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轻型、防碰撞,这款铝合金3D打印材料或将满足汽车零部件批量生产

2020-3-24 11:20 230 0 来自: 3D科学谷
简介
【汽车轻量化在线】根据SmarTech的预测,铝合金占金属3D打印中所有金属粉末的消耗量(按体积计算)从2014年的5.1%逐渐提高到2026年的11.7%左右,铝合金在汽车行业的10年复合增长率在51.2 %。在汽车制造领域,铝合金 ...


【汽车轻量化在线】根据SmarTech的预测,铝合金占金属3D打印中所有金属粉末的消耗量(按体积计算)从2014年的5.1%逐渐提高到2026年的11.7%左右,铝合金在汽车行业的10年复合增长率在51.2 %。

在汽车制造领域,铝合金是实现轻量化的主力军,著名咨询公司达科国际公布的研究数据表明,欧洲汽车平均用铝量自1990年已经翻了三倍,由50kg增长到目前的151kg,并将在2025年增长至196kg。

轻量化并不仅仅是要求减重,而是要做到车辆的性能、安全、成本和重量四者之间的平衡。 汽车铝合金零部件制造的要求包括满足碰撞性能,在不同情况下的有效性等。但当前的铝合金增材制造工艺设计,主要是可以制造具有高抗性但并非高韧性的材料,而高断裂延伸率对于满足汽车碰撞时的性能要求尤其重要。

德国汽车领域的工程企业EDAG联合材料、科研、增材制造、仿真领域的八家合作伙伴,正在开发一款具有更高强度和更高的断裂延伸率的轻型防撞3D打印铝合金材料。

Part_Auto_DEAG用轻型防撞铝合金材料3D打印的汽车零件。来源:EDAG

block 不仅仅是轻量化

在过去三年中,EDAG与合作伙伴研究了包括粉末制造、仿真模拟、零件开发在内的完整铝合金增材制造工艺链。

在八家合作伙伴中,Fraunhofer研究所( IAPT)、GE 增材制造(GE Additive)开展的工作是基于粉末床激光熔化(LBM)技术进行这种新型铝合金材料的增材制造工艺开发。Fraunhofer研究所( ITWM)对增材制造过程中材料快速冷却进行了仿真模拟。汽车制造商梅赛德斯·奔驰和EDAG在仿真企业Altair的支持下,开展了性能仿真。

以上一些列围绕着新型铝合金材料增材制造工艺链的研究,目标是实现轻量化汽车零部件的批量生产。EDAG 与项目合作伙伴在实验阶段,研究了不同的合金材料,最能够满足实现目标需求的材料已在不同的激光熔化3D打印系统上进行了测试。

根据EDAG,合金的独特之处在于它的多功能性,单一合金可以创造出广泛的性能,这些特性可以通过下游热处理工艺灵活地调节。EDAG 根据确定的材料参数生成材料图,并使用Altair OptiStruct软件进行结构优化,减少等幂部件的重量,以及考虑增材制造过程中的要求。

EDAG 选择了多种汽车零部件进行优化,结果表明,动态高负荷的轮架和轮拱区域中具有高刚度要求的复杂组件也能够实现有效的减重。其中部分组件减重达30%,超出了预期。由于这些零部件的制造方式是金属3D打印技术,可以灵活满足批量定制生产,因此这些组件均可以根据不同车辆的负载水平要求进行设计。

新型铝合金研发合伙伙伴对这一铝合金材料给出了积极的肯定,该材料将在几个月后上市,商标为 CustAlloy®。EDAG表示,CustAlloy®在强度、延展性、防腐蚀性等方面满足汽车行业的要求,并将成为一款适合汽车轻量化、防碰撞零部件批量生产的3D打印材料。EDAG 针对这款材料开发的增材制造工艺和经过实践检验的仿真模拟方法,都是帮助用户使用这款材料进行零部件批量生产的有效工具。


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