Navrhování dílů s úhly přesahu většími, než je mezní hodnota procesu (~45° u hliníku), minimalizuje potřebu podpěr. Použití zkosení místo ostrých převisů.
  • Optimalizovaný design podpory: Použití typů podpěr, které se snadněji odstraňují (např. stromové podpěry, kuželové podpěry, blokové podpěry s perforací). Navrhování podpěr se specifickými body pro vylomení.
  • Plánování přístupnosti: Zajištění fyzického dosahu nástrojů pro demontáž podpěr. V případě potřeby navrhněte přístupové otvory pro vnitřní podpěry.
  • Pokročilé techniky odstraňování: Využití CNC obrábění nebo případně elektrochemických metod pro náročné podpěry.
  • Konzultace: Úzká spolupráce s dodavatelem AM, jako je Met3dp, jehož inženýři vědí, jak nejlépe orientovat díly a navrhnout efektivní a zároveň odnímatelné podpěry s využitím jejich specifických vlastností produkt schopnosti.

4. Kontrola pórovitosti:

• Výzva: V tištěném materiálu mohou vznikat malé dutiny nebo póry v důsledku zachyceného plynu (plynová pórovitost) nebo neúplného roztavení/splynutí mezi vrstvami (nedostatečná pórovitost při tavení). Pórovitost snižuje hustotu, mechanickou pevnost, únavovou životnost a tepelnou vodivost krytu. Může také vytvářet netěsnosti ve skříních určených pro kapalinové chlazení.
• Strategie zmírnění dopadů:
  • Vysoce kvalitní kovový prášek: Klíčové je použití prášku s vysokou sféricitou, dobrou tekutostí, kontrolovanou distribucí velikosti částic a nízkým obsahem zachyceného plynu/vlhkosti. Zaměření společnosti Met3dp’na pokročilou výrobu prášků (plynová atomizace, PREP) tuto potřebu přímo řeší.
  • Optimalizované parametry tisku: Pečlivé nastavení výkonu laseru, rychlosti skenování, tloušťky vrstvy a vzdálenosti mezi šrafami pro zajištění úplného roztavení a tavení. To často vyžaduje rozsáhlý vývoj procesu ze strany dodavatele AM.
  • Řízené prostředí pro sestavování: Udržování správné atmosféry inertního plynu (např. argonu) ve stavební komoře, aby se minimalizovala oxidace a zachycování plynů.
  • Izostatické lisování za tepla (HIP): Následný krok zpracování zahrnující vysokou teplotu a vysoký tlak, který může uzavřít vnitřní póry. HIP je však drahý, prodlužuje dobu realizace a může ovlivnit rozměry, takže je obvykle vyhrazen pro vysoce kritické aplikace, méně obvyklý pro standardní skříně, pokud není vyžadována extrémní spolehlivost.
  • Kontrola kvality: Zavedení metod nedestruktivního zkoušení, jako je CT skenování, pro zjištění vnitřní pórovitosti, pokud to vyžadují specifikace.

5. Konzistence povrchové úpravy:

• Výzva: Dosažení konzistentní povrchové úpravy na všech plochách složitého krytu může být obtížné vzhledem k orientačně závislé povaze drsnosti povrchu L-PBF. Povrchy směřující dolů a plochy ovlivněné podpůrnými konstrukcemi budou ze své podstaty drsnější.
• Strategie zmírnění dopadů:
  • Orientace na strategické budování: Upřednostnění orientace kritických ploch směrem nahoru nebo pokud možno vertikálně.
  • Optimalizované nastavení podpory: Úprava rozhraní mezi podpěrami a dílem tak, aby se minimalizovaly stopy po svědcích (což však může ztížit demontáž).
  • Dodatečné zpracování: Provádění vhodných kroků povrchové úpravy (tryskání, otryskávání, obrábění) k dosažení požadované jednotné povrchové úpravy, pokud je to požadováno. Řiďte se očekáváními - dosáhnout všude opracovaného povrchu je obvykle nepraktické a nákladné.

6. Odstranění prášku z vnitřních prvků:

• Výzva: Jak již bylo zmíněno v části DfAM a následné zpracování, úplné odstranění neroztaveného prášku z dlouhých, úzkých nebo složitých vnitřních kanálků a mřížek představuje značnou překážku.
• Strategie zmírnění dopadů:
  • DfAM pro přístupnost: Navrhování kanálů s dostatečným průměrem, hladkými cestami a přístupovými otvory.
  • Specializované čisticí procesy: Využití pokročilých technik nad rámec stlačeného vzduchu, jako je ultrazvukové čištění ve specifických rozpouštědlech, vibrační stoly nebo systémy řízeného proplachování kapalinou.
  • Kontrola: Použití boroskopů nebo případně CT skenování k ověření odstranění prášku z kritických vnitřních kanálů.

Úspěšné zvládnutí těchto výzev vyžaduje kombinaci chytrého návrhu (DfAM), důkladné kontroly procesu během tisku, pečlivého následného zpracování a intenzivní spolupráce se zkušeným odborníkem aditivní výroba kovů partnera vybaveného správnou technologií a odbornými znalostmi. Řešení problémů s aditivní výrobou je součástí procesu a spolupráce se znalým poskytovatelem urychluje řešení problémů.

Výběr správného partnera pro aditivní výrobu kovů pro automobilové komponenty

Výběr správného výrobního partnera je vždy velmi důležitý, ale v případě pokročilých technologií, jako je aditivní výroba kovů pro náročné aplikace, jako jsou skříně řídicích jednotek elektromobilů, nabývá na důležitosti. Schopnosti, odborné znalosti, systémy kvality a přístup ke spolupráci vybraného výrobce jsou důležité servisní kancelář pro 3D tisk kovů přímo ovlivní úspěch vašeho projektu, od počáteční optimalizace návrhu až po dodávku spolehlivých a vysoce výkonných komponent. Výběr partnera pouze na základě nejnižší nabízené ceny může být falešnou ekonomikou, pokud vede k problémům s kvalitou, zpožděním nebo dílům, které nesplňují požadavky na výkon. Pro inženýry a manažery nákupu, kteří zajišťují zdroje B2B řešení aditivní výroby, je nezbytný důkladný proces hodnocení.

Zde jsou klíčová kritéria, která je třeba zvážit při vyhodnocování společností zabývajících se potiskem kovů pro projekty skříní pro elektromobily:

1. Technické znalosti a zkušenosti:
   • Znalost procesů: Hluboké znalosti fyziky laserové fúze v práškovém loži (L-PBF), vývoje parametrů a nuancí tisku hliníkových slitin jako AlSi10Mg a A6061.
   • Porozumění aplikaci: Znalost požadavků automobilového průmyslu, zejména požadavků na elektronické skříně - tepelný management, strukturální integrita, stínění EMC, odolnost proti vibracím a příslušné průmyslové normy.
   • Znalost DfAM: Prokazatelná schopnost poskytovat odborné poradenství v oblasti návrhu pro aditivní výrobu a pomáhat optimalizovat návrhy z hlediska tisknutelnosti, výkonu a nákladové efektivity.
   • Dovednosti pro řešení problémů: Zkušenosti s řešením běžných problémů v oblasti AM (deformace, pórovitost, problémy s podporou) a zaváděním účinných řešení.
2. Systémy řízení kvality a certifikace:
   • ISO 9001: Základní požadavek, který označuje dokumentovaný a zavedený systém řízení kvality.
   • IATF 16949 (Ideální): Ačkoli to není vždy proveditelné pro všechny poskytovatele AM (zejména menší nebo ty, kteří se zaměřují na výrobu prototypů), certifikace podle této specifické normy pro automobilový průmysl prokazuje závazek k přísným procesům kvality, prevenci vad a neustálému zlepšování, které jsou vyžadovány pro sériovou výrobu dílů. Pokud nemáte plnou certifikaci, zeptejte se na jejich plán nebo úroveň shody.
   • Sledovatelnost: Robustní systémy pro sledování materiálů (práškových šarží) a procesních dat v průběhu výrobního procesu, které zajišťují odpovědnost a umožňují analýzu příčin v případě problémů.
3. Technologie a vybavení:
   • Tiskárny průmyslové třídy: Přístup k dobře udržovaným průmyslovým strojům L-PBF známým svou spolehlivostí a přesností (např. od výrobců jako EOS, SLM Solutions, Renishaw, Concept Laser/GE Additive, Farsoon). Zhodnoťte velikost jejich vozového parku a objem výroby tiskáren, abyste zajistili kapacitu.
   • Správa prášku: Klimaticky řízené prostředí a správné postupy pro manipulaci, skladování, prosévání a recyklaci kovových prášků, aby se zachovala kvalita a zabránilo se kontaminaci.
   • Možnosti následného zpracování: Vlastní nebo přísně kontrolovaný přístup k základnímu zařízení pro následné zpracování: pece pro tepelné zpracování (s řádnou kontrolou atmosféry a kalibrací pro hliníkové slitiny), CNC obráběcí centra (tříosá a ideálně pětiosá), nástroje pro povrchovou úpravu (tryskání kuliček, bubnové tryskání) a čisticí systémy.
   • Metrologická a kontrolní laboratoř: Komplexní vybavení pro zajištění kvality, včetně souřadnicových měřicích strojů, 3D skenerů, profilometrů a případně zařízení pro nedestruktivní kontrolu.
4. Odborné znalosti a dodávky materiálů:
   • Portfolio materiálů: Nabízí specifické požadované slitiny hliníku (AlSi10Mg, A6061) a případně další slitiny vhodné pro použití v automobilovém průmyslu.
   • Kontrola kvality prášku: Důkladné testování a validace vstupních šarží prášků (chemismus, distribuce velikosti částic, morfologie, tekutost). Jasné protokoly pro opakované použití prášku a sledování životnosti.
   • Vertikálně integrovaná výhoda: Partneři jako Met3dp nabízí výraznou výhodu. Jako společnost, která nejen poskytuje tiskové služby, ale také vyvíjí a vyrábí vlastní vysoce kvalitní kovové prášky pomocí pokročilých technologií Gas Atomization a PREP, má Met3dp bezkonkurenční kontrolu nad kvalitou materiálu a hlubší porozumění interakcím mezi materiálem a procesem. Tato integrace zajišťuje konzistenci a výkonnost od suroviny až po finální díl. Více informací o jejich komplexním přístupu se můžete dozvědět na jejich ‘O nás‘ strana.
5. Inženýrská a konstrukční podpora:
   • Konzultace DfAM: Ochota a schopnost spolupracovat již v rané fázi návrhu na optimalizaci dílů pro AM.
   • Simulační schopnosti: Nabídka služeb, jako je simulace sestavení (tepelná, zátěžová) pro předvídání a zmírnění potenciálních problémů před tiskem.
   • Technická podpora: Ochotní inženýři, kteří jsou k dispozici pro diskusi o podrobnostech projektu, problémech a řešeních.
6. Kapacita, škálovatelnost a dodací lhůty:
   • Rychlost prototypování: Schopnost rychle dodávat prototypy pro podporu rychlých vývojových cyklů.
   • Produkční kapacita: Dostatečná dostupnost strojů a efektivita pracovních postupů pro zvládnutí nízkých až středních objemů výroby v dohodnutých termínech. Porozumět jejich kapacitnímu plánování a způsobu řízení plánování strojů.
   • Škálovatelnost: Jasný plán nebo schopnost rozšířit výrobu v případě zvýšení objemu.
7. Dosavadní výsledky a reference:
   • Osvědčené zkušenosti: Prokazatelný úspěch v podobných projektech, ideálně v automobilovém průmyslu nebo zahrnujících složité skříně s požadavky na tepelný management. Požádejte o případové studie nebo nedůvěrné příklady.
   • Reference/odkazy zákazníků: Ochota poskytnout reference od spokojených klientů.
8. Komunikace a řízení projektů:
   • Jasná komunikace: Určené kontaktní osoby, pravidelné aktualizace a transparentní komunikace ohledně stavu projektu, případných problémů a časového harmonogramu.
   • Profesionalita: Organizovaný pracovní postup, přehledné nabídky a spolehlivé postupy řízení projektů.

Výběr správného certifikovaný dodavatel pro automobilový průmysl (nebo s rovnocennou kvalitativní přísností) pro kovové AM zahrnuje pohled za povrch. Je třeba posoudit jejich technickou hloubku, závazek v oblasti kvality, technologickou infrastrukturu a ducha spolupráce. Silný partner funguje jako rozšíření vašeho inženýrského týmu a přispívá odbornými znalostmi k zajištění úspěšné realizace vašich pokročilých návrhů skříní pro elektromobily.

Analýza nákladů a očekávaná doba realizace 3D tištěných krytů pro elektromobily

Pochopení struktury nákladů a typických dodacích lhůt spojených s aditivní výrobou kovů je zásadní pro plánování projektů, sestavování rozpočtů a přijímání informovaných rozhodnutí o tom, kdy a kde tuto technologii použít pro skříně řídicích jednotek elektromobilů. AM sice eliminuje náklady na nástroje, ale celkově ceny aditivní výroby je ve srovnání s tradičními metodami ovlivněna jiným souborem faktorů.

Klíčové faktory nákladů na kovové AM skříně pro elektromobily:

1. Spotřeba materiálu:
   • Část Objem: Čistý objem konečného dílu se přímo vztahuje k množství spotřebovaného drahého kovového prášku.
   • Objem podpůrné struktury: Prášek použitý pro tisk podpůrných struktur zvyšuje náklady na materiál. Efektivní DfAM se snaží tyto náklady minimalizovat.
   • Typ prášku: Různé kovové prášky mají různé základní náklady (např. specializované slitiny mohou být dražší než standardní AlSi10Mg). Náklady ovlivňuje také kvalita prášku a jeho zpracování.
   • Účinnost recyklace prášku: Efektivní náklady na materiál ovlivňuje schopnost poskytovatele účinně recyklovat a opětovně použít netavený prášek.
2. Strojový čas (čas tisku):
   • Výška dílu (Z-výška): Technologie L-PBF vytváří vrstvu po vrstvě, takže výška dílu v orientaci sestavení je hlavním faktorem ovlivňujícím dobu tisku.
   • Objem dílu / plocha průřezu: Větší objemy a širší průřezy vyžadují více laserového skenování na vrstvu, což prodlužuje čas.
   • Složitost: Velmi složité prvky mohou vyžadovat nižší rychlost skenování nebo specifické strategie, což může mírně prodloužit dobu tisku.
   • Hodinová sazba stroje: Průmyslové stroje pro AM obrábění kovů představují značné kapitálové investice a jejich provozní náklady (energie, inertní plyn, údržba, odpisy) se významně podílejí na účtované hodinové sazbě. Často se jedná o největší jednotlivou složku nákladů.
3. Náklady na pracovní sílu:
   • Příprava stavby: Zpracování souborů CAD, plánování rozvržení konstrukce, generování podpůrné konstrukce, nastavení stroje.
   • Obsluha stroje: Sledování procesu sestavování.
   • Následné zpracování: Často je třeba vynaložit značné množství práce na odstranění dílu, odstranění podpěr (může být velmi náročné), odstranění prášku, nastavení a obsluhu CNC obrábění, povrchovou úpravu a kontrolu. Složitost a požadavky zde silně ovlivňují náklady.
4. Intenzita následného zpracování:
   • Tepelné zpracování: Požadované cykly (prosté odlehčení od napětí vs. plné popouštění T6) zvyšují čas a náklady (čas pece, energie).
   • CNC obrábění: Počet prvků vyžadujících obrábění, složitost nastavení a požadované tolerance přímo ovlivňují dobu obrábění a náklady.
   • Povrchová úprava: Požadovaná úroveň povrchové úpravy (základní tryskání vs. vícestupňové leštění nebo eloxování) určuje postupy, čas a náklady.
   • Zajištění kvality: Úroveň požadované kontroly (základní kontrola rozměrů vs. zpráva CMM, zkouška těsnosti, NDT) zvyšuje časovou náročnost na práci a vybavení.
5. Objednané množství a hustota sestavení:
   • Úspory z rozsahu: Ačkoli AM nemá tak strmou křivku amortizace nástrojů jako odlévání, určité úspory existují. Nastavení sestavy je z velké části fixní náklad, takže tisk více dílů současně (nesting) v rámci sestavovací komory snižuje náklady na nastavení na díl. Větší množství by také mohlo umožnit optimalizovat pracovní postupy následného zpracování.
   • Efektivita hnízdění: To, jak efektivně lze více dílů zabalit do jednoho stavebního objemu, ovlivňuje časové náklady stroje na jeden díl.

Srovnání nákladů:

• Prototypy & Malý objem: Metoda AM je často cenově velmi výhodná, dokonce levnější než tradiční metody, protože se vyhýbá nákladům na nástroje (které mohou u tlakového lití dosahovat desítek až stovek tisíc dolarů).
• Střední objem: Nákladová efektivita do značné míry závisí na složitosti dílu a na konkrétní tradiční metodě, se kterou se porovnává. Optimalizované díly AM mohou být stále konkurenceschopné, pokud nabízejí významné úspory hmotnosti nebo výkonnostní výhody (např. integrovaný tepelný management), které kompenzují potenciálně vyšší cenu kusu.
• Vysoký objem: U relativně jednoduchých konstrukcí skříní vyráběných ve velmi vysokých objemech (desítky nebo stovky tisíc kusů) jsou tradiční metody, jako je tlakové lití, obvykle nákladově efektivnější na jeden díl díky nižším časům cyklu a materiálovým nákladům, a to i přes počáteční investice do nástrojů.

Očekávaná doba realizace:

Doba realizace je často hlavní výhodou technologie AM pro kovy, zejména u prototypů a počátečních výrobních sérií.

• Prototypy: Po dokončení návrhu se typická doba dodání jedné nebo malé série kovových krytů AM EV může pohybovat v rozmezí od 5 až 15 pracovních dnů. To zahrnuje:
  • Příprava spisu a plánování (~1-2 dny)
  • Tisk (~1-5 dní, v závislosti na velikosti/komplexnosti/hnízdění)
  • Následné zpracování (odstranění napětí, odstranění, základní povrchová úprava) (~2-8 dní, v závislosti na složitosti)
  • Kontrola kvality a přeprava (~1-2 dny)
• Výroba v malém až středním objemu: Dodací lhůty se prodlužují v závislosti na počtu dílů, potřebném strojním čase, náročnosti následného zpracování a kapacitě poskytovatele. Může se pohybovat v rozmezí od 3 až 8 týdnů nebo déle, v závislosti na konkrétních podmínkách. Jasná komunikace s dodavatel kovovýroby na zakázku má zásadní význam pro stanovení realistických časových plánů.
• Srovnání s tradičními: To je v ostrém kontrastu s metodami, jako je tlakové lití, kde samotná tvorba prvotního nástroje může trvat 8-16 týdnů nebo déle, což znamená, že první části jsou k dispozici mnohem později, a to i v případě, že je následná míra výroby jednoho dílu vysoká.

Pochopení těchto faktory nákladů na 3D tisk kovů a doba realizace rychlého prototypu výhody umožňují týmům strategicky nasadit AM tam, kde přináší největší přidanou hodnotu - urychluje vývoj, umožňuje komplexní návrhy, usnadňuje přizpůsobení a překlenuje mezeru mezi velkosériovou výrobou. Manažeři veřejných zakázek, kteří hledají velkoobchodní citace tisku na kov by měla poskytnout podrobné specifikace a očekávané objemy, abyste získali přesné ceny a časový harmonogram.

Často kladené otázky (FAQ) o kovových skříních AM pro elektromobily

Zde jsou odpovědi na některé časté otázky, které mají inženýři a manažeři veřejných zakázek, když zvažují aditivní výrobu kovů pro skříně řídicích jednotek elektrických vozidel:

1. Jaký je výkon (tepelný, strukturální, EMC) 3D tištěného hliníkového krytu v porovnání s tradičním odlitkem nebo obráběným krytem?

• Tepelné: Často nadřazené. Technologie AM umožňuje vytvářet složité vnitřní chladicí kanály (konformní chlazení) a optimalizované struktury žeber, které přesně odpovídají zdrojům tepla, což vede k výrazně lepšímu odvodu tepla, než je možné při konstrukčních omezeních odlévání nebo obrábění. Materiály jako AlSi10Mg a A6061 mají dobrou vnitřní tepelnou vodivost.
• Konstrukční: Srovnatelné nebo potenciálně lepší. Zatímco lité slitiny mohou mít mírně odlišné objemové vlastnosti, AM umožňuje optimalizovat topologii a umístit materiál přesně tam, kde je to potřeba pro dosažení tuhosti a pevnosti. Výsledkem jsou vysoce účinné a lehké konstrukce, které splňují nebo překračují konstrukční požadavky. Tepelné zpracování po T6 pro A6061 zajišťuje vynikající mechanické vlastnosti. Správná kontrola DfAM a procesu je klíčem k dosažení požadované pevnosti a odolnosti, díky čemuž jsou vhodné pro prostředí automobilového průmyslu s vysokými vibracemi.
• Stínění EMC: Obecně srovnatelné. Pevné kovové skříně z vodivých hliníkových slitin poskytují vynikající stínění EMI. Vrstvová povaha AM ze své podstaty neohrožuje účinnost stínění za předpokladu, že díl dosáhne plné hustoty bez výrazné pórovitosti v blízkosti povrchů.

2. Je kovový 3D tisk rentabilní nejen pro prototypy? Jaký je typický rozdíl v nákladech?

• Kovový AM je vysoce nákladově efektivní pro prototypy a malosériovou výrobu (desítky až stovky, někdy i tisíce dílů) především proto, že eliminuje náklady na nástroje. U složitých krytů mohou nástroje pro tlakové lití stát 50 000 dolarů – 150 000 dolarů a více, takže AM je pro počáteční série mnohem levnější. Na adrese na díl náklady v AM mírně klesají s objemem díky efektivitě sestavování a pracovních postupů, ale zůstávají výrazně ovlivněny časem a prací stroje. Naproti tomu náklady na odlitek na díl dramaticky klesají po amortizaci nástrojů. Bod přechodu, kdy se odlévání stává levnějším, závisí do značné míry na složitosti, velikosti a ročním objemu dílu, ale AM je často konkurenceschopný i v řádu stovek nebo tisíců kusů, zejména pokud jeho konstrukční výhody (odlehčení, integrace) poskytují přidanou hodnotu.

3. Jak obtížné je po tisku vyčistit vnitřní chladicí kanály nebo složité mřížkové struktury a můžeme si být jisti, že jsou čisté?

• Může to být náročné, ale při správném návrhu a řízení procesu je to dosažitelné. DfAM má zásadní význam: je nezbytné navrhnout kanály s odpovídajícím průměrem, hladkými cestami a přístupovými otvory pro čištění. Specializované čisticí procesy často je zapotřebí nejen pouhý stlačený vzduch, ale i vibrace, ultrazvukové čištění v rozpouštědlech nebo řízené proplachování kapalinou. Ověřování je klíčová: poskytovatelé mohou použít metody, jako je kontrola pomocí borescopu nebo testy průtoku vzduchu/tlaku, aby se ujistili, že jsou kanály čisté. U vysoce kritických aplikací může CT skenování poskytnout definitivní potvrzení odstranění prášku, i když zvyšuje náklady. Požadavky na čištění a ověřovací metody výslovně projednejte se svým partnerem v oblasti AM.

4. Jsou 3D tištěné hliníkové skříně dostatečně odolné pro náročné prostředí automobilového průmyslu (vibrace, teplotní cykly, koroze)?

• Ano, pokud jsou správně navrženy, vytištěny a následně zpracovány.
  • Vibrace: Optimalizace topologie a správný DfAM (použití koutů, vyhnutí se koncentrátorům napětí) vytvářejí robustní struktury. Materiálové vlastnosti L-PBF AlSi10Mg a zejména A6061 s úpravou T6 nabízejí dobrou únavovou odolnost.
  • Cyklování při teplotě: Hliníkové slitiny dobře snášejí typické provozní teploty v automobilovém průmyslu. Správné odlehčení minimalizuje vnitřní napětí, které by se mohlo zhoršit vlivem tepelného cyklování.
  • Koroze: Hliník přirozeně vytváří ochrannou vrstvu oxidu. A6061 má obecně lepší odolnost proti korozi než AlSi10Mg. V drsných prostředích poskytují vynikající dodatečnou ochranu následné úpravy, jako je eloxování nebo lakování.

5. Jaké certifikáty bychom měli hledat u dodavatele kovových AM komponentů pro automobilový průmysl?

• ISO 9001: Jedná se o základní požadavek, který prokazuje funkční systém řízení kvality.
• IATF 16949: Jedná se o standard v automobilovém průmyslu. Úplná certifikace je ideální pro dodavatele dílů pro sériovou výrobu, protože indikuje přísnou kontrolu procesů, sledovatelnost a neustálé zlepšování v souladu s očekáváními automobilového průmyslu. Pokud dodavatel nemá plnou certifikaci (běžné u novějších dodavatelů technologií), informujte se o vyspělosti jeho systému kvality, úsilí o dodržování předpisů a specifických procesech relevantních pro potřeby automobilového průmyslu (např. schopnost PPAP, pokud je vyžadována).
• Certifikace materiálu: Zajistěte, aby dodavatel poskytl dohledatelnost materiálu a certifikáty shody pro použité kovové prášky, které ověřují chemické složení a normy kvality.

Závěr: Urychlení inovací v oblasti elektromobilů pomocí vlastních kovových skříní AM

Neustálá snaha o vyšší výkon, delší dojezd a rychlejší nabíjení na trhu elektromobilů klade nebývalé nároky na komponenty, jako jsou skříně řídicích jednotek. Tradiční výrobní metody jsou sice vyspělé, ale často se potýkají se složitými konstrukcemi potřebnými pro optimální tepelné řízení, odlehčení a efektivitu balení. Aditivní výroba kovů, zejména laserová prášková fúze s využitím vysoce výkonných hliníkových slitin, jako jsou AlSi10Mg a A6061, nabízí výkonné řešení, jak tato omezení překonat.

Jak jsme již prozkoumali, hlavní výhody využití technologie AM pro zpracování kovů jsou zakázkové skříně pro napájecí jednotky pro elektromobily jsou přesvědčivé:

• Bezkonkurenční volnost designu: Umožňuje složité geometrie, jako jsou konformní chladicí kanály a topologicky optimalizované struktury, pro vynikající tepelný výkon a výrazné snížení hmotnosti.
• Rychlé prototypování a iterace: Výrazné zrychlení vývojových cyklů díky výrobě funkčních prototypů v řádu dnů, nikoli týdnů či měsíců.
• Konsolidace částí: Integrace více funkcí do jediné součásti, což snižuje složitost montáže, hmotnost a potenciální místa poruchy.
• Přizpůsobení: Umožňuje konstrukci skříní na míru pro konkrétní platformy vozidel nebo požadavky na výkon bez neúměrně vysokých nákladů na nástroje.
• Konkurenceschopná malosériová výroba: Poskytuje nákladově efektivní výrobní cestu pro počáteční výrobní rampy nebo aplikace ve výklenkových vozidlech.

Využití těchto výhod však vyžaduje víc než jen přístup k 3D tiskárně. Vyžaduje to komplexní přístup zahrnující Design pro aditivní výrobu (DfAM) zásady, pečlivý výběr materiálu, pečlivá kontrola procesu, vhodné následné zpracování a důkladné zajištění kvality. Snad nejdůležitější je spolupráce se správným výrobním partnerem - s hlubokými technickými znalostmi, vyspělou technologií, závazkem ke kvalitě a zaměřením na specifické potřeby výrobku aditivní výroba v automobilovém průmyslu.

Firmy jako Met3dp, s integrovanými schopnostmi zahrnujícími pokročilou výrobu kovových prášků a nejmodernější technologie řešení kovového 3D tisku, představují budoucnost pokročilá součást EV výroba. Jejich odborné znalosti v oblasti materiálových věd spolu se špičkovou tiskovou technologií a komplexními znalostmi následného zpracování je staví do pozice ideálního partnera pro automobilové inženýry a manažery nákupu, kteří chtějí posunout hranice designu elektrických vozidel.

Využitím technologie AM pro zpracování kovů a navázáním spolupráce se znalými dodavateli může automobilový průmysl dosáhnout nové úrovně výkonu, účinnosti a inovací v oblasti elektromobilů. Cesta zahrnuje navigaci v nových konstrukčních paradigmatech a výrobních procesech, ale odměna - lehčí, chladnější a integrovanější systémy výkonové elektroniky - je zásadní pro urychlení přechodu k udržitelné elektrické budoucnosti.

Jste připraveni prozkoumat, jak může aditivní výroba kovů změnit váš příští projekt elektromobilu? Navštivte Met3dp a dozvíte se více o jejich schopnostech a o tom, jak mohou podpořit cíle vaší organizace v oblasti aditivní výroby.