3D tištěné komponenty zavěšení pro elektromobily

Úvod: Snaha o odlehčení a výkonnost zavěšení elektromobilů

Automobilový průmysl prochází nejvýznamnější transformací za posledních sto let, která je způsobena zrychlujícím se přechodem na elektrickou mobilitu. Elektromobily již nejsou jen výklenkem, ale rychle se stávají hlavním proudem, což je dáno poptávkou spotřebitelů, regulačními tlaky a pokrokem v technologii baterií. Tento přechod však představuje jedinečné technické výzvy. Elektromobily obvykle nesou těžké akumulátory, což výrazně zvyšuje celkovou hmotnost vozidla. Tato zvýšená hmotnost nesmírně zatěžuje komponenty, jako je systém odpružení, a přímo ovlivňuje klíčové výkonnostní ukazatele, jako je dojezd, dynamika ovládání a jízdní komfort.

Obavy potenciálních kupců elektromobilů z dojezdu jsou i nadále hlavním důvodem k obavám. Každý ušetřený kilogram se přímo promítá do prodloužení dojezdové vzdálenosti nebo umožňuje použít menší, lehčí a potenciálně levnější akumulátory. Odlehčení se proto stalo kritickým technickým požadavkem pro celou architekturu elektromobilů. Systém zavěšení, který tvoří významnou část neodpružené hmotnosti vozidla (hmotnost, která není podporována pružinami, jako jsou kola, pneumatiky, brzdy a samotné součásti zavěšení), je hlavním cílem pro snížení hmotnosti. Snížení neodpružené hmotnosti zlepšuje nejen dojezd, ale také agilitu, odezvu a kvalitu jízdy, protože umožňuje kolům lépe kopírovat obrysy vozovky.

Okamžitý točivý moment elektromotorů vyžaduje robustní a precizně navržené systémy odpružení, které jsou schopné zvládnout značné síly a zároveň poskytnout kultivovaný zážitek z jízdy. Spotřebitelé očekávají, že elektromobily budou nabízet nejen ekologické výhody, ale také vynikající výkon a pohodlí. Dosažení této křehké rovnováhy mezi lehkou konstrukcí, strukturální integritou a dynamickým výkonem vyžaduje inovativní přístupy, které překračují omezení tradičních výrobních metod.

Vstupte výroba aditiv kovů (AM), častěji známý jako kov 3D tisk. Tato transformační technologie se rychle mění z prototypovacího nástroje na životaschopné řešení pro výrobu složitých, vysoce výkonných dílů pro konečné použití. V případě součástí zavěšení elektromobilů nabízí technologie AM nebývalé možnosti:

• Radikální snížení hmotnosti optimalizací topologie a složitými mřížkovými strukturami, což jsou konstrukce, kterých nelze dosáhnout pouhým odléváním nebo obráběním.
• Konsolidace více částí do jediné komplexní součásti, čímž se snižuje doba montáže, hmotnost a potenciální místa poruchy.
• Zvýšení výkonu umožněním optimalizované geometrie, která zlepšuje tuhost, odolnost a rozložení zatížení.
• Urychlení vývojových cyklů tím, že umožňuje rychlou iteraci a výrobu funkčních prototypů a malosériových dílů bez nutnosti drahých nástrojů.

Vzhledem k tomu, že inženýři a manažeři nákupu v automobilovém průmyslu se pohybují ve složitých podmínkách vývoje elektrických vozidel, je pro ně pochopení potenciálu technologie AM pro zpracování kovů klíčové. Nabízí cestu k vytvoření lehčích, pevnějších a účinnějších systémů zavěšení, které přímo řeší hlavní problémy elektromobility. Společnosti jako Met3dp, které mají hluboké odborné znalosti jak v oblasti pokročilých zařízení pro AM kovů, tak v oblasti výroby vysoce kvalitních kovových prášků, stojí v čele této revoluce. Společnost Met3dp se sídlem v čínském městě Čching-tao poskytuje komplexní řešení aditivní výroby, která umožňují automobilovým inovátorům přehodnotit konstrukci součástí a odemknout nové úrovně výkonu a účinnosti pro novou generaci elektrických vozidel. Klíčem k úspěšnému zavedení AM pro kritické aplikace, jako je zavěšení elektromobilů, je spolupráce se znalými dodavateli, kteří rozumí jak materiálům, tak procesům.

K čemu se používají 3D tištěné komponenty zavěšení elektromobilů? Aplikace a příležitosti

Použití aditivní výroby kovů v systémech zavěšení elektromobilů zdaleka přesahuje teoretické možnosti; aktivně se zavádí a zkoumá u řady kritických součástí, kde její výhody přinášejí hmatatelné výhody. Konstrukční svoboda, kterou AM nabízí, umožňuje konstruktérům zcela nově koncipovat díly tradičně omezované odlévacími formami nebo omezeními při obrábění. To otevírá dveře ke zvýšení výkonu a snížení hmotnosti, které byly dříve nedosažitelné.

Zde je přehled konkrétních součástí zavěšení, které jsou určeny pro 3D tisk z kovu v oblasti elektromobilů:

• Řídicí ramena (ramenní klouby): Tyto klíčové články spojují podvozek s nábojem kola nebo kloubem a řídí pohyb kola. 3D tisk umožňuje vytvářet vysoce optimalizované, duté nebo mřížkou vyplněné konstrukce, které zachovávají nebo zvyšují tuhost a zároveň výrazně snižují hmotnost ve srovnání s masivními odlitky nebo kovanými rameny z hliníku či oceli. Tím se přímo snižuje neodpružená hmotnost.
• Stojany (klouby): Sloupky, které spojují ramena zavěšení, vzpěru/tlumič a tyč řízení s ložiskem/nábojnicí kola, jsou složité, nosné součásti. Technologie AM umožňuje vytvářet topologicky optimalizované sloupky, které integrují montážní body a složité vnitřní struktury, konsolidují držáky a snižují počet dílů, přičemž maximalizují poměr pevnosti a hmotnosti.
• Komponenty tlumičů: Vnitřní písty, pouzdra a složité držáky pro pokročilé adaptivní tlumicí systémy mohou využívat výhod AM. Je možné použít složité kanály pro kapaliny nebo jedinečné geometrie montáže, které zlepšují výkon nebo efektivitu balení.
• Kliky a táhla zvonu: Tyto součásti, které jsou běžné u vysoce výkonných systémů zavěšení nebo systémů zavěšení odvozených od motorsportu, přenášejí zatížení od kola na vnitřní pružiny a tlumiče. AM umožňuje vytvářet extrémně lehké a tuhé konstrukce přizpůsobené specifickým kinematickým požadavkům.
• Uzly a konzoly pomocného rámu: Složité spojovací prvky v pomocném rámu zavěšení lze optimalizovat pro dráhy zatížení a konsolidovat pomocí AM, což zjednodušuje montáž a snižuje hmotnost. Montážní držáky pro senzory, nádrže nebo pomocné komponenty lze integrovat přímo do větších konstrukčních dílů.
• Součásti protiprokluzové tyče: Uchycení, spoje a případně i části samotné tyče (ve specializovaných případech) by mohly být optimalizovány pomocí AM pro snížení hmotnosti nebo jedinečné kinematické vlastnosti.

Případy použití těchto 3D tištěných komponent zahrnují různé segmenty automobilového průmyslu, přičemž každý z nich využívá jiné silné stránky aditivní výroby:

• Vysoce výkonné elektromobily & Motorsport: Často se jedná o zkušební prostor pro pokročilé technologie. Týmy požadují maximální výkon a minimální hmotnost. AM umožňuje vyrábět vysoce optimalizované komponenty zavěšení na míru, přizpůsobené specifické dynamice vozidla a podmínkám na trati, kde jsou náklady druhořadé ve srovnání se zvýšením výkonu a kde je klíčová rychlá iterace. Manažeři nákupu pro závodní týmy hledají dodavatele schopné rychlého provedení a špičkových konstrukcí.
• Niche & amp; Luxusní elektromobily: Pro malosériovou výrobu specializovaných nebo špičkových elektrických vozidel mohou být náklady na nástroje spojené s tradičním odléváním nebo kováním neúnosné. Kovová AM nabízí nákladově efektivní způsob výroby složitých dílů zavěšení bez nutnosti investovat do drahých forem nebo zápustek, což umožňuje větší diferenciaci designu.
• Prototypování a vývoj: AM výrazně urychluje cyklus návrhu, konstrukce a testování. Inženýři mohou vyrábět funkční prototypy zavěšení během několika dnů, nikoli týdnů nebo měsíců, což umožňuje rychlé ověření nových geometrií, strategií odlehčování a kinematických koncepcí předtím, než se zavážou k sériové výrobě nástrojů. Tím se snižuje riziko vývoje a doba uvedení na trh.
• Dodatečný trh & amp; Přizpůsobení: Trh s náhradními díly pro výkonné automobily je založen na diferenciaci a rozšířených schopnostech. Technologie Metal AM umožňuje vyrábět vysoce výkonná vylepšení zavěšení na míru (např. ultralehká řídicí ramena, nastavitelné komponenty) pro majitele elektromobilů, kteří chtějí zlepšit jízdní vlastnosti nebo specifický estetický vzhled. Dodavatelé působící na velkoobchodním trhu s díly pro elektromobily mohou využít AM pro jedinečnou nabídku produktů.
• Náhradní díly a starší systémy: U starších nebo již nevyráběných modelů elektromobilů může AM poskytnout řešení pro výrobu zastaralých součástí zavěšení na vyžádání, čímž se vyhnete nutnosti držet velké zásoby nebo znovu spouštět tradiční výrobní linky.

Mezi hlavní cílové skupiny B2B, které aktivně zkoumají nebo využívají 3D tištěné komponenty zavěšení elektromobilů, patří:

• Automobiloví výrobci OEM: Integrace AM do jejich výzkumu a vývoje pro platformy nové generace a potenciálně pro sériovou výrobu specifických vysoce hodnotných nebo složitých komponent.
• Dodavatelé úrovně 1: Vývoj inovativních modulů zavěšení zahrnujících díly AM, které nabízejí vyšší hodnotu (snížení hmotnosti, výkon) svým zákazníkům z řad OEM. Často hledají spolehlivé partnery AM nebo velkoobchodní výrobce dílů zavěšení EV.
• Týmy elektrického motoristického sportu (Formule E atd.): První uživatelé posouvají hranice výkonnosti prostřednictvím silně optimalizovaných, na míru vyrobených komponent AM.
• Specialisté na přestavby elektrických vozidel & Stavitelé na zakázku: Využití AM pro jedinečná řešení potřebná při úpravě pohonných jednotek a podvozků.
• Specializované inženýrské poradenské společnosti: Navrhování a ověřování pokročilých systémů zavěšení zahrnujících principy AM pro různé klienty.

Příležitost spočívá ve využití AM nejen jako přímé náhrady, ale jako prostředku pro zcela nová konstrukční paradigmata v systémech zavěšení elektromobilů, což v konečném důsledku přispěje k lehčím, účinnějším a výkonnějším elektromobilům. Pro realizaci těchto příležitostí je klíčové najít schopného výrobce komponentů pro elektromobily nebo partnera pro aditivní výrobu v automobilovém průmyslu, jako je Met3dp, se správným vybavením a odbornými znalostmi v oblasti materiálů.

Proč používat 3D tisk z kovu pro komponenty zavěšení elektromobilů? Uvolnění svobody designu a zvýšení výkonu

Tradiční výrobní metody, jako je odlévání, kování a CNC obrábění, sice automobilovému průmyslu dobře slouží již desítky let, ale mají svá omezení, zejména při snaze o agresivní odlehčování a optimalizaci konstrukce, která je u moderních elektromobilů vyžadována. Aditivní výroba kovů nabízí přesvědčivou alternativu, protože překonává mnohá z těchto omezení, a uvolňuje tak významný potenciál pro vylepšení systémů zavěšení elektromobilů. Pochopení těchto rozdílů je klíčové pro inženýry navrhující vozidla příští generace a manažery veřejných zakázek zajišťující inovativní komponenty.

Srovnání: Porovnání AM kovů vs. tradiční výroba pro díly zavěšení elektromobilů

Vlastnosti	Aditivní výroba kovů (např. LPBF)	Tradiční odlitky (např. hliníkové)	Tradiční kování (např. hliníku)	Tradiční CNC obrábění
Složitost návrhu	Velmi vysoká (složité geometrie, vnitřní kanály, mřížky)	Mírná (omezená konstrukcí formy)	Nízká až střední (jednodušší tvary)	Vysoká (ale subtraktivní, může být omezena)
Odlehčení	Vynikající (optimalizace topologie, tenké stěny, mřížky)	Středně těžká (vyžaduje silné řezy)	Dobrý (dobrá pevnost, ale omezené tvary)	Dobrý (odstranění materiálu, ale začíná pevně)
Konsolidace částí	Vynikající (lze kombinovat více částí do jedné)	Omezený	Velmi omezené	Omezený
Náklady na nástroje	Žádné (přímá digitální výroba)	Vysoká (tvorba plísní)	Velmi vysoká (tvorba kostek)	Nízká (může být zapotřebí příslušenství)
Doba realizace (Proto)	Velmi rychle (dny)	Pomalé (týdny/měsíce na výrobu nástrojů)	Velmi pomalé (měsíce na výrobu nástrojů)	Půst (dny/týdny, záleží na složitosti)
Doba realizace (série)	Mírná (závisí na velikosti/množství dílů, rychle se zlepšuje)	Rychle (jakmile je k dispozici nářadí)	Rychle (jakmile je k dispozici nářadí)	Středně pomalý až pomalý (závisí na složitosti)
Materiálový odpad	Nízká (téměř síťový tvar, recyklovatelnost prášku)	Mírná (pojezdové dráhy, brány, obrábění)	Mírná (blesk, obrábění)	Vysoká (výrazný úběr materiálu)
Možnosti materiálu	Rostoucí rozsah (Al, Ti, ocel, slitiny Ni), některá omezení	Zavedený sortiment (specifické slitiny odlitků)	Zavedený sortiment (specifické kovací slitiny)	Široký rozsah (libovolný obrobitelný blok/tyč)
Ideální objem	Prototypy, malé až střední objemy, zakázkové díly	Střední až velký objem	Vysoký objem	Prototypy, nízký až střední objem

Export do archů

Na základě tohoto srovnání jsou zřejmé specifické výhody použití kovového AM pro komponenty zavěšení elektromobilů:

1. Bezkonkurenční odlehčení: To je pravděpodobně nejvýznamnější hnací silou pro zavedení AM v zavěšeních elektromobilů.
   • Optimalizace topologie: Softwarové algoritmy mohou na základě průběhu zatížení přepracovat konstrukci dílu a odstranit materiál tam, kde není potřeba, při zachování strukturální integrity. Výsledkem jsou často organické struktury podobné kostem, které nelze odlít ani vykovat.
   • Mřížové struktury: AM může vytvářet vnitřní mřížkové struktury v součástkách, čímž se výrazně sníží hmotnost při zachování specifických vlastností tuhosti nebo absorpce energie. Řídicí ramena nebo sloupky lze částečně vydlabat a vyplnit optimalizovanými mřížkami.
   • Snížená neodpružená hmotnost: Jak již bylo uvedeno, odlehčení součástí zavěšení přímo snižuje neodpruženou hmotnost, což vede k výraznému zlepšení jízdních vlastností, jízdního komfortu a energetické účinnosti (dojezd).
2. Konsolidace částí: Složité sestavy zahrnující více držáků, spojovacích prvků a jednotlivých součástí lze často přepracovat a vytisknout jako jediný integrovaný díl.
   • Výhody: Snížení počtu dílů zjednodušuje inventarizaci a montáž, snižuje celkovou hmotnost díky eliminaci spojovacích prvků a odstraňuje potenciální místa poruch ve spojích, čímž zvyšuje spolehlivost. Stojan může například integrovat držáky brzdových třmenů, držáky snímačů a nástavce protiprachového štítu do jednoho tištěného dílu.
3. Geometrická volnost & amp; Optimalizace výkonu: AM osvobozuje konstruktéry od omezení daných úhly ponoru (odlévání), omezeními zápustky (kování) nebo přístupem k nástroji (obrábění).
   • Složité tvary: Inženýři mohou navrhovat komponenty s vnitřními chladicími kanály (např. pro integraci vysoce výkonných brzd), optimalizované cesty kapalin pro tlumiče nebo složité zakřivené povrchy, které dokonale odpovídají omezením při balení v rámci podvozku.
   • Rozšířená funkčnost: Montážní body, kanály pro vedení kabelů a kryty snímačů lze do konstrukce integrovat bez problémů.
4. Rychlá tvorba prototypů a opakování návrhu: Možnost přímého přechodu od souboru CAD k funkčnímu kovovému dílu během několika dní je pro vývojový proces transformující.
   • Rychlejší ověřování: Inženýři mohou na prototypech vozidel rychle a s nízkými náklady testovat více variant konstrukce součásti zavěšení.
   • Snížené riziko: Výkonnost a přizpůsobení lze potvrdit již v počáteční fázi konstrukčního cyklu předtím, než je nutné pořídit nákladné nástroje pro sériovou výrobu (pokud se AM používá pouze pro výrobu prototypů).
5. Účinnost materiálu: Při tavení v práškovém loži se obvykle používá pouze materiál potřebný pro díl a podpůrné struktury.
   • Snížení množství odpadu: Netavený prášek lze často recyklovat a znovu použít, což je podstatně méně neekonomické než subtraktivní CNC obrábění, které začíná s pevným blokem a odstraňuje velké množství materiálu. To je výhodné zejména u drahých slitin.
6. Životaschopnost pro malosériovou výrobu a výrobu na vyžádání: Pro specifické modely elektrických vozidel, vylepšení výkonu nebo náhradní díly poskytuje AM ekonomicky výhodnou výrobní cestu bez počátečních investic do nástrojů. To umožňuje výrobcům uspokojit specializované segmenty trhu a nabídnout větší přizpůsobení. Velkoobchodní distributoři dílů pro elektromobily toho mohou využít pro jedinečné nabídky na trhu s náhradními díly.

Met3dp hraje klíčovou roli v tom, aby automobilové společnosti mohly tyto výhody využít. Poskytováním špičkových služeb v oboru kovové 3D tiskové systémy známé svou přesností a spolehlivostí, spolu s vysoce kvalitními, optimalizovanými kovovými prášky speciálně navrženými pro náročné aplikace, umožňuje Met3dp inženýrům posouvat hranice konstrukce zavěšení. Jejich odborné znalosti zajišťují, že se teoretické výhody AM promítnou do hmatatelného zvýšení výkonu a úspory hmotnosti kritických komponentů pro elektromobily. Spolupráce s poskytovatelem řešení aditivní výroby pro automobilový průmysl na počátku procesu návrhu je klíčem k maximalizaci potenciálu této technologie.

Doporučené materiály: AlSi10Mg a hliníkové slitiny A7075 pro optimální výkon

Výběr správného materiálu má zásadní význam pro zajištění bezpečnosti, výkonu a trvanlivosti jakékoli automobilové součásti, zejména nosných částí zavěšení. Pro kovové 3D tištěné součásti zavěšení elektromobilů jsou často primární volbou hliníkové slitiny díky jejich vynikajícímu poměru nízké hustoty a dobrých mechanických vlastností. Dvě slitiny vynikají svou vhodností, i když s různou pevností a ohledem na zpracování: AlSi10Mg a A7075.

AlSi10Mg: Všestranný pracovní kůň

AlSi10Mg je jednou z nejpoužívanějších hliníkových slitin v aditivní výrobě, zejména v laserové práškové fúzi (LPBF). V podstatě se jedná o slitinu upravenou pro AM procesy.

• Složení: Převážně hliník (Al) s významnými přídavky křemíku (Si, ~9-11 %) a hořčíku (Mg, ~0,2-0,45 %). Křemík zlepšuje tekutost a odlévatelnost (což je výhodné pro dynamiku taveniny v AM), zatímco hořčík umožňuje precipitační kalení tepelným zpracováním.
• Klíčové vlastnosti (po tepelné úpravě, např. T6):
  • Vynikající poměr pevnosti k hmotnosti: Nabízí dobrou pevnost v tahu a mez kluzu vhodnou pro mnoho mírně zatížených součástí zavěšení.
  • Dobrá tepelná vodivost: Pomáhá odvádět teplo, což může být důležité v závislosti na blízkosti brzd nebo motorů.
  • Dobrá odolnost proti korozi: Obecně funguje dobře v typických automobilových prostředích.
  • Svařitelnost: Lze svařovat, ale doporučuje se zvláštní postup.
  • Možnost tisku: Vykazuje vynikající zpracovatelnost v systémech LPBF s relativně dobře pochopitelnými sadami parametrů, které vedou k hustým a spolehlivým dílům.
• Výhody pro díly zavěšení EV:
  • Osvědčené výsledky: Široké využití v AM v různých průmyslových odvětvích, včetně prototypů v automobilovém průmyslu a některých sériových dílů. K dispozici jsou rozsáhlé údaje o vlastnostech a výkonu.
  • Dobrá rovnováha: Nabízí solidní kombinaci pevnosti, tuhosti, nízké hustoty a zpracovatelnosti.
  • Efektivita nákladů: Obecně jsou cenově dostupnější než slitiny s vyšší pevností nebo titan.
  • Tepelně zpracovatelné: Tepelné zpracování T6 (rozpouštění a umělé stárnutí) výrazně zlepšuje mechanické vlastnosti, takže je vhodný pro konstrukční aplikace.
• Úvahy o zpracování:
  • Vyžaduje odlehčení napětí po tisku, aby se minimalizovalo zkreslení.
  • Tepelné zpracování T6 je obvykle nezbytné pro dosažení optimálních mechanických vlastností pro konstrukční použití.
  • Přestože je možné je zpracovávat, dosažení plně hustých dílů vyžaduje optimalizované parametry a vysoce kvalitní prášek.
• Role Met3dp&#8217: Společnost Met3dp se specializuje na výrobu vysoce kvalitního sférického prášku AlSi10Mg pomocí pokročilých technik plynové atomizace. Jejich zaměření na vlastnosti prášku, jako je vysoká sféricita, dobrá tekutost, kontrolovaná distribuce velikosti částic (PSD) a nízký obsah kyslíku, je klíčové pro dosažení konzistentních dílů s vysokou hustotou a spolehlivými mechanickými vlastnostmi v náročných procesech LPBF. Pro spolehlivou výrobu je zásadní pořízení konzistentního, vysoce kvalitního prášku AlSi10Mg od renomovaného dodavatele.

A7075: Vysokopevnostní provedení

A7075 je vysoce výkonná hliníková slitina známá svým výjimečným poměrem pevnosti a hmotnosti, často srovnatelným s některými ocelemi, což ji činí velmi žádanou pro náročné aplikace v leteckém a automobilovém průmyslu. Tradičně se používá v kované formě (kovaná nebo obráběná), její přizpůsobení pro aditivní výrobu představuje významné příležitosti i výzvy.

• Složení: Převážně hliník (Al) a jako hlavní legující prvky zinek (Zn, ~5,1-6,1 %), hořčík (Mg, ~2,1-2,9 %) a měď (Cu, ~1,2-2,0 %). Tyto prvky přispívají k jeho velmi vysoké pevnosti díky precipitačnímu kalení.
• Klíčové vlastnosti (ošetření po tepelné úpravě, např. T6/T73):
  • Velmi vysoká pevnost: Nabízí výrazně vyšší pevnost v tahu a mez kluzu ve srovnání s AlSi10Mg, blíží se hodnotám některých ocelových slitin, ale má zhruba třetinovou hustotu.
  • Vynikající únavová pevnost: Má zásadní význam pro součásti vystavené cyklickému zatížení, jako jsou součásti zavěšení.
  • Dobrá tvrdost: Odolává opotřebení a oděru lépe než mnoho jiných hliníkových slitin.
• Výhody pro díly zavěšení EV:
  • Maximální potenciál odlehčení: Jeho vynikající pevnost umožňuje tenčí průřezy a agresivnější optimalizaci topologie, což umožňuje další snížení hmotnosti vysoce namáhaných součástí, jako jsou sloupky nebo řídicí ramena, ve srovnání s AlSi10Mg.
  • Vysoce výkonné aplikace: Ideální volba pro elektromobily pro motoristický sport nebo výkonné silniční vozy, u nichž je rozhodujícím konstrukčním cílem maximalizace pevnosti a minimalizace hmotnosti.
• Výzvy & Úvahy o zpracování v AM:
  • Náchylnost k praskání za tepla: Široký rozsah tuhnutí a složení materiálu A7075 způsobují, že při rychlých cyklech ohřevu/chlazení LPBF je náchylný k tvorbě trhlin za tepla. To v minulosti omezovalo jeho široké použití v AM.
  • Vyžaduje pokročilé řízení procesu: Úspěšný tisk A7075 obvykle vyžaduje specializované systémy LPBF s přesnou kontrolou parametrů, jako je výkon laseru, rychlost skenování, předehřev a průtok plynu. Ke zlepšení tisknutelnosti se někdy používají modifikované kompozice nebo inokulace nanočásticemi.
  • Intenzivní tepelné ošetření: Vyžaduje pečlivě řízené cykly tepelného zpracování (např. T6, T73), aby se dosáhlo požadované pevnosti, houževnatosti a odolnosti proti koroznímu praskání.
  • Kvalita prášku je rozhodující: Konzistentní chemický složení prášku, nízká kontaminace a optimalizovaná PSD jsou ještě důležitější pro zpracování náročných slitin, jako je A7075.
• Role Met3dp&#8217: Úspěšné zpracování náročných slitin, jako je A7075, vyžaduje jak pokročilé vybavení, tak špičkovou kvalitu prášku. Investice společnosti Met3dp’do špičkových technologií výroby prášků (plynová atomizace a plazmový rotační elektrodový proces – PREP) jí umožňují potenciálně vyrábět specializované prášky, jako jsou varianty A7075 optimalizované pro AM. Jejich pokročilé tiskárny SEBM (Selective Electron Beam Melting) by také mohly nabídnout výhody pro zpracování slitin citlivých na trhliny díky vakuovému prostředí a vyšším teplotám zpracování ve srovnání s LPBF. Při zvažování vysokopevnostních hliníkových slitin, jako je A7075, pro projekty AM je nezbytná konzultace s odborníky, jako je Met3dp. Mohou vám poradit ohledně vhodnosti materiálu, parametrů procesu a nezbytného následného zpracování. Pro podniky, které si chtějí zajistit spolehlivý zdroj, je klíčové najít specializovaného dodavatele nebo distributora kovového prášku A7075 ve velkém s prokazatelnými odbornými znalostmi v oblasti AM.

Srovnávací tabulka: AlSi10Mg vs. A7075 pro 3D tištěné zavěšení elektromobilů

Vlastnosti	AlSi 10Mg	A7075 (zpracováno AM)	Úvahy o zavěšení elektromobilu
Primární výhoda	Vyvážené vlastnosti, dobrá potisknutelnost	Velmi vysoký poměr pevnosti k hmotnosti	Vyberte si podle konkrétního případu zatížení a cíle odlehčení.
Pevnost v tahu	Dobrý (po T6)	Vynikající (výrazně vyšší, po T6)	A7075 umožňuje agresivnější snížení hmotnosti při vysokém namáhání.
Hustota	Nízká (~2,67 g/cm³)	Nízká (~2,81 g/cm³)	Obě nabízejí výraznou úsporu hmotnosti oproti oceli.
Možnost tisku (LPBF)	Vynikající	Náročné (náchylné k praskání za tepla)	Vyžaduje specializované vybavení a řízení procesu pro A7075.
Tepelné zpracování	Požadováno (např. T6) pro optimální vlastnosti	Požadované (např. T6, T73), kritická kontrola	Náročnost následného zpracování je u modelu A7075 vyšší.
Odolnost proti korozi	Dobrý	Středně těžká (může být náchylná k SCC)	Povrchová úprava (eloxování, povlakování) často doporučovaná pro A7075.
Náklady (prášek)	Mírný	Vysoký	A7075 je prvotřídní materiál.
Typický případ použití	Obecné díly zavěšení, prototypy	Vysoce zatížené komponenty, motorsport	Přizpůsobte materiál specifickým požadavkům součásti.

Export do archů

Závěr o materiálech:

AlSi10Mg i A7075 nabízejí přesvědčivé výhody pro 3D tištěné komponenty zavěšení elektromobilů. AlSi10Mg představuje spolehlivou, dobře pochopitelnou a nákladově efektivní volbu pro mnoho aplikací, která poskytuje významné výhody oproti tradičním metodám. Materiál A7075 posouvá hranice výkonnosti a nabízí maximální pevnostní a odlehčovací potenciál pro nejnáročnější scénáře, ale vyžaduje pečlivé zvážení náročnosti jeho zpracování. Výběr do značné míry závisí na konkrétních požadavcích na součást, výkonnostních cílech, rozpočtu a schopnostech zvoleného výrobního partnera. Spolupráce se znalým poskytovatelem, jako je Met3dp, který nejenže nabízí pokročilá tisková řešení, ale také vyrábí širokou škálu vysoce výkonné kovové prášky, zajišťuje přístup ke kvalitním materiálům a odborným znalostem potřebným k jejich efektivnímu výběru a zpracování pro dosažení optimálních výsledků v aplikacích zavěšení elektromobilů.

Konstrukční hlediska pro aditivní výrobu (DfAM) dílů zavěšení elektromobilů

Pouhým převzetím závěsné součásti určené k odlévání nebo kování a jejím přímým 3D tiskem se málokdy uvolní plný potenciál aditivní výroby. Aby inženýři skutečně využili výhod AM - zejména odlehčení, konsolidace dílů a zvýšení výkonu - musí přijmout návrh pro aditivní výrobu (DfAM). DfAM není jen soubor pravidel, ale změna myšlení, při níž se přirozeně přemýšlí o tom, jak se díly vytvářejí vrstvu po vrstvě a jak lze využít geometrickou volnost. U kritických, nosných součástí, jako jsou díly zavěšení elektromobilů, je použití zásad DfAM pro úspěch nezbytné.

Klíčové zásady DfAM pro komponenty zavěšení elektromobilů:

1. Optimalizace topologie: To je často výchozím bodem pro radikální odlehčení.
   • Proces: Inženýři definují návrhový prostor (maximální přípustný objem), zatěžovací stavy (síly, momenty), omezení (montážní body, ochranné zóny) a optimalizační cíle (např. minimalizovat hmotnost při zachování tuhosti). Specializovaný software pak iterativně odstraňuje materiál z nekritických oblastí a ponechává optimalizovanou nosnou konstrukci.
   • Výsledek: Organické, často složitě vypadající geometrie, které účinně rozkládají napětí a dosahují výrazného snížení hmotnosti (často o 20-50 % a více) ve srovnání s tradičními konstrukcemi. Hlavními kandidáty jsou řídicí ramena a sloupky.
   • Úvaha: Optimalizované návrhy musí být stále vyrobitelné pomocí AM, přičemž je třeba vzít v úvahu faktory, jako jsou převisy a minimální velikosti prvků. Při optimalizaci je výhodná spolupráce s odborníky na AM.
2. Příhradové konstrukce & Strategie výplní: AM umožňuje vytvářet vnitřní mřížkové struktury - opakující se jednotkové buňky - v jinak pevných objemech.
   • Výhody: Výrazně snižuje hmotnost a spotřebu materiálu při zachování konstrukčních vlastností na míru (tuhost, absorpce energie). Může zlepšit tepelný management nebo tlumení vibrací.
   • Použití: Vyplnění částečně vydlabaných částí řídicích ramen, sloupků nebo dílů pomocného rámu. Různé typy mříží (např. krychlové, osmihranné) nabízejí různé vlastnosti.
   • Úvaha: Vyžaduje pečlivou simulaci (FEA) pro ověření výkonu. Odstraňování prášku ze složitých vnitřních mřížek může být náročné a musí se zohlednit při návrhu.
3. Strategie podpůrné konstrukce & Převisy: U procesů tavení v práškovém loži (jako je LPBF) vyžadují povrchy směřující dolů nad určitý úhel (obvykle 45 stupňů od vodorovné roviny) podpůrné konstrukce, které zabraňují zborcení nebo deformaci během sestavování.
   • Cíl návrhu: Minimalizujte potřebu podpěr, protože spotřebovávají další materiál, prodlužují dobu tisku, vyžadují odstranění po zpracování (což může vést k poškození povrchu) a mohou omezovat volnost návrhu.
   • Techniky:
     • Orientace: Výběr optimální orientace sestavení může výrazně snížit nároky na podporu.
     • Samonosné úhly: Navrhování převisů s úhlem větším než 45 stupňů, kdekoli je to možné.
     • Fazety/výřezy: Nahrazení ostrých vodorovných převisů šikmými nebo zakřivenými přechody.
     • Navrhování pro odstranění: Zajištění přístupu k podpěrám pro snadnou demontáž bez poškození kritických prvků. Lze navrhnout body pro vylomení.
   • Specifika zavěšení: Montážní šrouby, spojovací body a ramena vahadel je třeba pečlivě orientovat a případně lokálně přepracovat, aby se minimalizovaly podpěry.
4. Minimální tloušťka stěny & Velikost prvků: Procesy AM mají omezení, pokud jde o nejmenší prvky a nejtenčí stěny, které mohou spolehlivě vyrobit.
   • Typické limity (hliník LPBF): Minimální tloušťka stěny může být přibližně 0,4-0,8 mm a minimální pozitivní prvky (jako jsou kolíky) přibližně 0,3-0,5 mm, v závislosti na konkrétním stroji a parametrech.
   • Pravidlo pro navrhování: Zajistěte, aby všechny konstrukční stěny a prvky splňovaly nebo překračovaly minimální vyrobitelnou velikost pro zvolený postup a materiál. Příliš tenké stěny mohou vést k neúplnému roztavení nebo selhání dílu.
   • Dopad: To ovlivňuje úroveň detailů, které lze dosáhnout u odlehčovacích prvků nebo malých integrovaných konzol.
5. Konsolidace částí: Aktivně vyhledávejte příležitosti ke spojení více sousedních dílů do jedné složitější součásti AM.
   • Příklad: Svislá sestava může tradičně zahrnovat hlavní odlévané/kované těleso, samostatný držák brzdového třmenu, úchyty snímačů a nástavce prachového štítu. Přístup DfAM by měl za cíl integrovat všechny tyto funkce do jediného, topologicky optimalizovaného tištěného stojanu.
   • Výhody: Snížení pracnosti montáže, eliminace spojovacích prvků (úspora hmotnosti, potenciální místa poruch), lepší konstrukční účinnost.
   • Vyžaduje: Holistický pohled na dílčí sestavu zavěšení a spolupráce mezi různými inženýrskými obory.
6. Navrhování zátěžových cest: AM umožňuje do určité míry sladit ukládání materiálu s primárními směry napětí v součásti.
   • Anizotropie: Díly AM mohou vykazovat anizotropní chování (různé vlastnosti v různých směrech vzhledem ke konstrukční desce). U kovů je to sice méně výrazné než u polymerů, ale stále je to faktor.
   • Strategie: Při sestavování orientujte díl tak, aby kritická tahová nebo únavová zatížení nepůsobila kolmo na linie vrstev (obvykle nejslabší směr, osa Z). Simulace (FEA) je klíčová pro pochopení rozložení napětí.
7. Návrh řízený simulací: Analýza metodou konečných prvků (MKP) je v systému DfAM nepostradatelná pro závěsné díly.
   • Ověřování: Slouží k ověření strukturální integrity, tuhosti a únavové životnosti topologicky optimalizovaných konstrukcí nebo konstrukcí s mřížovou výplní při různých podmínkách zatížení (brzdění, zatáčení, nárazy).
   • Zpětná vazba k optimalizaci: Výsledky mohou být vodítkem pro další zpřesnění geometrie.
   • Simulace procesu: Stále častěji se používá k předvídání tepelného namáhání, možných deformací a optimalizaci podpůrných struktur před tiskem, což šetří čas a materiál.

Spolupráce je klíčová: Úspěšná implementace DfAM pro složité díly, jako jsou závěsy elektromobilů, často vyžaduje spolupráci mezi konstruktéry a specialisty na AM. Společnosti jako Met3dp disponují nejen pokročilými výrobními schopnostmi, ale také hlubokými aplikačními znalostmi. Kolektivní odborné znalosti společnosti Met3dp&#8217 v oblasti materiálových věd, parametrů procesů a principů DfAM může poskytnout neocenitelné vodítko týmům automobilového průmyslu, které chtějí optimalizovat komponenty zavěšení pro aditivní výrobu. Spolupráce s takovými partnery již v rané fázi návrhu zajišťuje vyrobitelnost a maximalizuje výhody dosažitelné prostřednictvím AM. Manažeři nákupu by měli hledat dodavatele, kteří nabízejí robustní podporu DfAM jako součást své nabídky služeb.

Dosažitelná tolerance, povrchová úprava a rozměrová přesnost při AM zpracování kovů

Přestože aditivní výroba kovů nabízí neuvěřitelnou svobodu při navrhování, je pro inženýry a manažery nákupu zásadní mít realistická očekávání ohledně dosažitelné rozměrové přesnosti, tolerancí a povrchové úpravy 3D tištěných součástí zavěšení elektromobilů. Tyto faktory mají přímý vliv na uložení, funkci a potřebu následných kroků následného zpracování. Klíčem k úspěšné implementaci je pochopení možností a omezení technologií, jako je laserová fúze v práškovém loži (LPBF).

Rozměrová přesnost & Tolerance:

• Obecná očekávání: Procesy AM kovů, jako je LPBF, mohou dosáhnout dobré rozměrové přesnosti, ale obvykle se ještě nevyrovnají přesnosti špičkového CNC obrábění ve stavu "as-built".
• Typické tolerance: U dobře řízených procesů s použitím hliníkových slitin, jako je AlSi10Mg nebo A7075, se typické dosažitelné tolerance často pohybují v rozmezí:
  • Menší díly (100 mm): ±0,1 mm až ±0,2 mm
  • Větší díly (>100 mm): ±0,1 % až ±0,2 % jmenovitého rozměru
  • Mezinárodní normy jako např ISO 2768 (obecné tolerance) se často uvádějí, přičemž díly AM obvykle dosahují střední (m) nebo někdy pokuta (f) třídy pro lineární rozměry v závislosti na konkrétním prvku, velikosti a řízení procesu. Geometrické tolerance (rovinnost, rovnoběžnost, poloha) však mohou být volnější bez následného obrábění.
• Faktory ovlivňující přesnost:
  • Kalibrace tiskárny & Stav: Pravidelná kalibrace, zaměření laseru a stav stroje jsou velmi důležité. Společnost Met3dp zdůrazňuje špičkovou přesnost a spolehlivost svých tiskáren pro kritické díly.
  • Tepelné namáhání: Rychlé zahřívání a ochlazování, které je pro AM typické, vyvolává vnitřní napětí, které může způsobit deformace a zkroucení během sestavování nebo po vyjmutí ze sestavovací desky. Geometrie dílu, orientace a podpůrná strategie to výrazně ovlivňují.
  • Geometrie dílu & Velikost: Velké, složité díly nebo díly s výraznými změnami průřezu jsou náchylnější k odchylkám.
  • Vlastnosti materiálu: Různé slitiny vykazují různou rychlost smršťování a tepelné chování.
  • Parametry procesu: Výkon laseru, rychlost skenování, tloušťka vrstvy a průtok plynu musí být optimalizovány pro konkrétní materiál a geometrii.
  • Podpůrné struktury: Stabilitu a přesnost ovlivňuje to, jak dobře je díl ukotven ke stavební desce.
  • Následné zpracování: Tepelné zpracování odlehčením od napětí může způsobit drobné rozměrové změny; obráběním se dosáhne konečných těsných tolerancí.

Povrchová úprava (drsnost):

• Povrch ve stavu, v jakém se nachází: Díly vycházející přímo ze stroje LPBF mají charakteristickou drsnost povrchu, která je výsledkem spékání částic prášku.
  • Typické hodnoty Ra: U hliníkových slitin se drsnost povrchu (Ra) při výrobě obvykle pohybuje v rozmezí od 6 µm až 20 µm (mikrometrů) v závislosti na orientaci, parametrech a velikosti částic. Povrchy směřující vzhůru jsou obecně hladší než povrchy směřující dolů (podepřené) nebo svislé stěny.
  • Vzhled: Matná, mírně zrnitá textura.
• Dopad na výkonnost: Pro mnoho aplikací zavěšení může být povrch v podobě, v jaké byl postaven, přijatelný pro nekritické oblasti. Pro styčné plochy, otvory ložisek nebo oblasti vyžadující specifické charakteristiky proudění nebo únavovou odolnost je však nutná následná úprava.
• Následné zpracování pro lepší povrchovou úpravu:
  • CNC obrábění: Poskytuje nejhladší a nejpřesnější povrchy (Ra < 1 µm). Nezbytné pro kritická rozhraní.
  • Leštění: Ruční nebo automatické leštění může výrazně zlepšit hladkost a estetiku (Ra 1-3 µm, nižší s větším úsilím).
  • Třískové/vibrační dokončování: Dokáže vyhladit povrchy a odjehlit hrany, zejména u menších dílů (Ra 3-6 µm).
  • Zpevňování povrchu/otryskávání: Používá se především ke zvýšení únavové životnosti vyvoláním tlakového napětí, ale také mění strukturu povrchu (obvykle je drsnější, ale rovnoměrnější).

Řízení očekávání & Důsledky pro design:

• Kritické funkce: Konstruktéři musí identifikovat povrchy a prvky vyžadující přísné tolerance nebo specifické povrchové úpravy (např. rozhraní ložisek, montážní otvory, místa připojení kulových kloubů). Tyto oblasti by měly být navrženy s dodatečným materiálem (obráběcí materiál), aby bylo možné dodatečné obrábění podle konečných specifikací.
• Nekritické funkce: Povrchy, které se nepodílejí na přesném spárování nebo nejsou vystaveny vysoké únavě, mohou často zůstat ve stavu, v jakém byly postaveny, nebo v minimálně opracovaném stavu, což šetří náklady a čas.
• Schopnost dodavatele: S vybraným dodavatelem přesného kovového 3D tisku jasně prodiskutujte požadavky na tolerance a povrchovou úpravu. Ten by měl být schopen poskytnout realistické odhady na základě svého vybavení (jako jsou spolehlivé systémy Met3dp&#8217), kontroly procesu a zkušeností. Pokud je to možné, vyžádejte si vzorky dílů nebo údaje z předchozích podobných projektů.
• Kompromisní náklady: Dosažení přísnějších tolerancí a jemnějších povrchových úprav obecně vyžaduje intenzivnější následné zpracování, což zvyšuje celkové náklady a dobu realizace. Zásady DfAM by se měly snažit minimalizovat potřebu rozsáhlé povrchové úpravy, pokud je to možné.

Souhrnně lze říci, že ačkoli se při AM z kovu přímo vyrábějí funkční díly, dosažení velmi přísných tolerancí a hladkých povrchů, které jsou vyžadovány pro určité prvky součástí zavěšení elektromobilů, obvykle vyžaduje sekundární obrábění. Při zavádění AM pro tyto náročné aplikace je pro efektivní návrh, odhad nákladů a zadávání zakázek zásadní pochopení možností výroby a plánování nezbytných kroků následného zpracování. Spolehlivé vybavení a řízení procesu, které nabízejí přední dodavatelé, tvoří základ pro dosažení co nejvyšší přesnosti samotného procesu AM.

Základní požadavky na následné zpracování 3D tištěných součástí zavěšení

Aditivní výroba je jen zřídka posledním krokem při výrobě funkčních a spolehlivých součástí zavěšení elektromobilů. K přeměně hotového kovového dílu na hotový výrobek, který splňuje přísné automobilové normy pro mechanické vlastnosti, rozměrovou přesnost, kvalitu povrchu a trvanlivost, je obvykle zapotřebí řada nezbytných kroků následného zpracování. Přehlédnutí nebo podcenění těchto kroků může ohrozit výkonnost a bezpečnost součásti.

Běžné kroky následného zpracování hliníkových závěsných dílů AM (AlSi10Mg, A7075):

1. Úleva od stresu / tepelné ošetření: Jedná se pravděpodobně o nejdůležitější krok následného zpracování u nosných komponent AM.
   • Účel:
     • Snížení zbytkových napětí: Rychlé cykly ohřevu/chlazení při LPBF vytvářejí v dílu značné vnitřní pnutí. Tato napětí mohou způsobit deformace při vyjmutí z konstrukční desky, rozměrovou nestabilitu v průběhu času a potenciálně vést k předčasnému selhání. Odlehčení napětí (obvykle prováděné před odstraněním podpěr) tyto problémy zmírňuje.
     • Dosažení požadovaných mechanických vlastností: Hliníkové slitiny ve stavu, v jakém jsou vyrobeny, často nemají optimální pevnost a tažnost. Tepelné zpracování (konkrétně cykly srážecího kalení jako T6) rozpouští legující prvky v hliníkové matrici a následně je vysráží v podobě jemných částic, čímž výrazně zvyšuje pevnost, tvrdost a odolnost.
   • Typické cykly:
     • Úleva od stresu: Zahřívání na mírnou teplotu (např. 300 °C pro AlSi10Mg) po dobu několika hodin.
     • Teplota T6 (příklad):
       • Řešení Ošetření: Zahřátí na vysokou teplotu (~500-540 °C, pod teplotou tání) za účelem rozpuštění legujících prvků.
       • Kalení: Rychlé chlazení (vodou nebo polymerem) pro zachycení prvků v roztoku.
       • Umělé stárnutí: Zahříváním na nižší teplotu (např. 150-180 °C) po dobu několika hodin se vysráží zpevňující fáze (Mg₂Si pro AlSi10Mg; komplexní fáze pro A7075).
   • Důležitost: Je naprosto nezbytné, aby díly vyrobené z AlSi10Mg a zejména z vysokopevnostního materiálu A7075 dosáhly cílových vlastností a zajistily dlouhodobou funkčnost při cyklickém zatížení. Parametry procesu (čas, teplota) musí být přesně řízeny na základě konkrétní slitiny a požadovaných vlastností.
2. Vyjmutí dílu ze stavební desky & Vyjmutí podpěry:
   • Oddělení: Díly se obvykle vyřezávají z konstrukční desky pomocí elektroerozivního obrábění (EDM) nebo pásové pily.
   • Odstranění podpory: To může být pracné. Podpěry se odstraňují pomocí ručních nástrojů (kleště, štípačky), obráběním nebo někdy specializovanými vibračními/chemickými metodami.
   • Dopad designu: Jak je uvedeno v části DfAM, konstrukce pro snadný přístup k podpěrám a jejich demontáž je zásadní pro minimalizaci ruční práce a zamezení poškození povrchu dílu. Lze začlenit body pro vylomení.
3. CNC obrábění: Požaduje se dosažení přísných tolerancí a specifické povrchové úpravy kritických prvků.
   • Aplikace:
     • Obrábění styčných ploch pro přesnou montáž.
     • Vytváření závitů pro spojovací materiál.
     • Vyvrtávání otvorů pro ložiska, pouzdra nebo kulové klouby na přesný průměr a zaoblení.
     • Dosažení specifické rovinnosti nebo rovnoběžnosti montážních ploch.
     • Odstranění obráběcího materiálu, který byl záměrně ponechán ve fázi návrhu.
   • Úvaha: Vyžaduje přesné upnutí potenciálně složitého dílu AM. Tepelné zpracování T6, které se obvykle provádí dříve, činí hliník tvrdším a náročnějším na obrábění než v žíhaném stavu.
4. Povrchová úprava & Čištění: Zlepšuje estetiku, odolnost proti korozi a potenciálně i únavovou životnost.
   • Čištění: Odstranění zbytků prášku, zejména z vnitřních kanálků nebo složitých mřížkových struktur (může vyžadovat čištění stlačeným vzduchem nebo ultrazvukem).
   • Zpevňování povrchu: Bombardování povrchu malými kulovými médii (broky) vyvolává v povrchové vrstvě tlaková zbytková napětí. To je velmi účinné při zvyšování únavové životnosti, která je u součástí zavěšení vystavených stálému cyklickému zatížení kritická. Vytváří také rovnoměrnou matnou strukturu.
   • Třískové/vibrační dokončování: Vyhlazuje povrchy, odstraňuje drobné otřepy a dokáže zajistit konzistentní povrchovou úpravu.
   • Leštění: Pro estetické požadavky nebo specifické funkční povrchy vyžadující velmi nízkou drsnost.
   • Eloxování: Elektrochemický proces, který vytváří tvrdou ochrannou vrstvu oxidu hlinitého. Zlepšuje odolnost proti korozi a opotřebení a umožňuje barvení (často se používá pro náhradní díly). Je nezbytný pro zvýšení ochrany proti korozi slitin, jako je A7075.
   • Malování/lakování: Nanášení laků automobilové kvality nebo specializovaných nátěrů (např. práškové lakování) pro maximální ochranu životního prostředí a požadovaný estetický vzhled.
5. Inspekce & Kontrola kvality (QC): Ověření, zda hotový díl splňuje všechny specifikace.
   • Nedestruktivní zkoušení (NDT):
     • CT vyšetření (počítačová tomografie): Poskytuje detailní 3D vizualizaci vnitřní struktury, což umožňuje odhalit pórovitost, vměstky nebo vnitřní trhliny, aniž by došlo k destrukci dílu. Stále důležitější pro kritické součásti AM.
     • Dye Penetrant Inspection: Používá se k detekci trhlin porušujících povrch.
     • Ultrazvukové testování: Dokáže odhalit podpovrchové vady.
   • Rozměrové ověření: Použití souřadnicových měřicích strojů (CMM), 3D skenerů nebo tradičních metrologických nástrojů k potvrzení dodržení kritických rozměrů a tolerancí.
   • Zkoušky vlastností materiálů: Často zahrnuje testování reprezentativních vzorků vytištěných vedle hlavního dílu (nebo obětních částí) za účelem ověření pevnosti v tahu, tvrdosti a mikrostruktury po tepelném zpracování.

Pracovní postupy a výběr dodavatele: Řízení těchto různých kroků následného zpracování vyžaduje pečlivé plánování a často zahrnuje více specializovaných dodavatelů nebo primárního poskytovatele služeb následného zpracování kovů AM s komplexními možnostmi. Při výběru partnera AM pro EV závěsné komponenty by se manažeři nákupu měli informovat o jeho vlastních schopnostech následného zpracování a o jeho síti důvěryhodných partnerů, aby zajistili zefektivněný, kvalitou řízený pracovní postup od surového prášku po hotový, validovaný díl.

Běžné problémy při 3D tisku dílů zavěšení elektromobilů a strategie jejich řešení

Přestože aditivní výroba kovů nabízí obrovský potenciál pro komponenty zavěšení elektromobilů, není bez problémů. Pochopení těchto potenciálních problémů a zavedení účinných strategií pro jejich zmírnění je zásadní pro dosažení konzistentních a vysoce kvalitních výsledků vhodných pro náročné automobilové aplikace. Klíčem k překonání těchto překážek je spolupráce se zkušenými partnery, jako je společnost Met3dp, kteří rozumí nuancím procesu a materiálů.

1. Deformace a zkreslení:

• Výzva: Výrazné teplotní gradienty během procesu LPBF (tavení při teplotě > 600 °C, okolní prášek v blízkosti okolního prostředí) vytvářejí vnitřní pnutí. Při ochlazování mohou tato napětí způsobit deformaci, zkroucení nebo dokonce odtržení dílu od konstrukční desky, což vede k rozměrovým nepřesnostem nebo selhání konstrukce. To se projevuje zejména u velkých dílů nebo dílů s asymetrickou geometrií.
• Strategie zmírnění dopadů:
  • Simulace: Tepelně-mechanická simulace procesu může před tiskem předvídat oblasti náchylné k vysokému namáhání a deformaci a umožnit tak úpravy.
  • Optimalizovaná orientace: Výběr takové orientace sestavení, která minimalizuje velké rovné plochy rovnoběžné se sestavovací deskou a snižuje tepelné gradienty.
  • Robustní podpůrné struktury: Dobře navržené podpěry pevně ukotví díl k sestavovací desce, odolávají smršťovacím silám a pomáhají odvádět teplo. Softwarové nástroje mohou optimalizovat umístění a typ podpěr.
  • Řízení procesních parametrů: Jemné doladění parametrů laseru (výkon, rychlost, šrafování) může ovlivnit tepelnou historii a snížit akumulaci napětí. Pokročilé systémy nabízejí sledování v reálném čase.
  • Tepelné ošetření proti stresu: Pro uvolnění vnitřních pnutí je zásadní provést cyklus uvolnění napětí ihned po tisku, často ještě před vyjmutím dílu z konstrukční desky.

2. Pórovitost:

• Výzva: Přítomnost malých dutin nebo pórů v tištěném materiálu. Pórovitost může významně zhoršit mechanické vlastnosti, zejména únavovou pevnost a tažnost, takže je pro kritické závěsné součásti nepřijatelná. Póry mohou vznikat v důsledku plynu zachyceného v prášku nebo v bazénu taveniny (plynová pórovitost) nebo neúplného tavení/tavení mezi vrstvami nebo skenovacími stopami (nedostatečná pórovitost tavení).
• Strategie zmírnění dopadů:
  • Vysoce kvalitní kovový prášek: To je nejdůležitější. Použití prášku s vysokou sféricitou, dobrou tekutostí, nízkým obsahem vnitřního plynu a řízenou distribucí velikosti částic minimalizuje pórovitost plynu. Zaměření společnosti Met3dp’na pokročilé technologie rozprašování plynu a PREP přímo řeší tento problém a zajišťuje vysokou čistotu a hustotu prášků. Zásadní je nákup u renomovaného distributora kovových prášků.
  • Optimalizované parametry procesu: Zajištění dostatečné hustoty energie (výkon laseru, rychlost skenování, tloušťka vrstvy) pro úplné roztavení prášku a dosažení dobrého spojení mezi vrstvami. Správné proudění inertního plynu v konstrukční komoře odstraňuje vedlejší produkty zpracování.
  • Izostatické lisování za tepla (HIP): Krok následného zpracování zahrnující vysokou teplotu a vysoký izostatický tlak. HIP může účinně uzavřít vnitřní póry (plynové i netavící se), čímž se výrazně zlepší hustota a mechanické vlastnosti. Často se specifikuje pro kritické letecké a lékařské díly a stále častěji se zvažuje pro náročné automobilové AM komponenty.

3. Odstranění podpůrné konstrukce Obtížnost:

• Výzva: Ačkoli je to nezbytné, odstranění podpůrných konstrukcí může být obtížné a časově náročné, zejména u složitých vnitřních geometrií nebo choulostivých prvků. Procesy odstraňování mohou potenciálně poškodit povrch dílu nebo zanechat nežádoucí stopy (svědecké stopy).
• Strategie zmírnění dopadů:
  • DfAM: Navrhování dílů tak, aby byly pokud možno samonosné (úhly >45°), čímž se minimalizuje objem potřebných podpěr.
  • Přístupné podpory: Zajištění umístění podpěr na místech, která jsou po sestavení snadno dosažitelná nástroji nebo obráběním.
  • Optimalizovaný design podpory: Použití podpůrných konstrukcí s nižší hustotou, specializovanou geometrií (např. podpěry stromů) nebo navržených bodů pro odlomení, které usnadňují odstranění. Software AM nabízí různé strategie podpěr.
  • Vhodné techniky odstraňování: Použití správných nástrojů a technik (ruční lámání, obrábění, elektroerozivní obrábění) na základě typu podpěry a geometrie dílu.

4. Řízení zbytkového stresu:

• Výzva: I když je deformace během sestavování kontrolována, v dílu zůstávají zbytková napětí. Ta mohou ovlivnit dlouhodobou rozměrovou stabilitu, snížit únavovou životnost a zvýšit náchylnost k praskání, zejména u vysokopevnostních slitin, jako je A7075.
• Strategie zmírnění dopadů:
  • Povinné tepelné zpracování: Jak již bylo zmíněno, snížení napětí a vhodné tepelné zpracování stárnutím/temperací (např. T6) jsou zásadní nejen pro mechanické vlastnosti, ale také pro výrazné snížení zbytkových napětí na přijatelnou úroveň.
  • Podpora řízená simulací: Podpěry mohou být strategicky umístěny nejen proto, aby se zabránilo deformaci, ale také proto, aby pomohly zvládnout kumulaci napětí během stavby.
  • Vytápění stavebních desek: Některé stroje LPBF nabízejí ohřev stavebních desek, který může snížit tepelné gradienty a snížit úroveň zbytkového napětí, což je výhodné zejména u slitin citlivých na trhliny.

5. Ověřování vlastností materiálu & konzistence:

• Výzva: Zajištění, aby mechanické vlastnosti (pevnost, tažnost, únavová životnost) finálního vytištěného a následně zpracovaného dílu trvale splňovaly specifikace návrhu a požadavky automobilového průmyslu. Vlastnosti mohou být ovlivněny odchylkami šarží prášku, drobnými odchylkami procesních parametrů a důsledností následného zpracování.
• Strategie zmírnění dopadů:
  • Důsledná kontrola procesu: Zavedení přísné kontroly kvality v celém pracovním procesu, od kvalifikace prášku až po sledování parametrů tisku a validaci po zpracování. Přední poskytovatelé, jako je Met3dp, kladou důraz na spolehlivost a stabilitu procesů svých zařízení.
  • Certifikace materiálu: Používání certifikovaných kovové prášky se sledovatelným chemickým složením a vlastnostmi.
  • Dávkové testování: Tisk zkušebních kupónů vedle skutečných dílů pro každou sestavu nebo dávku a provádění destruktivních zkoušek (tahové zkoušky, zkoušky tvrdosti, metalografie) k ověření vlastností.
  • Nedestruktivní zkoušení (NDT): Využití metod, jako je CT skenování, k zajištění vnitřní integrity každé kritické části.
  • Standardizace: Dodržování zavedených průmyslových norem (ASTM, ISO, SAE) pro procesy AM, materiály, testování a kvalifikaci.

Řešení těchto problémů vyžaduje kombinaci pečlivého návrhu (DfAM), vysoce kvalitních materiálů, moderního a dobře udržovaného vybavení, přesně kontrolovaných procesů, důkladného následného zpracování a přísného zajištění kvality. To zdůrazňuje význam spolupráce se zkušeným poskytovatelem služeb v oblasti AM zpracování kovů nebo investice do robustních vlastních kapacit podporovaných renomovanými výrobci zařízení, jako jsou např Met3dp.

Jak vybrat správného poskytovatele služeb 3D tisku kovů nebo dodavatele zařízení pro komponenty pro elektromobily

Výběr správného partnera pro výrobu kritických součástí, jako jsou díly zavěšení elektromobilů, pomocí aditivní výroby kovů je stejně důležitý jako samotný návrh a výběr materiálu. Ať už hledáte servisní kancelář pro smluvní výrobu, nebo zvažujete investici do vlastního zařízení, kritéria hodnocení zůstávají náročná a odrážejí vysoké nároky na automobilové aplikace. Špatná volba může vést k nákladným zpožděním, nekvalitním dílům a potenciálním bezpečnostním rizikům. Pro manažery nákupu a vedoucí inženýry je zásadní důkladný proces prověřování.

Klíčová kritéria pro hodnocení dodavatelů AM kovů (servisní kanceláře a poskytovatelé zařízení):

1. Odbornost materiálu & amp; Dostupnost:
   • Specializace na slitiny: Má dodavatel prokazatelné a zdokumentované zkušenosti konkrétně s požadovanými hliníkovými slitinami (AlSi10Mg, A7075 nebo jiné)? Může poskytnout materiálové listy založené na jejich skutečných výsledcích tisku a tepelného zpracování?
   • Kvalita prášku & amp; Sourcing: Kde získávají kovové prášky? Provádí přísnou kontrolu kvality vstupních šarží prášků (chemie, distribuce velikosti částic, tekutost, morfologie)? Dodavatelé jako Met3dp, kteří vyrábějí vlastní vysoce kvalitní kovové prášky pomocí pokročilých technik, jako je plynová atomizace a PREP, nabízejí lepší kontrolu a sledovatelnost tohoto kritického vstupního materiálu. Hledejte dodavatele, kteří mohou zaručit konzistenci prášku, která je zásadní pro spolehlivé vlastnosti dílů - což je klíčový problém při jakémkoli zapojení do velkoobchodních služeb 3D tisku z kovu.
   • Rozsah materiálů: I když nyní potřebujete konkrétní slitiny, nabízí dodavatel širší portfolio, které naznačuje hluboké znalosti v oblasti materiálových věd a potenciál pro budoucí projekty?
2. Technologické schopnosti a vybavení:
   • Technologie tiskárny: Používají špičková zařízení (např. LPBF, SEBM) vhodná pro zvolený materiál a aplikaci?
   • Specifikace tiskárny: Vezměte v úvahu objem konstrukce (dokáže pojmout velikost vašeho dílu?), řízení výkonu laseru/ paprsku (ovlivňuje rychlost a rozlišení prvků), řízení inertní atmosféry a především možnosti monitorování v průběhu procesu (sledování bazénu taveniny, termální snímání), které zvyšují zajištění kvality. Společnost Met3dp se pyšní tiskárnami, které poskytují špičkový objem tisku, přesnost a spolehlivost.
   • Rozsah služeb: Pokud používáte servisní kancelář, nabízí komplexní řešení? To zahrnuje konzultace DfAM, tisk, následné zpracování (odlehčení napětí, tepelné zpracování, obrábění, dokončovací práce) a kontrolu kvality. Jedno kontaktní místo zjednodušuje zadávání zakázek a řízení projektů.
   • Software: Využívají pokročilý simulační software pro optimalizaci topologie a simulaci procesů?
3. Řízení kvality & Certifikace:
   • Systém řízení kvality (QMS): Je dodavatel certifikován podle uznávaných norem, jako jsou ISO 9001? To svědčí o závazku k důsledným procesům a kvalitě.
   • Odvětvové normy: Zatímco plná IATF 16949 certifikace (QMS pro automobilový průmysl) může být v současné době pro poskytovatele služeb čistě AM vzácná, informujte se o jejich povědomí, úrovni shody nebo plánu na její získání, zejména pokud se plánuje sériová výroba. Měli by přinejmenším prokázat robustní postupy sledovatelnosti, řízení procesů a dokumentace, které jsou v souladu s očekáváními automobilového průmyslu.
   • Řízení procesu: Jak sledují a kontrolují kritické parametry procesu? Jak zajišťují konzistenci mezi jednotlivými stavbami?
   • Sledovatelnost: Mohou zajistit úplnou sledovatelnost od dávky surového prášku až po hotový díl, včetně údajů o procesu a záznamů po zpracování? To je u kritických automobilových součástek neoddiskutovatelné.
4. Zkušenosti v oboru & Prokazatelné výsledky:
   • Zkušenosti v automobilovém průmyslu: Úspěšně dokončili projekty pro jiné zákazníky z automobilového průmyslu, zejména v oblasti elektromobilů nebo pro konstrukční aplikace/odpružení?
   • Případové studie & Reference: Mohou poskytnout relevantní případové studie nebo reference klientů, které prokazují jejich schopnosti s podobnými díly nebo materiály?
   • Podpora aplikačního inženýrství: Mají inženýry, kteří rozumí požadavkům automobilového průmyslu a mohou poskytnout smysluplnou podporu DfAM a pomoc při vývoji aplikací? Společnost Met3dp zdůrazňuje své desítky let trvající kolektivní odborné znalosti v oblasti AM kovů a vývoje aplikací.
5. Kapacita, škálovatelnost & Doba realizace:
   • Produkční kapacita: Mají dostatečnou kapacitu strojů, aby zvládli vaše potřeby při výrobě prototypů a případně je rozšířili na malosériovou výrobu? Jaká je jejich typická míra využití strojů?
   • Doba dodání: Mohou poskytnout realistické a spolehlivé odhady dodacích lhůt pro cenovou nabídku, tisk a následné zpracování? Jak zvládají plánování a případná úzká místa, zejména v řetězci následného zpracování? Pochopte jejich standardní a zrychlené možnosti.
   • Plán škálovatelnosti: Pokud předpokládáte zvýšení objemu výroby, poraďte se s nimi o jejich schopnosti a strategii rozšiřování výroby - přidávání strojů, kvalifikace dalších dodavatelů atd.
6. Technická podpora & Partnerský přístup:
   • Komunikace: Jsou vstřícné, transparentní a spolupracují?
   • Konzultace DfAM: Nabízejí proaktivní konstrukční poradenství pro optimalizaci dílů pro AM, snížení nákladů a zlepšení vyrobitelnosti?
   • Řešení problémů: Jak řeší neočekávané problémy nebo selhání sestavení? Dobrý partner spolupracuje při hledání řešení.
   • Dlouhodobý výhled: Mají zájem o budování strategického partnerství a ne jen o plnění transakčních zakázek? To je zásadní pro pokračující inovace a stabilitu dodavatelského řetězce.

Výběr dodavatelů zařízení (vlastní výroba):

Pokud uvažujete o zavedení technologie AM pro zpracování kovů ve vlastní režii, platí při hodnocení výrobců zařízení, jako je Met3dp, mnoho stejných kritérií:

• Spolehlivost a výkonnost stroje: Prokazatelná doba provozu, přesnost a konzistence.
• Schopnosti zpracování materiálu: Schopnost spolehlivě zpracovávat požadované slitiny (AlSi10Mg, A7075).
• Školení & Technická podpora: Komplexní školicí programy, pohotoví servisní technici, aplikační podpora.
• Zásobování práškem: Dostupnost kvalifikovaných, vysoce kvalitních prášků kompatibilních s jejich systémy. Vertikální integrace společnosti Met3dp (tiskárny a prášky) zde představuje významnou výhodu.
• Softwarový ekosystém: Uživatelsky přívětivý software pro přípravu sestavení, nástroje pro sledování procesů.
• Cesta k upgradu & Budoucí vývoj: Závazek výrobce k neustálému výzkumu a vývoji a modernizaci strojů.

Rady pro manažery veřejných zakázek:

• Jasně definujte požadavky: Poskytněte podrobné specifikace: Dodatečné informace: modely CAD, materiál, tolerance, povrchová úprava, požadované certifikáty, množství, dodací lhůty.
• Vyžádejte si vzorové díly: Požádejte potenciální dodavatele, aby vyrobili referenční díl nebo poskytli vzorky prokazující jejich kvalitu s konkrétní slitinou.
• Provádění auditů: Pokud je to možné, proveďte audity na místě (nebo důkladné virtuální audity), abyste posoudili jejich zařízení, procesy a systémy kvality.
• Zvažte celkové náklady na vlastnictví: Nezaměřujte se pouze na cenu za díl. Vezměte v úvahu podporu DfAM, zajištění kvality, spolehlivost a náklady na případné poruchy nebo zpoždění.
• Budování vztahů: Pevné vztahy s klíčovými dodavateli AM technologií pro kovy mohou zajistit přístup k inovacím a kapacitám, zejména na rychle se vyvíjejícím trhu.

Výběr správného partnera v oblasti AM pro kovy je nakonec strategickým rozhodnutím. Hledejte poskytovatele, kteří prokazují nejen technickou zdatnost, ale také hluboké porozumění požadavkům automobilového průmyslu, závazek ke kvalitě a přístup založený na spolupráci. Společnosti jako Met3dp, které nabízejí integrovaná řešení od pokročilých prášků po spolehlivé tiskové systémy a odbornou podporu, představují typ partnera potřebného k úspěšnému využití AM pro náročné aplikace, jako jsou komponenty zavěšení elektromobilů.

Analýza nákladových faktorů a doby realizace 3D tištěných dílů zavěšení elektromobilů

Přestože jsou výkonnostní výhody 3D tištěných komponentů zavěšení elektromobilů přesvědčivé, je pochopení souvisejících nákladů a dodacích lhůt klíčové pro přijímání informovaných obchodních rozhodnutí, zejména pro manažery nákupu a vedoucí projektů, kteří posuzují možnosti výroby. Aditivní výroba kovů má ve srovnání s tradičními metodami odlišnou strukturu nákladů, takže je více či méně konkurenceschopná v závislosti na faktorech, jako je složitost, objem a optimalizace konstrukce.

Rozdělení hnacích sil nákladů v kovovém AM (LPBF):

1. Náklady na materiál:
   • Cena prášku: Náklady na kilogram vybraného kovového prášku (např. AlSi10Mg je levnější než A7075 nebo titanové slitiny). Ceny se liší v závislosti na slitině, specifikacích kvality a objemu nákupu (u distributorů prášků mohou být uplatněny množstevní slevy).
   • Spotřebovaný materiál: Skutečný objem dílu určuje primární náklady na materiál.
   • Podpůrné struktury: Materiál použitý na podpěry zvyšuje náklady. Optimalizovaná konstrukce (DfAM) tento náklad minimalizuje.
   • Recyklace prášku/odpadu: Přestože lze velkou část nepoužitého prášku recyklovat, dochází ke ztrátám při manipulaci a prosévání a prášek se při vícenásobném použití znehodnocuje a nakonec je třeba ho vyměnit. To se na nákladech podílí jen zlomkem.
2. Čas stroje (amortizace & provoz):
   • Náklady na stroj: Systémy AM na zpracování kovů představují významnou kapitálovou investici. Tyto náklady se amortizují po dobu životnosti stroje a započítávají se do hodinové provozní sazby.
   • Doba výstavby: Hlavní hnací síla. To závisí na:
     • Část Objem: U větších dílů je to delší.
     • Část Výška: Přímo ovlivňuje počet vrstev.
     • Tloušťka vrstvy: Tenčí vrstvy zlepšují rozlišení, ale prodlužují dobu vytváření.
     • Výkon laseru & amp; Rychlost skenování: Rychlejší parametry zkracují čas, ale musí být vyváženy kvalitou.
     • Hnízdění: Tisk více dílů současně v jednom sestavení maximalizuje využití stroje a snižuje čas/náklady na jeden díl.
   • Spotřební materiál: Inertní plyn (argon/dusík), filtry, lopatky pro obnovení nátěru atd.
3. Náklady na pracovní sílu:
   • Nastavení: Příprava souboru pro sestavení, nakládání prášku, nastavení stroje.
   • Monitorování: Přestože je často automatizovaná, může být vyžadována určitá úroveň monitorování.
   • Rozbití/čištění: Odstranění nástavby, čištění dílu a stroje.
   • Následné zpracování: Značné množství práce je spojeno s odstraňováním podpěr, obráběním, dokončováním a kontrolou. U složitých dílů vyžadujících rozsáhlé dokončovací práce mohou tyto náklady často přesáhnout náklady na tisk.
4. Náklady na následné zpracování: Každý krok zvyšuje náklady:
   • Tepelné zpracování: Doba pece, spotřeba energie.
   • Odstranění podpory: Práce, nářadí, možnost mírného poškození/opravy dílů.
   • Obrábění: Čas na CNC stroji, programování, upínání, nástroje. Náklady do značné míry závisí na počtu prvků, které je třeba opracovat, a na požadované přesnosti.
   • Povrchová úprava: Kuličkování, bubnové leštění, leštění, eloxování, lakování - s každým z nich jsou spojeny náklady na vybavení, spotřební materiál a pracovní sílu.
   • Kontrola: NDT (CT skenování může být nákladné), programování CMM a provozní doba.
5. Náklady na inženýrskou činnost & Design:
   • DfAM &; Optimalizace: Čas, který inženýři stráví přepracováním návrhu dílu pro AM, optimalizací topologie a prováděním simulací. I když se jedná o počáteční investici, efektivní DfAM může později výrazně snížit náklady na materiál a čas tisku.
6. Quality Assurance & Kvalifikace: Náklady spojené s vývojem postupů, testováním šarží, dokumentací a případnou certifikací.

Faktory ovlivňující dobu realizace:

• Citace: Prvotní kontrola DfAM a vytvoření nabídky může trvat několik dní.
• Doba tisku: Od hodin pro malé díly až po několik dní pro velké, složité součásti zavěšení nebo vnořené sestavy.
• Dostupnost stroje: Zpoždění v plánování u poskytovatele služeb.
• Následné zpracování: To často představuje nejdelší část doby přípravy. Cykly tepelného zpracování trvají hodiny, obrábění závisí na složitosti a koordinace více externích dokončovacích kroků přidává značný čas. Zefektivněný pracovní postup s jedním poskytovatelem nabízejícím více služeb může tuto dobu zkrátit.
  • Typická doba realizace (prototyp): U jednoho složitého prototypu závěsu (např. stojanu), který vyžaduje tisk, tepelné zpracování a určité obrábění, je doba realizace následující 1-4 týdny jsou běžné a do značné míry závisí na výše uvedených faktorech.
• Množství: Tisk více dílů trvá déle, ale vnoření může zlepšit čas tisku na jeden díl. Doba následného zpracování často lineárně roste s množstvím.
• Doprava: Doba přepravy od dodavatele.

Nákladová efektivita vs. tradiční metody:

• Prototypy a nízký objem (~50-500 kusů): Kovový AM je často cenově velmi konkurenceschopný nebo dokonce levnější, protože eliminuje potřebu drahého nástrojového vybavení (formy/lisy). Vyšší náklady na jeden díl jsou kompenzovány tím, že se vyhnete velkým počátečním investicím do nástrojů.
• Vysoká složitost: U dílů se složitou geometrií, vnitřními kanály nebo topologicky optimalizovanými konstrukcemi, které je obtížné nebo nemožné odlévat/kovat/obrábět, může být AM nákladově efektivní i při mírně vyšších objemech, protože umožňuje konstrukce, které přinášejí významné výhody v oblasti výkonu nebo hmotnosti (kalkulace nákladů na základě hodnoty).
• Konsolidace částí: Pokud AM umožňuje spojit více dílů do jednoho, mohou úspory na montáži, spojovacím materiálu a zásobách vyvážit vyšší náklady na jednotlivé díly.
• Střední až velký objem (> ~ 500-1000+ jednotek): Tradiční metody, jako je odlévání a kování, se obvykle stanou nákladově efektivnějšími na jeden díl, jakmile se náklady na nástroje amortizují ve velkém množství.
• Bod zvratu: Přesný objem křížení závisí do značné míry na složitosti dílu, velikosti, materiálu a nákladech na tradiční nástroje. Pro každou konkrétní součást je třeba provést podrobnou analýzu nákladů.

Tipy pro zadávání veřejných zakázek & Odhad nákladů:

• Poskytněte úplné informace: Přesné nabídky vyžadují podrobné 3D modely CAD (ideálně nativní a STEP), specifikace materiálů, jasnou identifikaci kritických tolerancí a povrchů, požadavky na povrchovou úpravu, potřebné množství a požadovaný termín dodání.
• Využití DfAM: Spolupracujte s dodavateli včas, abyste optimalizovali návrh pro AM, minimalizovali podpěry, spotřebu materiálu a případně i potřeby následného zpracování.
• Zvažte dávkování: Objednání více různých dílů nebo o něco většího množství, které se tiskne společně (pokud je to možné), může někdy vést k lepší ceně za díl díky optimalizovanému využití stroje.
• Diskuse o možnostech následného zpracování: Porozumět nákladovým důsledkům různých úrovní povrchové úpravy. Je třeba opracovat všechny povrchy, nebo mohou některé zůstat v původním stavu?

Pochopení struktury nákladů a dynamiky doby realizace u technologie metal AM umožňuje realistické sestavení rozpočtu, plánování projektů a strategické rozhodování při zvažování této technologie pro komponenty zavěšení elektromobilů. Ačkoli se nejedná vždy o nejlevnější variantu, zejména při velkých objemech, její schopnost rychle dodávat složité, lehké a vysoce výkonné díly bez investic do nástrojů z ní činí mocný nástroj ve vývojovém arzenálu EV.

Často kladené otázky (FAQ)

Otázka 1: Jsou 3D tištěné hliníkové součásti zavěšení dostatečně pevné pro použití v automobilovém průmyslu?

A: Ano, pokud jsou správně navrženy, vyrobeny a zpracovány. Klíč spočívá ve výběru vhodné slitiny (například vysokopevnostní A7075 pro náročné díly nebo spolehlivé AlSi10Mg), využití principů návrhu pro aditivní výrobu (DfAM) včetně optimalizace topologie a simulace (FEA) pro zajištění strukturální integrity při zatížení, použití vysoce kvalitních kovových prášků (jako jsou ty vyráběné společností Met3dp), zajištění hustého tisku pomocí optimalizovaných procesních parametrů a provedení nezbytných kroků po zpracování, jako je tepelné zpracování T6, pro dosažení požadovaných mechanických vlastností (pevnost, únavová životnost, tažnost). Stejně jako u tradičně vyráběných součástí je zásadní důkladné testování a validace, které často vedle simulace zahrnují i fyzické zkoušky. Kovové díly AM splňující tato kritéria se používají v motoristickém sportu a stále častěji se dostávají do výklenkových a vysoce výkonných silničních vozidel.

Otázka 2: Jaké jsou náklady na 3D tištěné díly zavěšení v porovnání s litými nebo kovanými díly?

A: To do značné míry závisí na objemu a složitosti.

• Prototypy & Nízký objem (např. < 500 dílů): 3D tisk je často výrazně levnější, protože se vyhne extrémně vysokým počátečním nákladům na odlévání forem nebo kování zápustek (které se mohou vyšplhat na desítky či stovky tisíc dolarů).
• Velký objem (např. > 1000 dílů): Tradiční metody jsou obvykle nákladově efektivnější v přepočtu na jeden díl, protože náklady na nástroje se amortizují v průběhu mnoha jednotek.
• Složitost: U velmi složitých konstrukcí, které je obtížné nebo nemožné odlévat/kovat, nebo u dílů, které významně využívají odlehčení nebo konsolidaci dílů pomocí AM, může 3D tisk nabídnout lepší hodnotu i při mírných objemech díky zvýšení výkonu nebo úspoře při montáži. Pro konkrétní případy je třeba provést podrobnou analýzu nákladů, která porovná investice do nástrojů, náklady na jeden díl a potenciální přínosy (např. úsporu hmotnosti).

Otázka 3: Jaké certifikáty kvality bych měl hledat u dodavatele kovových AM dílů pro automobilový průmysl?

A: Hledejte dodavatele s robustním systémem řízení kvality (QMS).

• ISO 9001: Jedná se o základní certifikaci označující zavedené procesy kvality, dokumentaci a postupy neustálého zlepšování. Měla by být považována za minimální požadavek pro každý profesionální výrobní provoz.
• IATF 16949: Jedná se o specifickou normu QMS pro automobilový průmysl. Zatímco plná certifikace se může mezi specializovanými servisními kancelářemi AM teprve objevovat, dodavatelé prokazující povědomí o ní, soulad s jejími zásadami (např. důsledná kontrola procesů, sledovatelnost, řízení rizik – FMEA) nebo pokrok směrem ke shodě jsou vhodnější, zejména pro záměry sériové výroby.
• Certifikace materiálu: Ujistěte se, že dodavatel používá certifikované prášky a může poskytnout protokoly o zkouškách materiálu ověřující vlastnosti vytištěných a zpracovaných dílů.
• Sledovatelnost: Schopnost sledovat díly až ke konkrétním šaržím prášku a procesním datům je velmi důležitá.

Otázka 4: Lze stávající konstrukce součástí zavěšení přímo vytisknout na 3D tiskárně?

A: Ačkoli je to technicky možné, je to obecně nedoporučuje se a nevyužívá klíčových výhod AM. Návrhy vytvořené pro odlévání nebo obrábění často obsahují prvky (jako jsou úhly tahu nebo rovnoměrné tloušťky stěn), které jsou pro 3D tisk zbytečné nebo neoptimální. Jejich přímý tisk by mohl vést k těžším a dražším dílům, které vyžadují nadměrné podpůrné konstrukce. Aby se maximalizovaly výhody, jako je odlehčení a výkon, měly by být stávající návrhy přehodnoceny a optimalizovány s využitím principů návrhu pro aditivní výrobu (DfAM), což může zahrnovat optimalizaci topologie, mřížkové struktury a konsolidaci dílů.

Otázka 5: Jaká je typická doba realizace prototypu součásti zavěšení elektromobilu pomocí 3D tisku z kovu?

A: Dodací lhůty se mohou výrazně lišit v závislosti na velikosti dílu, složitosti, materiálu, požadovaném následném zpracování a nevyřízených objednávkách u dodavatelů. Nicméně u složitého prototypu, jako je např. stojan pro zavěšení elektromobilu, který vyžaduje tisk z hliníku (např. AlSi10Mg), tepelné zpracování, odstranění podpěr a některé kritické CNC obrábění, se typická doba dodání může pohybovat od 1 až 4 týdny. To je často podstatně rychlejší než měsíce, které by trvalo pořízení tradičních nástrojů a získání prvních dílů z procesů odlévání nebo kování, což podtrhuje výhodu AM&#8217 ve zrychlení vývojových cyklů. Vždy si u konkrétního dodavatele ověřte dobu realizace na základě vašich podrobných požadavků.

Závěr: Urychlení inovací v oblasti elektromobilů pomocí aditivní výroby kovů

Neustálá snaha o elektrifikaci v automobilovém průmyslu vyžaduje neustálé inovace, zejména v oblastech, které jsou rozhodující pro překonání omezení dojezdu a zlepšení dynamiky vozidel. Systémy zavěšení, které jsou klíčové pro výkon i účinnost, mohou z transformačních schopností aditivní výroby kovů nesmírně profitovat. Jak jsme již prozkoumali, s využitím pokročilých hliníkových slitin, jako je univerzální AlSi10Mg a vysoce pevná A7075, umožňuje AM výroba kovů vytvářet komponenty zavěšení elektromobilů, které jsou výrazně lehčí, strukturálně optimalizované a vyznačují se složitými geometriemi dříve nedosažitelnými tradičními metodami.

Výhody jsou jasné: snížení neodpružené hmotnosti se přímo promítá do lepších jízdních vlastností, vyššího jízdního komfortu a vyšší energetické účinnosti nebo dojezdu. Konsolidace dílů zjednodušuje montážní linky a zvyšuje spolehlivost. Rychlost AM usnadňuje rychlou tvorbu prototypů, což umožňuje inženýrům rychleji iterovat návrhy a urychlit celý proces vývoje vozidla. Přestože existují problémy týkající se DfAM, řízení procesů a následného zpracování, stále častěji se je daří překonávat díky pokročilému vybavení, vysoce kvalitním materiálům a prohlubujícím se odborným znalostem v rámci odvětví.

Úspěšná implementace technologie AM pro tyto kritické aplikace závisí na komplexním přístupu - na přijetí zásad DfAM od samého počátku, pečlivém výběru správných materiálů pro danou úlohu, pochopení nuancí výrobního procesu a pečlivém plánování nezbytného následného zpracování a validace. Zásadní je, že vyžaduje spolupráci se znalými a schopnými dodavateli nebo investice do osvědčených vlastních technologií.

Společnost Met3dp je v této oblasti lídrem a poskytuje komplexní řešení, která výrobcům automobilů umožňují plně využít potenciál technologie AM pro zpracování kovů. Díky špičkovým tiskárnám SEBM, které jsou známé svou přesností a spolehlivostí, pokročilým možnostem výroby kovových prášků zajišťujícím kvalitu materiálu a desítkám let společných zkušeností v oblasti aditivní výroby má společnost Met3dp ideální pozici pro podporu vývoje a výroby komponentů zavěšení elektromobilů nové generace.

Ať už jste inženýr, který se snaží posunout hranice lehké konstrukce, manažer nákupu, který hledá spolehlivé cesty pro nákup aditivní výroby, nebo výrobce OEM v automobilovém průmyslu, který se snaží integrovat špičkovou technologii do svých vozidel, technologie AM pro kovy nabízí přesvědčivou cestu vpřed. Doporučujeme vám prozkoumat, jak může tato technologie revolučně změnit váš přístup k návrhu a výrobě komponentů pro elektromobily.

Jste připraveni urychlit inovace v oblasti elektromobilů? Kontaktovat Met3dp a prodiskutovat s vámi požadavky na váš projekt a zjistit, jak vám naše pokročilá řešení aditivní výroby kovů mohou pomoci dosáhnout vašich cílů.