Dự án bản lề nắp ca-pô trọng lượng nhẹ nhằm sản xuất bản lề xe ô tô bằng phương pháp in 3D kim loại (sản xuất bồi đắp kim loại) với mục tiêu giảm trọng lượng và tích hợp chức năng bảo vệ người đi bộ. Dự án được hợp tác giữa EDAG Engineering GmbH, Trung tâm Sản xuất bồi đắp Voestalpine, và Simufact Engineering GmbH. Mục tiêu của dự án là tái thiết kế bản lề để đạt được trọng lượng nhẹ và tăng cường tính an toàn chỉ trong một bộ phận duy nhất.
Sản xuất bản lề phương pháp truyền thống
Vật liệu và máy móc
Trong phương pháp sản xuất truyền thống, bản lề được sản xuất bằng nhôm và sử dụng các máy móc sản xuất thông thường.
Đặc điểm sản xuất
Trọng lượng của các bộ phận được sản xuất theo phương pháp truyền thống thường nặng hơn, dẫn đến lượng khí thải carbon lớn hơn. Các bộ phận phải được lắp ráp từ nhiều chi tiết nhỏ (khoảng 40 chi tiết), làm tăng chi phí lắp ráp và công cụ. Hơn nữa, việc thêm các chức năng mới vào sản phẩm mà không làm giảm chất lượng hoặc tăng chi phí là điều không thể.
(Bên trái là bản lề in 3D kim loại và bên phải là bản lề truyền thống)
In 3D kim loại bản lề với máy SLM 280
Vật liệu và máy móc
Trong phương pháp sản xuất bồi đắp kim loại, bản lề được sản xuất bằng hợp kim Nickel IN718 và sử dụng máy SLM® 280 Twin.
(Máy SLM®280 2.0)
Xem thêm tại: Các dòng máy in 3D kim loại SLM phổ biến hiện nay
Đặc điểm sản xuất
In 3D kim loại giúp giảm trọng lượng của các bộ phận xuống khoảng 50%. Số lượng các chi tiết trong bộ phận giảm từ khoảng 40 xuống còn 2, làm giảm đáng kể chi phí xử lý hậu kỳ. Phương pháp này cũng cho phép thiết kế phức tạp mà không tăng chi phí, đồng thời tối ưu hóa cấu trúc để đạt được ưu thế về trọng lượng.
Xem thêm: ĐỘT PHÁ TRONG IN 3D KIM LOẠI: SLM SOLUTIONS VÀ PORSCHE CHẾ TẠO VỎ HỘP
Chức năng bảo vệ người đi bộ của bản lề in 3D kim loại
Thiết kế hấp thụ lực tác động
Bản lề có thể được thiết kế để biến dạng theo cách kiểm soát khi va chạm xảy ra. Sự biến dạng này hấp thụ một phần năng lượng va chạm, giảm lực tác động truyền đến người đi bộ. Với việc sử dụng hợp kim Nickel IN718 và công nghệ sản xuất bồi đắp, bản lề có thể được tối ưu hóa về mặt cấu trúc để đạt được khả năng hấp thụ lực tốt nhất.
Tích hợp hệ thống an toàn.
Bản lề in 3D LightHinge+ sử dụng cơ cấu động học phức tạp kết hợp cấu trúc tối ưu hoá tích hơp với hệ thống tự bung được chế tạo riêng. Hệ thống này được kích hoạt tương tự như túi khí, Mục tiêu của nó là tự bung bản lề lên để nâng nắp capo nhằm bảo vệ người đi bộ trong trường hợp xảy ra va chạm.
Công nghệ mô phỏng và bù trừ biến dạng
Sử dụng phần mềm mô phỏng như Simufact Additive, các kỹ sư có thể dự đoán và tối ưu hóa biến dạng của bản lề trong quá trình in để giảm số lần thử nghiệm. Một chức năng đặc biệt khác của Simufact Additive là bù trừ biến dạng chủ động, sự biến dạng của bản lề trong quá trình in được dự đoán và phần mềm sẽ tự động điều chỉnh lại hình học của mẫu in để bù trừ cho sự biến dạng sẽ gặp trong quá trình in và cho ra bản thiết kế mới đã được tối ưu . Điều này giúp giảm tối đa độ lệch hình học của bản lề sau khi in so với thiết kế đề ra.
Vật liệu cải tiến
Hợp kim Nickel IN718 có đặc tính cơ học ưu việt, bao gồm độ bền cao và khả năng chịu đựng tốt hơn dưới các điều kiện va chạm so với nhôm. Điều này làm tăng hiệu quả của bản lề trong việc hấp thụ lực tác động và giảm thiểu tổn thương cho người đi bộ.
Quá trình phát triển và tối ưu hóa
Tái thiết kế cho in 3D kim loại
Các kỹ sư của EDAG đã tái thiết kế hệ thống bản lề để phù hợp với phương pháp in 3D kim loại. Họ đã áp dụng các nguyên tắc sinh học để xác định yêu cầu vật liệu tối thiểu và đạt được ưu thế về trọng lượng khoảng 50%.
Tối ưu hóa cấu trúc hình học
Trung tâm Sản xuất bồi đắp Voestalpine đã hợp tác tối ưu hóa cấu trúc hỗ trợ. Dr. Eric Klemp đã tính toán các yêu cầu vật liệu tối thiểu của bản lề.
Mô phỏng và quản lý biến dạng
Phần mềm mô phỏng Simufact Additive đã được sử dụng để dự đoán và quản lý biến dạng và ứng suất dư. Các đối tác đã dựa trên mô phỏng này để biến dạng âm hình học của bộ phận nhằm giảm thiểu sai lệch hình dạng của các bản lề sau khi in so với hình học mục tiêu.
Kết quả dự án
Dự án đã thành công trong việc sử dụng thực tế công nghệ in 3D kim loại trong sản xuất ô tô. Trung tâm Sản xuất bồi đắp Voestalpine đã báo cáo sản xuất tiết kiệm tài nguyên và kinh tế với ít công việc hậu kỳ. Bản lề LightHinge+ đạt được sự giảm trọng lượng tối ưu và tích hợp chức năng bảo vệ người đi bộ, sản xuất không cần công cụ và ít cần phải gia công lại.
Tại sao nên sử dụng máy in SLM 280 để cải tiến các bộ phận ô tô?
Máy in SLM 280 là một trong những công nghệ sản xuất bồi đắp tiên tiến nhất hiện nay. Máy in này sử dụng kỹ thuật nóng chảy Bột Hợp kim Nickel (Selective Laser Melting) để tạo ra các bộ phận kim loại với độ chính xác cao và cấu trúc phức tạp. Đặc biệt, SLM 280 có khả năng in với các vật liệu siêu hợp kim như IN718, đem lại độ bền và khả năng chịu nhiệt vượt trội.
Lợi ích của việc sử dụng SLM 280 trong sản xuất bộ phận ô tô:
Giảm trọng lượng: In 3D kim loại giúp giảm trọng lượng của các bộ phận xuống khoảng 50% so với phương pháp truyền thống, nhờ vào khả năng tối ưu hóa cấu trúc và sử dụng vật liệu nhẹ nhưng bền.
Tối ưu hóa cấu trúc và thiết kế: Công nghệ SLM cho phép tạo ra các thiết kế phức tạp và tối ưu hóa cấu trúc bằng các nguyên tắc sinh học, điều này không thể thực hiện được với các phương pháp sản xuất truyền thống.
Giảm số lượng chi tiết: Số lượng các chi tiết trong bộ phận giảm từ khoảng 40 xuống còn 2, làm giảm đáng kể chi phí lắp ráp và công cụ.
Tiết kiệm chi phí xử lý hậu kỳ: Với SLM 280, chi phí xử lý hậu kỳ có thể được giảm đáng kể, nhờ vào khả năng tạo ra các bộ phận với độ chính xác cao và ít cần phải gia công lại.
Nguồn: Project LightHinge+ demonstrates practical potential of Additive Manufacturing (metal-am.com)
Vinnotek hiện đang là nhà phân phối chính thức của SLM Solutions tại Việt Nam. Chúng tôi cung cấp các dòng máy in 3D kim loại SLM phù hợp với nhu cầu sử dụng và yêu cầu của từng doanh nghiệp trong các lĩnh vực.
Hãy liên hệ với chúng tôi để có thể đưa quy trình sản xuất của quý doanh nghiệp lên một tầm cao mới!
THÔNG TIN LIÊN HỆ:
☎Số điện thoại: (+84)905300382
📩Email: sales@vinnotek.com
💻Website: https://vinnotek.com/
⚡LinkedIn: https://tinyurl.com/VINNOTEKlinkedin
⚡Facebook: https://tinyurl.com/VINNOTEK
