Lehké bateriové pouzdro pro elektromobily pomocí 3D tisku z kovu

Úvod: Kritická role lehkých bateriových krytů pro elektromobily

Revoluce v oblasti elektromobilů (EV) mění automobilový průmysl a je poháněna snahou o udržitelnost, efektivitu a vyšší výkon. Ústředním prvkem každého elektromobilu je akumulátor - zdroj energie, který určuje dojezd, zrychlení a celkovou životaschopnost. Ochrana této kritické součásti je Pouzdro baterie pro elektromobily, skříň, která plní více klíčových funkcí, než je pouhá izolace. Musí zajišťovat robustní strukturální integritu, chránit citlivé články před nebezpečím prostředí a možnými nárazy, zvládat značné tepelné zatížení vznikající při nabíjení a vybíjení a přispívat k celkové bezpečnostní architektuře vozidla. Tradiční výrobní metody však často vedou k tomu, že pouzdra baterií značně zvyšují hmotnost, což má přímý dopad na dojezd a účinnost vozidla, což jsou dva klíčové ukazatele pro zavedení elektromobilů.  

Inženýři a manažeři nákupu v automobilovém průmyslu se stále potýkají s problémy při navrhování a zajišťování krytů baterií, které splňují přísné požadavky:

• Snížení hmotnosti: Každý ušetřený kilogram znamená větší dojezd nebo lepší dynamiku výkonu. Při konstrukci elektromobilů je nejdůležitější nízká hmotnost.
• Strukturální integrita a bezpečnost: Pouzdro musí odolávat vibracím, nárazům a především chránit články baterie při nárazu a zabránit tepelnému vyčerpání. Dodržování přísných automobilových bezpečnostních norem (např. FMVSS, předpisy ECE) je neoddiskutovatelné.  
• Tepelný management: Účinný odvod tepla je zásadní pro dlouhou životnost, výkon a bezpečnost baterie. Pouzdra často vyžadují integrované chladicí systémy nebo prvky usnadňující výměnu tepla.  
• Balení a optimalizace prostoru: Montáž velkých bateriových sad do plošin vozidel vyžaduje kompaktní a efektivně navržené skříně.
• Efektivita nákladů: Klíčový je výkon, ale řešení musí být škálovatelná a ekonomicky životaschopná, zejména s rostoucím objemem výroby elektromobilů.

Řešení těchto vzájemně propojených problémů vyžaduje inovativní přístupy. Zde je třeba výroba aditiv kovů (AM), běžně známý jako kov 3D tisk, se stává transformativní technologií. Díky tomu, že se komponenty vytvářejí vrstvu po vrstvě přímo z digitálních návrhů s použitím vysoce výkonných kovových prášků, otevírá AM možnosti konstrukce a výkonnostní charakteristiky, které byly dříve nedosažitelné. V případě krytů baterií pro elektromobily nabízí AM zpracování kovů přesvědčivou cestu k vytváření lehčích, pevnějších a tepelně účinnějších krytů, což urychluje inovace v oblasti elektromobility. Společnosti stále více hledají spolehlivé řešení aditivní výroby získat konkurenční výhodu v rychle se vyvíjejícím trhu odlehčování automobilů závod.  

K čemu se používají bateriová pouzdra pro elektromobily?

The kryt baterie pro elektrická vozidla je mnohem víc než jen krabice. Jedná se o multifunkční, vysoce technicky propracovaný systém, který má zásadní význam pro bezpečný a efektivní provoz vozidla. Pochopení jeho rozmanitých funkcí poukazuje na složitost jeho konstrukce a výroby:

• Ochrana bateriových článků: Hlavním úkolem je fyzicky chránit choulostivé články baterie (často lithium-iontové) před vnějšími vlivy, jako je vlhkost, prach, nečistoty a fyzické nárazy. Tím je zajištěna dlouhá životnost a spolehlivý provoz akumulátoru.
• Strukturální podpora: Pouzdro významně přispívá k celkové tuhosti konstrukce podvozku elektromobilu, zejména u plošin typu skateboard, kde je akumulátor součástí konstrukce podlahy vozidla. Musí odolávat značnému statickému a dynamickému zatížení během jízdy.
• Tepelná regulace: Výkon a životnost baterie jsou velmi citlivé na teplotu. Pouzdro hraje zásadní roli při Tepelný management elektromobilů systém. Může jít o pasivní chladicí žebra, rozhraní pro kapalinové chladicí desky nebo dokonce integrované chladicí kanály přímo ve stěnách skříně, což je funkce, kterou aditivní výroba jedinečně umožňuje.  
• Ekologické těsnění: Robustní těsnění je nezbytné, aby se zabránilo vniknutí vody, soli a dalších nečistot, které by mohly způsobit zkrat nebo korozi a ohrozit bezpečnost a výkon. Běžným požadavkem je stupeň krytí IP (Ingress Protection), například IP67 nebo vyšší.  
• Bezpečnost při nárazu: V případě nárazu musí kryt baterie chránit články před prasknutím nebo proražením, což by mohlo vést k nebezpečnému tepelnému vyčerpání. Musí absorbovat energii nárazu a zachovat strukturální integritu v extrémních podmínkách. To vyžaduje pečlivý výběr materiálu a konstrukční návrh.  
• Elektrická izolace & amp; EMI stínění: Kryt musí pomáhat zadržovat vysoké napětí v balení a případně zajistit stínění proti elektromagnetickému rušení (EMI), aby byla chráněna citlivá elektronika ve vozidle.

Klíčová odvětví a aplikace:

Hlavními spotřebiteli jsou Výrobci elektrických vozidel (OEM) a jejich Dodavatelé úrovně 1 zodpovědný za montáž akumulátoru. Tato technologie je však důležitá také pro:

• Vysoce výkonná a luxusní elektrická vozidla: Rozhodujícími cíli konstrukce jsou maximální výkon a minimální hmotnost.
• Elektrický motoristický sport: Tam, kde jsou nezbytné na míru vyrobené, vysoce optimalizované a lehké komponenty.
• Speciální elektrická vozidla: Včetně autobusů, nákladních vozidel, terénních vozidel a dokonce i elektrických letadel (eVTOL), které vyžadují řešení ochrany baterií na míru.  
• Vývoj prototypu: AM umožňuje rychlé iterace a funkční testování nových návrhů pouzder bez nutnosti nákladného nástrojového vybavení.  
• Malosériová výroba: U specifických vozidel nebo počátečních výrobních sérií může být AM nákladově efektivnější než investice do tradičních nástrojů.  

Vzhledem k tomu, že poptávka po sofistikovaných Dodavatelé komponentů pro elektromobily roste, pochopení mnohostranné úlohy bateriového pouzdra je zásadní pro poskytování účinných a bezpečných řešení.

Proč používat 3D tisk z kovu pro kryty baterií pro elektromobily?

Tradiční metody, jako je vysokotlaké tlakové lití (HPDC), lisování plechů a CNC obrábění, jsou sice zavedené pro výrobu automobilových komponent, ale při navrhování pokročilých krytů baterií pro elektromobily představují omezení, zejména pokud jde o hmotnost a složitost tepelného řízení. Aditivní výroba kovů nabízí významné výhody, díky nimž se stává stále atraktivnější možností pro automobilové konstrukční prvky jako jsou kryty baterií:

Výhody oproti tradičním metodám:

• Bezkonkurenční volnost designu: AM osvobozuje konstruktéry od omezení tradiční výroby. Složité vnitřní prvky, jako jsou složité chladicí kanály přesně kopírující obrysy bateriových modulů, lze integrovat přímo do struktury krytu. Takovou úroveň geometrické složitosti je často nemožné nebo neúnosně drahé dosáhnout odléváním nebo obráběním.
  • Příklad: Návrh konformních chladicích kanálů, které přesně odpovídají zónám vzniku tepla v akumulátoru.
• Optimalizace topologie pro odlehčení: Pomocí sofistikovaných softwarových algoritmů mohou konstruktéři optimalizovat strukturu skříně a umístit materiál pouze tam, kde je to nutné, aby odolal určitému zatížení. Výsledkem jsou organicky vypadající, vysoce účinné struktury, které výrazně snižují hmotnost ve srovnání s konvenčně navrženými díly, což přímo řeší problém lehká konstrukce EV výzva.
• Konsolidace částí: Více komponent, které by se tradičně vyráběly odděleně a poté sestavovaly (např. základna krytu, chladicí desky, držáky, rozhraní), lze potenciálně přepracovat a vytisknout jako jedinou integrovanou jednotku. Tím se zkrátí doba montáže, eliminují se potenciální cesty úniku, zjednoduší se dodavatelský řetězec a často se zlepší strukturální integrita.  
• Rychlé prototypování a iterace: Vytváření prototypů pomocí AM je podstatně rychlejší a levnější než výroba forem nebo zápustek pro odlévání nebo nastavení složitých obráběcích operací. To umožňuje inženýrům rychle testovat různé konstrukce, ověřovat tepelný výkon a opakovaně hledat optimální řešení, čímž se výrazně zkracují vývojové cykly rychlé prototypování dílů pro elektromobily.  
• Účinnost materiálu: AM je aditivní proces, což znamená, že materiál je přidáván vrstvu po vrstvě, což vede k menšímu plýtvání materiálem ve srovnání se subtraktivními procesy, jako je CNC obrábění, které začíná s pevným blokem a odebírá materiál. Přestože je opětovné použití prášku kritické, poměr mezi nákupem a letem může být výrazně lepší.  
• Výroba na vyžádání: Digitální návrhy lze odeslat do jakéhokoli schopného systému AM pro kovy na celém světě, což umožňuje decentralizovanou výrobu a snižuje závislost na složitých dodavatelských řetězcích a zásobách nástrojů. To je zvláště cenné pro výrobu v malých až středních objemech nebo pro náhradní díly.  

Shrnutí výhod:

Vlastnosti	Přínos pro bateriové pouzdro pro elektromobily	Omezení tradiční metody
Svoboda designu	Integrované komplexní chlazení, optimalizované tvary, konformní prvky	Omezení formy/výlisku, omezení přístupu k obrábění
Optimalizace topologie	Výrazné snížení hmotnosti (lepší dojezd/výkon)	Obtížné efektivní dosažení extrémního odlehčení
Konsolidace částí	Redukovaná montáž, méně potenciálních míst úniku, lepší tuhost	Spojování více dílů (svařování, spojovací materiál, těsnění)
Rychlé prototypování	Rychlejší validace návrhu, kratší doba vývoje & náklady	Vysoké náklady na nástroje & dlouhé dodací lhůty pro prototypy
Potenciál úspory nákladů	Nižší náklady u složitých dílů v malých objemech (bez nástrojů)	Amortizace nástrojů vyžaduje vysoké objemy
Vylepšená tepelná správa	Účinnější chladicí systémy přímo v konstrukci	Často se spoléhá na samostatné, méně integrované chladicí komponenty

Export do archů

Prozkoumání stránek přínosy AM pro automobilový průmysl ukazuje jasný potenciál pro překonání omezení konvenčních procesů, zejména pokud je nejdůležitější složitost, hmotnost a tepelný výkon, jako je tomu v případě krytů baterií pro elektromobily. Společnosti, které hledají špičková řešení, často srovnávají aditivní výroba vs. odlévání nebo obrábění, aby zjistili, zda nejlépe vyhovuje jejich specifickým potřebám v oblasti objemu a složitosti.

Doporučené slitiny hliníku & Proč na nich záleží

Výběr správného materiálu je klíčový pro úspěch každé technické aplikace a 3D tištěné kryty baterií pro elektromobily nejsou výjimkou. Hliníkové slitiny jsou na špici díky vynikajícímu poměru nízké hustoty (lehkosti), dobré tepelné vodivosti, přiměřené pevnosti a odolnosti proti korozi. Pro aditivní výrobu kovů se osvědčily zejména specifické hliníkové slitiny. Společnost Met3dp s využitím svých pokročilých možností výroby prášku, včetně špičkových technologií plynové atomizace a procesu s rotujícími plazmovými elektrodami (PREP), zajišťuje dodávky vysoce kvalitních, sférických prášky pro 3D tisk z hliníku optimalizované pro náročné aplikace, jako jsou kryty baterií pro elektromobily. Náš důraz na vlastnosti prášku, jako je vysoká sféricita a dobrá tekutost, se přímo promítá do hustších a spolehlivějších tištěných dílů.  

Zde jsou hlavní doporučení pro tuto aplikaci:

1. AlSi10Mg:

• Popis: Slitina hliníku obsahující křemík a hořčík, tradičně používaná při odlévání. Dobře se hodí pro procesy tavení v práškovém loži.  
• Klíčové vlastnosti:
  • Vynikající tisknutelnost a zpracovatelnost při laserové fúzi v práškovém loži (LPBF).  
  • Dobrá pevnost a tvrdost, vhodné pro konstrukční prvky.  
  • Dobrá tepelná vodivost.
  • Lze tepelně zpracovat (např. ve stavu T6), čímž se výrazně zvýší pevnost a tvrdost.
• Proč je to důležité pro pouzdra baterií: Nabízí robustní kombinaci mechanických vlastností, dobrého tepelného výkonu a spolehlivých tiskových vlastností. Díky své ekvivalentní lité povaze je inženýrům dobře známá. Možnost tepelného zpracování umožňuje přizpůsobení vlastností po tisku. Podívejte se na náš kompletní sortiment kovové prášky.
• Úvahy: Pevnost je obecně nižší než u vysokopevnostních slitin řady 7xxx.

2. A6061 (Často vyžaduje specializované parametry nebo následné zpracování):

• Popis: Široce používaná kovaná slitina hliníku známá svou univerzálností, pevností, svařitelností a odolností proti korozi. Tisk slitiny 6061 může být náročnější než u slitiny AlSi10Mg kvůli jejím vlastnostem při tuhnutí, ale je dosažitelný s optimalizovanými parametry a případně specializovanými stroji.
• Klíčové vlastnosti:
  • Dobrá mechanická pevnost a houževnatost.
  • Vynikající odolnost proti korozi.
  • Dobrá tepelná vodivost.
  • Lze tepelně zpracovat (např. T6) pro výrazné zvýšení pevnosti.
  • Dobrá svařitelnost (důležité v případě potřeby dodatečného spojování).
• Proč je to důležité pro pouzdra baterií: Jeho všestranné vlastnosti, zejména odolnost proti korozi a svařitelnost po zpracování, ho činí atraktivním. Pokud jsou požadovány vlastnosti T6, nabízí vyšší pevnost, než jaké AlSi10Mg T6 obvykle dosahuje v AM.
• Úvahy: Může být náchylný k praskání za tepla během tisku; vyžaduje pečlivou kontrolu parametrů a často specifické tepelné zpracování, aby se dosáhlo požadovaných vlastností. Často vyžaduje spolupráci se zkušenými poskytovateli AM, jako je Met3dp.  

3. A7075 (vysokopevnostní aplikace):

• Popis: Vysokopevnostní slitina hliníku a zinku, která se obvykle používá v letectví a ve vysoce výkonných aplikacích, kde je nejdůležitější poměr pevnosti a hmotnosti. Tisk slitiny 7075 představuje výzvu, ale nabízí špičkové mechanické vlastnosti.  
• Klíčové vlastnosti:
  • Velmi vysoký poměr pevnosti k hmotnosti, jeden z nejvyšších u hliníkových slitin.  
  • Dobrá únavová pevnost.
  • Lze tepelně zpracovat pro dosažení maximální pevnosti (např. T6, T73).
• Proč je to důležité pro pouzdra baterií: Ideální pro aplikace vyžadující maximální odlehčení bez snížení pevnosti, jako jsou výkonné elektromobily nebo kryty baterií pro motorsport. Umožňuje tenčí stěny a agresivnější optimalizaci topologie.
• Úvahy: Spolehlivý tisk je náročnější než u AlSi10Mg kvůli náchylnosti k praskání při tuhnutí a zbytkovému napětí. Odolnost proti korozi je obecně nižší než u 6061, což může vyžadovat ochranné povlaky. Vyžaduje značné odborné znalosti v oblasti vývoje procesních parametrů a následného tepelného zpracování.

Srovnání vlastností materiálu (typické hodnoty pro AM – mohou se výrazně lišit v závislosti na parametrech/postprocesu):

Vlastnictví	AlSi10Mg (As-Built / T6)	A6061 (T6)	A7075 (T6 / T73)	Jednotka	Význam pro pouzdro baterie
Hustota	~2.67	~2.70	~2.81	g/cm³	Nižší je lepší (odlehčení)
Pevnost v tahu	~290 / ~330+ MPa	~270 – 310+ MPa	~500 – 570+ MPa	MPa	Konstrukční integrita, bezpečnost při nárazu
Mez kluzu	~180 / ~230+ MPa	~240 – 275+ MPa	~450 – 500+ MPa	MPa	Odolnost proti trvalé deformaci
Prodloužení po přetržení	~6-10% / ~3-6%	~8-12%	~5-10%	%	Tažnost, odolnost proti nárazu
Tepelná vodivost	~130-150	~150-170	~130-150	W/(m-K)	Odvádění tepla (Thermal Mgmt.)
Možnost tisku	Vynikající	Středně těžká (potřebuje kontrolu)	Náročný	–	Vyrobitelnost, spolehlivost
Odolnost proti korozi	Dobrý	Vynikající	Spravedlivý (potřebuje ochranu)	–	Odolnost, utěsnění prostředí

Export do archů

Proč jsou prášky Met3dp důležité:

Teoretických vlastností slitiny lze dosáhnout pouze tehdy, pokud je výchozí materiál - kovový prášek - mimořádně kvalitní. Met3dp využívá pokročilý Atomizace plynu a PREP (proces s rotujícími plazmovými elektrodami) technologie. Naše jedinečné konstrukce trysek a proudění plynu v plynové atomizaci produkují prášky s:

• Vysoká sféricita: Zajišťuje dobrou sypnost prášku a husté uložení v loži prášku, čímž minimalizuje vznik dutin a pórovitosti ve výsledném dílu.
• Nízký obsah satelitu: Snižuje nepravidelnosti, což vede k rovnoměrnějšímu tavení a tuhnutí.
• Řízená distribuce velikosti částic (PSD): Optimalizováno pro specifické procesy AM (LPBF, EBM), aby bylo zajištěno konzistentní nanášení vrstev a chování při tavení.  
• Vysoká čistota: Minimalizace kontaminantů, které mohou zhoršit mechanické vlastnosti.

Řízením těchto vlastností prášku poskytuje Met3dp vysoce výkonné slitiny hliníku které našim zákazníkům umožňují spolehlivě tisknout husté, vysoce kvalitní kryty baterií pro elektromobily s vynikajícími mechanickými vlastnostmi a výkonem, přičemž přímo využívají výhod 3D tisk z kovu. Výběr správného prášku je základem úspěšné aditivní výroby.

Konstrukční hlediska pro aditivní výrobu (DfAM) bateriových pouzder

Pouhá replika konstrukce určené pro odlévání nebo obrábění často nevyužívá skutečný potenciál aditivní výroby kovů. Aby konstruktéři získali významné výhody v oblasti snižování hmotnosti, tepelného výkonu a funkční integrace krytů baterií pro elektromobily, musejí přijmout následující opatření Design pro aditivní výrobu (DfAM) zásady. To zahrnuje přehodnocení geometrie dílu od základu s ohledem na proces vytváření jednotlivých vrstev.

Klíčové zásady DfAM pro bateriová pouzdra pro elektromobily:

• Optimalizace topologie: Jedná se pravděpodobně o nejvlivnější techniku DfAM pro odlehčení.
  • Proces: Pomocí specializovaného softwaru definují konstruktéři funkční požadavky na díl (zatěžovací stavy, montážní body, ochranné zóny, výkonnostní cíle, např. tuhost). Software pak iterativně odstraňuje materiál z oblastí, kde významně nepřispívá k výkonu, a ponechává optimalizovanou, často organicky vypadající strukturu.
  • Výhody: Dosahuje maximálního možného snížení hmotnosti při splnění nebo překročení požadavků na konstrukční vlastnosti. Ideální pro Automobilový průmysl DfAM komponenty, u nichž je hmotnost rozhodující.
  • Příklad: Přeměna masivního blokového držáku skříně na skeletovou konstrukci, která účinně přenáší zatížení.
• Příhradové konstrukce & výplně: Místo pevného materiálu mohou být vnitřní objemy vyplněny konstrukčními mřížovými strukturami.
  • Typy: Mřížky na bázi vzpěr, TPMS (Triply Periodic Minimal Surfaces) gyroidy atd.
  • Výhody: Drastické snížení hmotnosti, přizpůsobené vlastnosti absorpce energie (zásadní pro bezpečnost při nárazu), zvětšená plocha (výhodná pro pasivní chlazení nebo integraci s aktivními chladicími systémy), potenciál pro tlumení vibrací.
  • Použití: Vyplnění nekritických konstrukčních objemů nebo vytvoření lehkých konstrukcí jádra ve stěnách obytných budov. Zkoumání kovové mřížkové struktury nabízí nové možnosti multifunkčního designu.
• Integrovaný & Konformní chladicí kanály: Technologie AM umožňuje vytvářet složité vnitřní chladicí kanály, které přesně kopírují obrysy součástí produkujících teplo (bateriových modulů).
  • Výhoda: Daleko účinnější přenos tepla ve srovnání s tradičními chladicími deskami nebo jednoduchými vrtanými kanály. Zlepšuje výkon, životnost a bezpečnost baterie.
  • Design: Vyžaduje pečlivé zvážení proudění tekutin (analýza CFD), průměru kanálů, drsnosti povrchu (vytištěný vs. dodatečně zpracovaný) a zajištění samonosných kanálů nebo kanálů navržených tak, aby bylo možné je odstranit. 3D tisk s konformním chlazením je velkou výhodou pro tepelný management.
• Integrace funkcí & Konsolidace součástí: AM umožňuje spojit více dílů do jedné komplexní součásti.
  • Příklady: Integrace držáků, montážních šroubení, konektorů pro kapaliny, těsnicích drážek nebo chladičů přímo do hlavní konstrukce skříně.
  • Výhody: Snižuje počet dílů, eliminuje montážní kroky a související tolerance/náklady, odstraňuje potenciální cesty úniku (např. těsnění mezi montovanými díly), zjednodušuje dodavatelský řetězec, často zvyšuje celkovou tuhost a robustnost.
• Designing for Self-Support & Minimalizace podpory: V procesech PBF pro kovy jsou často nutné podpůrné konstrukce, které slouží k ukotvení dílu na konstrukční desce a k podpoře převislých prvků. Zvyšují však náklady na materiál, prodlužují dobu tisku a vyžadují úsilí při odstraňování, což může mít vliv na kvalitu povrchu.
  • Strategie: Konstrukční prvky se samonosnými úhly (u LPBF obvykle > 45 stupňů od vodorovné roviny). Orientujte díl strategicky na konstrukční desce, abyste minimalizovali potřebu podpěr, zejména v těžko přístupných vnitřních oblastech, jako jsou chladicí kanály. Zvažte obětované prvky, které podpírají kritické oblasti, ale později je lze snadno opracovat. Podpora minimalizace AM je klíčem k nákladově efektivnímu tisku.
• Tloušťka stěny & Velikost prvků: Procesy AM mají omezení týkající se minimální tloušťky potisknutelné stěny a rozlišení prvků (v závislosti na stroji, materiálu a parametrech).
  • Úvaha: Zajistěte, aby návrhy tyto limity respektovaly. Tenké stěny jsou klíčem k odlehčení, ale musí zachovat strukturální integritu a spolehlivě tisknout. Pro snížení koncentrace napětí použijte koutové profily a hladké přechody.

Shrnutí pracovního postupu DfAM:

1. Definujte požadavky: Zatížení, tepelné cíle, rozhraní, omezení.
2. Koncepční návrh (zaměřený na AM): Prozkoumejte optimalizaci topologie, mřížky, integraci prvků.
3. Detailní návrh & Simulace: Zpřesněte geometrii, proveďte analýzy FEA (konstrukční) a CFD (tepelné/teplotní). Simulujte proces sestavování a předvídejte potenciální problémy (napětí, deformace).
4. Optimalizace pro tisk: Konečné úpravy orientace, strategie podpory a minimálních funkcí.

Přijetím myšlení DfAM mohou inženýři přeměnit pouzdro baterie pro elektromobily z jednoduchého kontejneru na vysoce optimalizovanou, multifunkční součást systému, která plně využívá možností pokročilých technologií tiskových metod jako jsou ty, které používá Met3dp.

Dosažitelná tolerance, povrchová úprava a rozměrová přesnost

Ačkoli AM obrábění kovů nabízí neuvěřitelnou svobodu při navrhování, je nutné si uvědomit, jaké úrovně přesnosti lze dosáhnout. Inženýři a manažeři nákupu musí mít realistická očekávání ohledně tolerancí, povrchové úpravy a celkové rozměrové přesnosti 3D tištěných krytů baterií pro elektromobily. Tyto faktory jsou rozhodující pro zajištění správné montáže, těsnění a funkčnosti.

Tolerance:

• Typické rozsahy: U procesů fúze v kovovém práškovém loži (PBF), jako je laserová fúze PBF (LPBF/SLM) a fúze PBF elektronovým paprskem (EB-PBF), se typické rozměrové tolerance při výrobě často pohybují v rozmezí ±0,1 mm až ±0,3 mm nebo ±0,1 % až ±0,2 % rozměru, podle toho, která hodnota je větší. To se však může výrazně lišit.
• Faktory ovlivňující tolerance:
  • Kalibrace strojů & Stav: Pravidelná kalibrace a údržba jsou klíčové. Společnost Met3dp klade důraz na přesnost a spolehlivost svých tiskových systémů pro kritické díly.
  • Parametry procesu: Roli hraje tloušťka vrstvy, výkon laseru/ paprsku, rychlost skenování, strategie šrafování.
  • Vlastnosti materiálu: Různé slitiny vykazují během tavení a tuhnutí různé smrštění a tepelné chování.
  • Geometrie dílu & Velikost: Větší díly a složité geometrie jsou náchylnější k tepelnému zkreslení a odchylkám. Zbytkové napětí může způsobit deformaci dílů.
  • Orientace v budově & Podporuje: Přesnost ovlivňuje způsob umístění a podepření dílu.
  • Následné zpracování: Tepelné zpracování s uvolněním napětí může způsobit drobné rozměrové změny. Obráběním se dosahuje mnohem větších tolerancí u specifických prvků.
• Dosažení přísnějších tolerancí: U kritických prvků (např. styčných ploch, ložiskových rozhraní, těsnicích drážek) lze dosáhnout tolerancí až ±0,01 mm až ±0,05 mm následným obráběním na CNC. Často je nákladově nejefektivnější tisknout téměř čistý tvar a obrábět pouze kritická rozhraní.

Povrchová úprava (drsnost):

• Drsnost povrchu (Ra) podle stavu: Povrchová úprava kovových dílů vytištěných metodou AM je ze své podstaty drsnější než u obráběných povrchů.
  • Typické hodnoty: Hodnoty Ra se často pohybují v rozmezí od 6 µm do 25 µm v závislosti na procesu (LPBF je obecně hladší než EB-PBF), materiálu, orientaci (povrchy směřující nahoru vs. povrchy směřující dolů/podporované povrchy) a parametrech.
  • Dopad: Ovlivňuje účinnost těsnění, proudění tekutin v kanálech, únavovou životnost a estetiku.
• Zlepšení povrchové úpravy: Pro dosažení hladšího povrchu je obvykle nutné následné zpracování.
  • Tryskání abrazivem (pískem, kuličkami): Poskytuje rovnoměrný matný povrch a odstraňuje sypký prášek (Ra často 5-15 µm).
  • Třískové/vibrační dokončování: Vyhlazuje povrchy a hrany (Ra může dosahovat 1-5 µm).
  • Obrábění/broušení: Dosahuje velmi hladkých povrchů srovnatelných s tradiční výrobou (Ra < 1µm).
  • Leštění: Pro zrcadlové povrchy, často vyžadované pro specifické aplikace.
  • Obrábění abrazivním tokem (AFM): Lze použít k vyhlazení vnitřních kanálků.
• Zohlednění designu: Požadované povrchové úpravy zadávejte pouze tam, kde je to funkčně nezbytné (např. těsnicí plochy, rozhraní), abyste měli pod kontrolou náklady, protože rozsáhlé povrchové úpravy zvyšují značné náklady.

Řízení rozměrové přesnosti:

• Simulace: Simulace procesu sestavení může předpovědět zkreslení a umožnit kompenzaci v původním souboru návrhu.
• Kontrola kvality: Kontrola po tisku pomocí souřadnicových měřicích strojů (CMM) nebo 3D skenování je nezbytná pro ověření rozměrové přesnosti oproti modelu CAD a specifikacím.
• Spolupráce: Úzká spolupráce se zkušeným dodavatelem AM, jako je Met3dp, který rozumí možnostem procesu a chování materiálu, je klíčová pro dosažení požadovaných výsledků rozměrová přesnost EV dílů.

Souhrnná tabulka: Očekávání přesnosti

Parametr	Typický rozsah podle stavu	Dosažitelné s následným zpracováním	Klíčové úvahy
Tolerance	±0,1 až ±0,3 mm / ±0,1-0,2 %	S přesností ±0,01 – 0,05 mm (obrábění)	Velikost dílu, složitost, materiál, kritické vlastnosti
Povrchová úprava (Ra)	6µm – 25µm+	< 1µm – 15µm (různé metody)	Těsnění, únava, průtok, estetika, náklady

Export do archů

Pochopení těchto parametrů umožňuje realistické specifikace návrhu a poskytuje informace pro rozhodování o nezbytných krocích následného zpracování, aby bylo zajištěno, že konečné pouzdro baterie pro elektromobily splňuje všechny funkční požadavky na přesná aditivní výroba.

Požadavky na následné zpracování kovových bateriových pouzder AM

Kovový 3D vytištěný díl je po vyjmutí z konstrukční komory jen zřídka připraven k finálnímu použití. To platí zejména pro náročné komponenty, jako jsou kryty baterií pro elektromobily. Řada následné zpracování kovu při 3D tisku k dosažení potřebných vlastností materiálu, rozměrové přesnosti, vlastností povrchu a celkové kvality je obvykle zapotřebí několika kroků.

Běžné kroky následného zpracování:

1. Úleva od stresu / tepelné ošetření:
   • Účel: K uvolnění vnitřních pnutí vznikajících během rychlých cyklů zahřívání a ochlazování v procesu tisku, k zabránění deformace nebo praskání a k dosažení požadované konečné mikrostruktury a mechanických vlastností materiálu (např. pevnosti, tvrdosti, tažnosti).
   • Metoda: Díly (často ještě připevněné na konstrukční desce) jsou zahřívány v peci s řízenou atmosférou podle specifických teplotních profilů (čas, teplota, rychlost ochlazování) přizpůsobených slitině (např. stárnutí T6 pro tepelné zpracování hliníku T6 AM). To je důležité pro slitiny jako AlSi10Mg, A6061 a A7075.
   • Důležitost: Naprosto nezbytné pro strukturální integritu a předvídatelný výkon.
2. Vyjmutí dílu ze stavební desky:
   • Metoda: Obvykle se provádí pomocí elektroerozivního obrábění, řezání nebo obrábění.
   • Úvaha: Aby nedošlo k poškození dílu, je nutné jej opatrně odstranit.
3. Odstranění podpůrné konstrukce:
   • Účel: Odstranění dočasných struktur použitých během procesu sestavování.
   • Metody: Může zahrnovat ruční lámání (u snadno přístupných podpěr), řezné nástroje, CNC obrábění nebo někdy elektroerozivní obrábění. Podpora odstraňování kovů při 3D tisku může být pracné, zejména v případě složitých vnitřních geometrií.
   • Výzvy: Přístup k vnitřním podpěrám (např. v chladicích kanálech) může být obtížný a může vyžadovat specializované techniky nebo zohlednění DfAM (návrh na odstranění). Zbytkové stopy (podpěry “svědecké stopy”) mohou vyžadovat další úpravu.
4. CNC obrábění:
   • Účel: K dosažení přísných tolerancí u kritických prvků, vytvoření rovných těsnicích ploch, vyvrtání/vyřezání přesných otvorů a zlepšení kvality povrchu na specifických místech.
   • Použití: Je nezbytný pro styčné plochy, montážní body, těsnicí drážky, ložisková sedla a všechny rozměry, které vyžadují vyšší přesnost, než jaké lze dosáhnout ve stavu po montáži. CNC obrábění dílů AM je standardní postup pro funkční komponenty.
5. Povrchová úprava & Čištění:
   • Účel: K odstranění volného prášku, zlepšení drsnosti povrchu, zlepšení estetiky nebo přípravě povrchu pro lakování.
   • Metody:
     • Tryskání abrazivem (písek/kulička): Vytváří jednotný matný povrch.
     • Třískové/vibrační dokončování: Vyhlazuje povrchy a hrany.
     • Leštění: Pro velmi hladké nebo reflexní povrchy.
     • Obrábění abrazivním tokem (AFM) / Extrude Hone: Používá se k vyhlazování vnitřních kanálků prouděním abrazivního média.
     • Čištění: Čištění ultrazvukem nebo chemické mytí k odstranění zachycených zbytků prášku.
   • Důležitost: Je důležitý pro těsnění, průtok kapalin, únavovou životnost a prevenci kontaminace práškem.
6. Povlak / povrchová úprava:
   • Účel: Pro zvýšení odolnosti proti korozi (zejména u slitin jako A7075), zlepšení odolnosti proti opotřebení, zajištění elektrické izolace nebo změnu tepelných vlastností.
   • Metody: Eloxování (hliníku), lakování, práškové lakování, chemické konverzní povlaky (např. chromátová konverze), pokovování. Povrchová úprava 3D tištěného kovu přidává ochranné vrstvy.
7. Kontrola a řízení kvality (QC):
   • Účel: Ověření, zda finální díl splňuje všechny specifikace.
   • Metody:
     • Rozměrová kontrola: CMM, 3D skenování.
     • Zkoušky vlastností materiálů: Tahové zkoušky na reprezentativních vzorcích.
     • Nedestruktivní zkoušení (NDT): CT skenování (pro kontrolu vnitřních vlastností a zjištění pórovitosti), penetrační testování barvivem, ultrazvukové testování.
     • Testování těsnosti: Rozhodující pro pouzdra baterií, aby byla zajištěna těsnost (rozpad tlaku, zkouška těsnosti héliem).
   • Důležitost: Zajišťuje bezpečnost, spolehlivost a výkon. Robustní kontrola kvality aditivní výroby protokoly jsou pro automobilové aplikace nezbytné.

Rozsah a typ následného zpracování do značné míry závisí na konkrétních požadavcích aplikace, výběru materiálu a složitosti konstrukce. Při zvažování kovových AM krytů baterií pro elektromobily je nezbytné tyto kroky zahrnout do celkových nákladů a doby realizace. Spolupráce s poskytovatelem, jako je Met3dp, který nabízí komplexní řešení potenciálně včetně následného zpracování nebo spravuje síť kvalifikovaných partnerů, tento pracovní postup zefektivňuje. Zjistěte více o nás a naše schopnosti.

Běžné problémy při 3D tisku bateriových krytů pro elektromobily a jejich řešení

Ačkoli tisk AM z kovu nabízí obrovské výhody, tisk velkých a složitých součástí, jako jsou kryty baterií pro elektromobily, není bez problémů. Klíčem k úspěšným výsledkům je uvědomění si těchto potenciálních problémů a zavedení vhodných strategií pro jejich zmírnění.

1. Deformace a zbytkové napětí:

• Výzva: Vysoké tepelné gradienty, které jsou vlastní procesům PBF, mohou způsobit vznik značných vnitřních pnutí uvnitř dílu a na rozhraní s konstrukční deskou. To může vést k deformaci během sestavování, deformaci po vyjmutí z desky nebo dokonce k prasknutí. Zmírnění zbytkového napětí AM je hlavním cílem.
• Řešení:
  • Simulace procesu: Předpovídat akumulaci napětí a deformace, což umožňuje kompenzaci konstrukce nebo optimalizované strategie orientace/podpory.
  • Optimalizovaná strategie sestavení: Pečlivý výběr orientace stavby, robustní podpůrné konstrukce určené k ukotvení dílu a řízení tepla.
  • Optimalizace parametrů: Jemné doladění výkonu laseru/paprsku, rychlosti skenování a tloušťky vrstvy.
  • Vytápění stavebních desek: Udržování zvýšené teploty může snížit tepelné gradienty.
  • Povinná úleva od stresu: Zásadní je tepelné zpracování po sestavení, které se často provádí před vyjmutím dílu z konstrukční desky.

2. Odstranění podpory ze složitých vnitřních geometrií:

• Výzva: Integrované prvky, jako jsou složité chladicí kanály, jsou sice klíčovou výhodou AM, ale pokud nejsou správně navrženy, je odstranění podpory velmi obtížné nebo nemožné. Zachycený prášek nebo zbytky podpěr ohrožují funkčnost (průtok, přenos tepla) a hrozí kontaminace. Odstranění vnitřní podpory AM vyžaduje pečlivé plánování.
• Řešení:
  • DfAM pro přístupnost: Navrhněte kanály s přístupovými místy pro nástroje nebo proplachovací média. Optimalizujte trasy a průřezy kanálů tak, aby byly pokud možno samonosné.
  • Specializované techniky odstraňování: Obrábění abrazivním tokem (AFM), chemické leptání (méně časté pro hliníkové nosiče), proplachování vysokotlakou kapalinou.
  • Obrábění po tisku: Navrhněte díly tak, aby bylo možné se dostat k vnitřním prvkům a v případě potřeby je dokončit obráběním.
  • Pečlivá kontrola: K ověření čistoty kanálu použijte metody, jako je endoskopie nebo CT vyšetření.

3. Pórovitost:

• Výzva: V tištěném materiálu mohou vznikat malé dutiny nebo póry v důsledku zachyceného plynu nebo neúplného spojení mezi vrstvami. Pórovitost může výrazně zhoršit mechanické vlastnosti (zejména únavovou pevnost) a potenciálně vytvořit netěsnosti.
• Řešení:
  • Vysoce kvalitní prášek: Použití prášku s vysokou sféricitou, nízkou vnitřní pórovitostí plynu a řízenou distribucí velikosti částic, jako je např vysoce kvalitní kovové prášky vyráběné společností Met3dp pomocí pokročilé atomizace, je zásadní. Nekvalitní prášek je hlavní příčinou pórovitosti.
  • Optimalizované parametry procesu: Zajištění dostatečné hustoty energie pro úplné roztavení a vhodného průtoku ochranného plynu (v LPBF) pro odstranění vedlejších produktů procesu.
  • Izostatické lisování za tepla (HIP): Následný krok zpracování zahrnující vysokou teplotu a tlak, který dokáže účinně uzavřít vnitřní póry, čímž se výrazně zlepší hustota a mechanické vlastnosti. Často se používá pro kritické aplikace. Snížení pórovitosti tisku na kov je klíčový pro konstrukční díly.

4. Dosažení těsnosti:

• Výzva: Pouzdra baterií vyžadují dokonalé utěsnění (např. IP67 nebo vyšší), aby byly články chráněny před okolním prostředím. Dosažení tohoto cíle pomocí AM vyžaduje pečlivou pozornost věnovanou konstrukci, povrchové úpravě a případné pórovitosti.
• Řešení:
  • DfAM pro těsnění: Obsahují dobře definované těsnicí drážky určené pro standardní O-kroužky nebo těsnění. Zajistěte dostatečnou tloušťku stěny.
  • Kontrola povrchové úpravy: Obrábějte těsnicí plochy, abyste dosáhli požadované hladkosti a rovinnosti.
  • Kontrola pórovitosti: Minimalizujte pórovitost pomocí optimalizace kvality prášku a parametrů, případně pomocí HIP.
  • Impregnace/těsnění: V některých případech může vakuová impregnace těsnicími pryskyřicemi uzavřít zbývající mikropóry (použití závisí na kompatibilitě aplikace).
  • Důkladné testování těsnosti: Zavedení spolehlivých protokolů pro testování těsnosti (např. rozpad tlaku, stopovací plyn) jako součást procesu kontroly kvality. Zajištění 3D tisk odolný proti úniku má zásadní význam.

5. Správa velkých velikostí sestav:

• Výzva: Pouzdra baterií mohou být velké součásti, jejichž objem může přesáhnout objem standardních kovových AM strojů.
• Řešení:
  • Velkoformátové tiskárny: Využívejte stroje s většími konstrukčními obálkami, které jsou speciálně navrženy pro velké komponenty. Met3dp nabízí tiskárny s nejlepší objem tisku v oboru.
  • Segmentace: Navrhněte kryt z více částí, které lze vytisknout samostatně a poté je spojit (např. svařováním - vyžaduje použití svařitelné slitiny, jako je A6061, a pečlivý návrh spojů).
  • Hybridní výroba: Kombinujte AM pro složité úseky s tradiční výrobou pro jednodušší a větší prvky.

6. Nákladová efektivita vs. tradiční metody:

• Výzva: Ačkoli AM eliminuje náklady na nástroje, náklady na jeden díl (způsobené materiálem, časem stroje, následným zpracováním) mohou být vyšší než u tradičních metod, jako je odlévání, zejména při vysokých objemech výroby.
• Řešení:
  • Využití složitosti: Zaměřte se na konstrukce, u nichž přidaná hodnota (odlehčení, integrované funkce, výkon) ospravedlňuje náklady, zejména u složitých dílů, kde by tradiční nástroje byly velmi nákladné.
  • Optimalizace designu (DfAM): Minimalizujte spotřebu materiálu pomocí optimalizace topologie, zkraťte dobu sestavení pomocí strategie orientace a podpory, navrhněte efektivní následné zpracování.
  • Cílové aplikace: Ideální pro prototypy, malosériovou až středně velkosériovou výrobu, vysoce přizpůsobené díly nebo tam, kde je důležitý rychlý vývojový cyklus. Analyzujte celkové náklady na vlastnictví (TCO) a zohledněte i jiné faktory než jen cenu dílu (zjednodušení montáže, zlepšení výkonu vozidla). Vyhodnoťte náklady na velkoformátový kov AM dynamika.

Pochopením těchto problémů a proaktivním zaváděním řešení, často ve spolupráci se zkušeným poskytovatelem AM, mohou výrobci úspěšně využít sílu kovového 3D tisku pro výrobu pokročilých a lehkých krytů baterií pro elektromobily.

Jak vybrat správného poskytovatele služeb 3D tisku kovů

Výběr správného výrobního partnera je při zavádění aditivní výroby kovů pro náročné aplikace, jako jsou kryty baterií pro elektromobily, stejně důležitý jako výběr konstrukce a materiálu. Schopnosti, zkušenosti a systémy kvality vybraného dodavatele přímo ovlivní úspěch vašeho projektu. Pro inženýry a manažery veřejných zakázek, kteří se orientují v prostředí poskytovatelé služeb 3D tisku kovů pro automobilový průmysl, zde jsou klíčová kritéria pro hodnocení:

• Automobilový průmysl &; Odborné znalosti aplikací:
  • Má poskytovatel prokazatelné zkušenosti s automobilovými součástmi, zejména s konstrukčními díly nebo systémy tepelného řízení?
  • Rozumí specifickým výzvám a požadavkům na kryty baterií pro elektromobily (odlehčení, tepelné zatížení, bezpečnostní normy, těsnění)?
  • Vyhledejte případové studie nebo příklady podobných projektů.
• Odborné znalosti materiálů (hliníkové slitiny):
  • Specializuje se poskytovatel na tisk konkrétních hliníkových slitin, které požadujete (AlSi10Mg, A6061, A7075), nebo s ním má rozsáhlé zkušenosti?
  • Mají validované procesní parametry a rozumí protokolům tepelného zpracování (např. podmínkám T6), které jsou nezbytné pro dosažení požadovaných mechanických vlastností?
  • Ptejte se na jejich zdroje materiálu a kontrolu kvality. Poskytovatel, jako je Met3dp, který vyrábí vlastní vysoce kvalitní kovové prášky pomocí pokročilé systémy pro výrobu prášku jako je plynová atomizace a PREP, nabízí lepší kontrolu nad konzistencí a kvalitou materiálu.
• Schopnosti stroje & Technologie:
  • Jaké typy technologie AM pro kovy nabízejí (např. laserová fúze v práškovém loži – LPBF, fúze v práškovém loži s elektronovým paprskem – EB-PBF)?
  • Nabízejí jejich stroje dostatečný stavební objem pro rozměry skříně baterie? Společnost Met3dp se pyšní tiskárnami s špičkový objem, přesnost a spolehlivost tisku.
  • Jaké je stáří a stav jejich vybavení? Je dobře udržované a kalibrované?
• Integrované služby následného zpracování:
  • Zvládne poskytovatel potřebné kroky následného zpracování ve vlastní režii (tepelné zpracování, CNC obrábění, povrchová úprava, kontrola)? Nebo má robustní, spravovanou síť kvalifikovaných partnerů?
  • Integrovaná nabídka služeb zjednodušuje řízení projektu a zajišťuje odpovědnost v celém výrobním procesu.
• Systémy řízení kvality & Certifikace:
  • Je poskytovatel certifikován podle normy ISO 9001 (obecné řízení kvality)?
  • Pro dodavatelské řetězce v automobilovém průmyslu je velmi žádoucí certifikace IATF 16949, která označuje dodržování přísných norem kvality v automobilovém průmyslu.
  • Informujte se o jejich postupech kontroly kvality, sledovatelnosti materiálu a možnostech kontroly (CMM, 3D skenování, NDT).
• Technická podpora & Spolupráce:
  • Nabízí poskytovatel podporu nebo konzultace v oblasti návrhu pro aditivní výrobu (DfAM)?
  • Mohou pomoci se simulací procesu sestavování nebo optimalizací topologie?
  • Zejména u složitých projektů je zásadní efektivní komunikace a přístup založený na spolupráci. Met3dp využívá desítky let společných zkušeností v oblasti aditivní výroby kovů poskytovat komplexní řešení a spolupracovat s klienty.
• Dodací lhůta & Kapacita:
  • Dokáží dodržet požadované termíny pro prototypy a případnou malosériovou výrobu?
  • Mají dostatečnou kapacitu, aby zvládli váš projekt bez výrazného zpoždění?
• Umístění & Logistika:
  • Zvažte polohu poskytovatele vzhledem k vašim zařízením z hlediska času a nákladů na přepravu, zejména u větších komponentů.

Kontrolní seznam hodnocení:

Kritéria	Klíčová otázka	Důležitost
Zkušenosti v automobilovém průmyslu	Prokazatelné zkušenosti s podobnými díly pro automobilový průmysl?	Velmi vysoká
Odbornost v oblasti hliníkových slitin	Hluboké znalosti zpracování & tepelné zpracování AlSi10Mg, A6061, A7075?	Velmi vysoká
Kapacita/objem stroje	Správná technologie (LPBF/EBPBF) & dostatečně velký prostor pro stavbu?	Vysoký
Kontrola kvality materiálu	Robustní postupy? Vlastní výroba prášku (jako Met3dp)?	Velmi vysoká
Možnost následného zpracování	Integrované služby pro tepelné zpracování, obrábění, dokončovací práce, kontrolu?	Vysoký
Certifikace kvality	ISO 9001 nezbytné, IATF 16949 žádoucí pro automobilový průmysl?	Velmi vysoká
Technická podpora / DfAM	Mohou pomoci s optimalizací návrhu a simulací procesu?	Vysoký
Dodací lhůta / kapacita	Dokáží dodržet termíny projektů?	Vysoký
Komunikace & Project Mgmt	Jasné komunikační kanály & citlivé řízení projektu?	Vysoký

Export do archů

Výběr partner pro aditivní výrobu EV vyžaduje náležitou péči nad rámec pouhého porovnání nabídek. Hledejte poskytovatele, jako je Met3dp, který nabízí komplexní přístup, kombinuje pokročilé technologie, odborné znalosti v oblasti materiálových věd a závazek ke kvalitě, čímž se staví do pozice skutečného partnera v oblasti inovací.

Nákladové faktory a doba přípravy bateriových pouzder AM

Pochopení ekonomických a časových aspektů výroby krytů baterií pro elektromobily metodou AM s využitím kovů je zásadní pro plánování projektů a sestavování rozpočtů. Náklady i doba realizace jsou ovlivněny několika vzájemně propojenými faktory.

Faktory ovlivňující náklady:

• Část Design & Složitost:
  • Objem materiálu: Přímo ovlivňuje náklady na materiál a dobu tisku. Optimalizace topologie je výrazně snižuje.
  • Celková velikost: Větší díly zabírají stavební komoru déle.
  • Složitost: Složité prvky mohou vyžadovat složitější podpůrné struktury nebo delší dobu tisku jedné vrstvy, ale právě zde AM často přináší hodnotu oproti tradičním metodám, které narážejí na limity složitosti.
• Typ materiálu:
  • Cena specializovaných kovových prášků (např. vysokopevnostních slitin hliníku) se liší. Cenu ovlivňuje také kvalita prášku a způsob výroby.
• Strojový čas:
  • Primární nákladový faktor. Vypočítává se na základě celkové doby, po kterou díl pracuje na stroji AM. Ovlivněno výškou dílu (počtem vrstev), parametry expozice a účinností vnoření (tisk více dílů současně).
• Podpůrné struktury:
  • Objem materiálu použitého na podpěry.
  • Pracnost a časová náročnost demontáže podpěr, zejména u složitých vnitřních podpěr.
• Požadavky na následné zpracování:
  • Tepelné zpracování (doba pece, energie).
  • CNC obrábění (strojní čas, programování, seřizování).
  • Povrchová úprava (pracovní síla, spotřební materiál, specializované vybavení jako AFM).
  • Kontrola (úroveň přísnosti, použité vybavení – CMM, CT skenování).
• Práce:
  • Nastavení stroje, manipulace s práškem, odstranění dílu, odstranění podpěry, dokončovací práce, kontrola.
• Objem objednávky:
  • Cena za díl obecně klesá s vyššími objemy v důsledku amortizace nákladů na seřizování a potenciálu optimalizace sestavování hnízd, i když tento vztah není tak strmý jako u tradiční amortizace nástrojů. AM je obvykle nejkonkurenceschopnější pro Náklady na prototypování komponent EV a řady s nízkým až středním objemem.
• Inženýrská/vývojová podpora:
  • Náklady spojené s konzultacemi DfAM, simulačními službami nebo případným vývojem procesu.

Faktory ovlivňující dobu realizace:

• Design & Příprava souborů: Čas potřebný pro finalizaci návrhu, optimalizaci DfAM, simulaci sestavení a přípravu souboru.
• Citování & Zpracování objednávek: Správní režie.
• Fronta strojů: Dostupnost vhodných strojů u poskytovatele služeb.
• Doba tisku: V závislosti na výšce dílu, objemu a hnízdění se může pohybovat od několika hodin až po několik dní nebo dokonce týdnů.
• Doba vychladnutí: Díly musí před vyjmutím vychladnout ve stroji nebo ve stavební komoře.
• Následné zpracování: Může představovat významnou část celkové doby přípravy, která zahrnuje více kroků (cykly tepelného zpracování, nastavení/dobu obrábění, dokončovací procesy, kontrolu).
• Doprava: Doba přepravy do vašeho zařízení.

Orientační doba realizace:

• Prototypy: Obvykle se pohybuje od 1 až 4 týdnyv závislosti na složitosti, velikosti, potřebách následného zpracování a kapacitě poskytovatele.
• Nízkosériová výroba: V závislosti na množství, složitosti dílu a požadované validaci/kvalifikaci procesu se může pohybovat od několika týdnů až po několik měsíců.

Je důležité získat podrobné nabídky, které rozebírají cenové faktory aditivní výroby a poskytnout realistické doba dodání kovových dílů AM odhady na základě vašeho konkrétního návrhu a požadavků.

Často kladené otázky (FAQ)

Otázka 1: Je 3D tištěný hliník dostatečně pevný pro konstrukční pouzdro baterie pro elektromobily?

A: Rozhodně. Procesy AM, jako je LPBF, mohou v kombinaci s vhodnými hliníkovými slitinami (např. AlSi10Mg, A6061, A7075) a správným tepelným zpracováním po procesu (např. stav T6) vytvářet díly s mechanickými vlastnostmi (pevnost v tahu, mez kluzu), které jsou srovnatelné nebo dokonce lepší než tradiční hliníkové odlitky. Díky pečlivému návrhu (DfAM, optimalizace topologie) a řízení procesu mohou 3D tištěné skříně splňovat náročné požadavky na konstrukci a bezpečnost při nárazu u elektromobilů. Spolupráce s odborníky zajišťuje správný výběr materiálu a zpracování pro dosažení optimální pevnosti.

Otázka 2: Jaké jsou náklady na 3D tištěné bateriové pouzdro ve srovnání s odlitým nebo vyrobeným pouzdrem?

A: Srovnání nákladů do značné míry závisí na objemu a složitosti.

• Prototypy & Nízký objem (např. < 100-500 kusů): Metoda AM je často nákladově efektivnější a výrazně rychlejší, protože se vyhýbá extrémně vysokým počátečním nákladům a dlouhé době přípravy na výrobu forem nebo zápustek potřebných pro odlévání.
• Velký objem (např. tisíce kusů): Tradiční vysokotlaké lití pod tlakem obvykle nabízí nižší náklady na jeden díl po amortizaci nástrojů.
• Faktor složitosti: U velmi složitých konstrukcí s integrovanými prvky (jako jsou konformní chladicí kanály), které je obtížné nebo nemožné odlévat nebo obrábět konvenčním způsobem, může AM zůstat konkurenceschopný i při středních objemech nebo nabídnout výkonnostní výhody, které ospravedlňují potenciální zvýšení nákladů. Hodnota spočívá ve volnosti návrhu a potenciální konsolidaci dílů, což snižuje náklady na montáž.

Otázka 3: Lze složité vnitřní chladicí kanály po tisku účinně vyčistit a ověřit?

A: Ano, ale vyžaduje to pečlivé plánování. Zásadní roli hraje DfAM - navrhování kanálů pro přístupnost, případně se specifickými vstupními/výstupními otvory pro splachování a minimalizace potřeby vnitřních podpěr. K odstranění zachyceného prášku a vyhlazení vnitřních povrchů se používají techniky následného zpracování, jako je proplachování vysokotlakou kapalinou, ultrazvukové čištění a abrazivní průtokové obrábění (AFM). Klíčové je ověřování, při němž se často používají metody, jako je testování průtoku vzduchu, tlakové zkoušky, boroskopická kontrola (vizuální kontrola malými kamerami) nebo dokonce CT skenování u kritických aplikací, aby se zajistilo, že kanály jsou čisté a bez překážek nebo zbytků podpěr.

Otázka 4: Jaká je obvyklá doba výroby prototypu bateriového pouzdra pro elektromobily pomocí technologie AM?

A: Typická doba výroby funkčního prototypu bateriového pouzdra pro elektromobily vyrobeného metodou AM se obvykle pohybuje v rozmezí od 1 až 4 týdny. Tento časový rámec je velmi závislý na faktorech, jako je velikost a složitost dílu, konkrétní zvolená slitina, požadované kroky následného zpracování (zejména tepelné zpracování a obrábění), aktuální fronta strojů poskytovatele a úroveň potřebné kontroly. To je podstatně rychlejší než měsíce, které jsou často zapotřebí k získání prvních dílů z tradičního odlévání.

Závěr: Urychlení inovací v oblasti elektromobilů pomocí kovových bateriových pouzder AM

Neustálá snaha o lehčí, bezpečnější a účinnější elektromobily vyžaduje neustálé inovace v konstrukci a výrobě komponentů. Pouzdro baterie elektromobilu, kritická součást ovlivňující dojezd, výkon a bezpečnost, může z možností aditivní výroby kovů nesmírně těžit. Jak jsme již prozkoumali, použití 3D tisk z kovu s pokročilými slitinami hliníku, jako jsou AlSi10Mg, A6061 a A7075, umožňuje vytvářet kryty baterií, které jsou:

• Výrazně lehčí: Optimalizace topologie a mřížové struktury, snížení celkové hmotnosti vozidla a zvýšení dojezdu.
• Tepelně nadstandardní: Začlenění složitých konformních chladicích kanálů přímo do konstrukce pro optimální regulaci teploty baterie.
• Vysoce integrované: Konsolidace více funkcí a dílů do jediné součásti, což zjednodušuje montáž a zvyšuje robustnost.
• Rychle se rozvíjející: Umožňuje rychlejší prototypování a iterační cykly návrhu ve srovnání s tradičními metodami založenými na nástrojích.

I když existují problémy, partnerství se správným odborníkem je může překonat. Společnost Met3dp stojí v čele tohoto technologického posunu a nabízí komplexní ekosystém pro klienty z automobilového průmyslu. Mezi naše silné stránky patří:

• Pokročilé systémy AM: Poskytování služeb špičkový objem, přesnost a spolehlivost tisku pro kritické díly.
• Prémiové kovové prášky: Využití patentovaných pokročilé systémy pro výrobu prášku (Gas Atomization & PREP) k výrobě vysoce kvalitní kovové prášky optimalizované z hlediska hustoty a výkonu.
• Integrovaná odbornost: Využití desítky let společných zkušeností napříč vybavením, materiálovou vědou a vývojem aplikací, abychom podpořili váš projekt od konceptu až po výrobu.

Kovová AM už není jen nástrojem pro výrobu prototypů, ale životaschopným výrobním řešením, které je připraveno změnit podobu budoucnost výroby elektrických vozidel. Přijetím aditivní výroba v automobilovém průmyslu mohou vedoucí pracovníci odemknout nové úrovně výkonu a urychlit svou cestu na trh.

Jste připraveni prozkoumat, jak může aditivní výroba kovů změnit konstrukci bateriových krytů pro elektromobily?

Kontaktujte Met3dp ještě dnes prodiskutovat požadavky vašeho projektu a zjistit, jak naše špičkové systémy, pokročilé materiály a odborná podpora mohou podpořit cíle vaší organizace v oblasti aditivní výroby a podpořit ji inovace lehkých elektrických vozidel. Navštivte naše webové stránky na adrese https://met3dp.com/ dozvědět se více.