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弗劳恩霍夫研究人员优化3D打印方法 将汽车金属部件的成本降低50%/重量减轻35%

汽车 盖世汽车网    2022-01-25 16:34

盖世汽车讯 人们普遍认为,利用3D打印方法生产较大系列汽车部件是不经济的。据外媒报道,德国研究机构Fraunhofer IAPT的研究人员成功打印出一种车门铰链,比同类铣削产品要轻35%,同时成本降低50%,从根本上改变了这种看法。

 

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(图片来源:Fraunhofer IAPT)

 

弗劳恩霍夫增材制造技术研究所(Fraunhofer IAPT)开展了一个重新设计项目,以跑车车门铰链为例,逐步确定影响部件成本的因素。

为了实现这些惊人的优势,首先,弗劳恩霍夫的研究人员利用其3D Spark软件(一种由人工智能驱动的部件数据库分析工具)来确定最适合增材制造的部件。然后,尝试优化每个步骤的成本结构,例如通过优化方向,充分减少所需的支撑结构数量,同时最大限度增加可安装在构建平台上的部件数量。与未优化增材制造工艺相比,由此确定的部件方向可节省15%的成本。

在下一步中,对铰链臂结构进行有针对性优化。利用增材制造的优势之一,可以实现全新的部件几何形状。这为部件提供了基本形状,其中只包含模拟力流所需的材料。总的来说,这将门铰链臂的重量减少了35%。由于减少了材料需求和缩短打印时间,与未实现结构优化的3D打印方式相比,成本又降低了20%。

然后,该团队通过减少支撑,进一步减少质量、加工时间和后处理,从而将成本又降低了10%。由于使用了一种新粉末,将成本再降低10%。

调整AM工艺参数,可提供降低成本的其他方法。例如,在打印过程中增加层厚度、优化工艺参数以及改变激光束轮廓,可明显减少构建时间。该团队指出,“尽管这会导致部件质量略有下降(但仍优于铸造部件),但可使打印成本进一步降低15%。通过嵌套优化机器利用率,如有必要,在构建区域进行堆叠,可进一步节省10%的成本。”

总体而言,新部件的成本比未经优化的直接3D打印部件要低80%。其中45%来自支撑和定向,其余则来自材料和工艺优化。

Fraunhofer IAPT证明了将增材制造成本降至目前的1/5是可行的。同时,通过减轻重量和改进光学系统,提高了车辆的技术性能。最重要的是,与传统铣削工艺相比,这使制造用于跑车门的小系列铰链臂的成本降低了50%。因此,增材制造不仅在技术性能方面优于铣削工艺,而且可明显提高成本效益。

据称这项关于系统性降低AM部件成本的研究结果,可广泛应用于汽车部件。IAPT提到,该增材制造技术可应用于多达5000个单元部件的更大系列。

【以上内容转自“盖世汽车”,不代表本网站观点。 如需转载请取得盖世汽车网许可,如有侵权请联系删除。】

 

责任编辑: 4161HSS

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