Otomotivin Hafifleştirilmesi İçin Prototip Malzemeleri ve Süreçleri

Malzeme seçimi, araçları daha hafif yapmak için anahtar faktördür. İşte hızlı, tamamen işlevsel prototipler için katkıda bulunan en iyi seçeneklere hızlı bir bakış.

Otomobil endüstrisindeki herkes birkaç kilo atmanın yollarını aramaktadır. Bunu gerçekleştirmek için sayısız malzeme seçenekleri bulunmaktadır. Sorun şu ki, en iyi seçimleri nasıl yapabilir ve bunları hızlı bir şekilde test edebilirsiniz? Günümüzde mevcut tasarım ve modelleme yazılım araçları, ürün geliştirme sürecinin ilk aşamalarında gerçekten büyük bir nimettir. Ancak, tasarım varsayımlarını kanıtlamak için fiziksel, fonksiyonel prototiplere hala ihtiyaç vardır. Bunun da hızlı olması gerekmektedir.

Çoğu durumda, web sitesine sağlam bir model yükleyebilir ve ertesi gün tam anlamıyla bir model elde edebilirsiniz. Sadece malzeme değil; ayrıca 3D baskı, CNC işleme ve enjeksiyonlu kalıplama gibi üretim işlemlerini de uygulamaktadırlar. Daha hafif parçalara nasıl daha hızlı ulaşabileceğiniz konusunda bazı ipuçları yazının devamındadır.

Çelik Yerine Magnezyum

Herhangi bir hafifletme projesine başlamadan önce hatırlanması gereken şey, küçük adımlarla başlamaktır. Her bileşenden gramajların eksiltilmesi belirgin şekilde daha hafif bir otomobil yapmanıza yardımcı olur. İşin püf noktası, maliyet ve görev gereksinimlerini karşılayan ürünler geliştirmek, ancak ağırlığı azaltmak için alternatif malzemeler ve akıllı tasarımlar kullanmaktır. Neyse ki, tasarımcılar ve mühendisler için, bugünün prototip malzemeleri dizisi ve gelişmiş üretim teknolojileri; yinelemeli, hatta paralel yollu tasarım testleri için yeni fırsatlar yaratmaktadır.

Magnezyum başlamak için iyi bir malzemedir. Metreküp başına yaklaşık 48 Kg yoğunluğa sahip magnezyum, tüm yapısal metallerin en hafifidir ve en yüksek dayanım / ağırlık oranına sahiptir. Otomotiv, havacılık, tıp ve elektronik endüstrilerinde kanıtlanmış bir sicile sahiptir ve yakıt depolarından dişli kutularına kadar her şeyde kullanılır. Örneğin, BMW 2005 yılında N52 altı silindirli yağ karteri ve silindir kapakları için magnezyum kullanmaya başlamıştır.

Magnezyum rutin olarak çeşitli prototip parçalar içerisinde öğütülmüş olarak eklenir. Magnezyum, kendisinden sonra gelene hafifletme malzemesi olan alüminyuma kıyasla, kilogram başına daha pahalıdır, ancak bu maliyet deltası magnezyumun yüzde 33 hafif ağırlığı ve karşılaştırılabilir gücü ile bir miktar telafi edilir. Ayrıca, kolay işlenir, ancak oksijen bakımından zengin ortamlarda yanıcı olabileceğinden ince talaşların ve metal parçacıklarının kontrolüne biraz özen gösterilmesi gerekir.

Metal Yerine Plastik

Magnezyum ve alüminyum, hafifletme projelerinde çeliğe mükemmel alternatiflerdir, ancak termoplastik ve termoset malzemeler de sağlam alternatifler olabilir. Metal parçaları değiştirmek için cam, metal veya seramik dolgulu polimerlerin yanı sıra sıvı silikon kauçuk (LSR) gibi geniş bir seçim iyonu da kullanılabilir, böylece dayanıklılığı arttırırken ürün maliyeti ve ağırlığı da azalır. En iyi alternatiflerden bazıları şunlardır:

Polipropilen, otomotiv içlerinde, akü kasalarında, tekne gövdelerinde, protezlerde ve tokluk ve hafiflik gerektiren diğer ürünlerde yaygın olarak kullanılan esnek, yorulmaya dayanıklı bir termoplastik ailesidir. Düşük sıcaklıklarda bile üstün dayanım / ağırlık oranları ve iyi darbe dayanımı sağlarlar.

Polietilen, polipropilene benzer mekanik özelliklere sahiptir, ancak daha katıdır ve bükülmeye karşı daha fazla direnç sağlar. Düşük maliyeti ve göreceli olarak yüksek mukavemeti nedeniyle, polietilen bir torpido gözünün içi için veya belki de soğuk hava giriş malzemeleri için çok uygundur.

ABS, olağanüstü darbe dayanımı ve tokluğu olan başka bir termoplastiktir. Pano süslemesinde kullanılan metallere, elektronik muhafazalara, jant kapaklarına ve diğer otomotiv uygulamalarına hafifletici bir alternatiftir. Enjeksiyonla kalıplanmış ABS, alev geciktirici veya anti-statik kalitedeki renklerde mevcuttur. Krom kaplama ABS, jant kapağı, ızgara ve çamurluk fişeklerinde kullanılır.

Metal parçaların yerini almak için cam, metal veya seramik dolgulu polimer ve sıvı silikon kauçuk (LSR) gibi geniş bir seçim yelpazesi kullanılabilir.

Metal parçaların yerini almak için cam, metal veya seramik dolgulu polimer ve sıvı silikon kauçuk (LSR) gibi geniş bir seçim yelpazesi kullanılabilir.

Polikarbonat, ağırlık veya kırılma endişesi nedeniyle camın uygun olmadığı, ısıl şekillendirilmiş parçalar için sıklıkla kullanılan şeffaf bir malzemedir. Çarpma direncinde 250 kat daha iyi ancak normal cam ağırlığının yarısı kadardır, bu yüzden “kurşun geçirmez cam” ve uçak pencereleri aslında polikarbonattan veya biraz daha esnek kuzeni akrilikten yapılmıştır. Bu materyali fonksiyonel prototipler için yüzde 10 cam dolgulu polikarbonat ile basar. Yüksek dereceli uygulamalar için başka bir sınıf kullanılabilir. İşleme ve enjeksiyonla kalıplama için benzer derecelerde polikarbonat mevcuttur.

Naylon Zincir dişlileri, fan kanatları, dişliler, mandallar, manifoldlar ve yatak yüzeyleri için mükemmel bir adaydır. Ayrıca, yüzde 15 çelik ve yüzde 40 alüminyum ile çok hafiftir. Protolabs, işleme veya enjeksiyon kalıplamadan önce prototiplerin fonksiyonel testi için kullanılabilecek birkaç mühendislik dereceli naylonun seçici lazer sinterlemesi (SLS) seçeneğini sunar. Bunlardan biri, hortum ve tel klipslerde, yıkama sıvısı kapaklarında ve diğer otomobil bileşenlerinde kullanılan esnek menteşe tasarımları için iyi çalışan bir malzeme olan Naylon 11’dir.

Daha yaygın olarak Delrin ticari ismi ile bilinen Acetal, işlenmiş prototipler için güvenilir bir malzemedir. Bir dizi endüstriyel ve tüketici ürünündeki hassas metal parçaların yerini almak için yeterince güçlü ve katıdır ve düzenli olarak kullanılır.

Sıvı silikon kauçuk (LSR), birçok kalıplama uygulaması için çok yönlü bir malzemedir. Sertleştiğinde, LSR güçlü ve esnek bir hale gelir ve contalar, lensler, konektörler ve mükemmel termal, kimyasal ve elektriksel direnç gerektiren diğer parçalar için uygundur. Kablo demetleri, panel düğmeleri, buji yuvaları — bunlar LSR’nin modern araçlarda bulunabileceği yerlerden sadece birkaçıdır.

Sıvı Silikon Kauçuk (LSR) Yüksek Dayanımlıdır Ancak Esnektir


Sıvı Silikon Kauçuk (LSR) Yüksek Dayanımlıdır Ancak Esnektir

 Bahsetmeye değer yeni bir malzeme ise, Shore A 40 (silgi gibi yumuşak) ile Shore D 80 (bir bowling topu gibi sert) arasında değişen sertlik seviyelerinde kalıplanabilen eşsiz bir polimer olan CoolPoly’dir. Normalde alüminyumdan yapılan soğutucuların, aydınlatma örtülerinin ve diğer termal olarak iletken parçaların yerine kullanılmıştır.

İşleme, Kalıplama veya Katmanlı İmalat?

İyi bir başlangıç noktası olarak, hangi malzemelerin her bir üretim işlemine en iyi uyum sağladığını anlamak olduğu söylenebilir. İşlenmiş veya kalıplanmış bir prototip almak için haftalar süren eski günler çoktan geride kaldı ve iyi bir planla, daha önce belirtilen her malzemeden yapılan bir günde üretilen bir prototipi elde edebilirsiniz.

Magnezyum parçaları için bir başka seçenek, tiksomolding olarak bilinen bir enjeksiyonlu kalıplama şeklidir. Burada, magnezyum besleme stoğunun çipleri bir kalıp presinin haznesine yüklenir. Daha sonra, magnezyum yükünü yarı katı bir duruma getirerek, bunun üzerine bir kalıp boşluğuna vurulduktan sonra, ısı ve çalkalama uygulanır. Sonuç, tamamen işlevsel magnezyum bileşenlerinin düşük hacimlerde “işlenerek üretilen” parçaların maliyetinin bir kısmına üretebilmesidir. Thixomolding, esasen magnezyumun erime noktasının çok azında çalışan “soğuk” bir işlemdir. Bu nedenle, döküm parçalara kıyasla daha az büzülme ve çözgüye sahiptir ve thixomolded parçaların mekanik özellikleri genellikle daha iyidir.

T

Tiksomolding işlemi için ham madde.

Katmanlı İmalat Süreçleri

3B baskı mükemmel bir prototipleme alternatifi sunar çünkü katı modelden parçaya geçmek çok kolaydır. Dahası, 3D baskı çeşitli malzemelerle çalışmak konusunda çok daha gelişti ve gelişmesi sürmektedir.

Stereolitografi, tüm 3B baskı teknolojilerinin atasıdır. Üç ana grupta dokuz polimer sınıfından parçaları basmak için kullanır: ABS, polikarbonat ve polipropilen. Bu malzemelerin plastikleri taklit ettiğini ve fonksiyonel ürün kullanımı için derecelendirilmediğini not etmek önemlidir. Kalıp dökümüne yönelik ürünlerin biçimini ve uygunluğunu test etmek için, çok hafif, ancak bazı durumlarda metalleri sıkıştırmak için yeterince güçlü olan nikel kaplı, seramik dolgulu bir katkı maddesi olan SLArmor’u birçok hafifletme uygulamaları için kullanmaktadır.

Seçici lazer sinterlemesi (Selective Laser Sintering – SLS), her bir parça katmanını çizmek için bir lazer kullanır. Parça özellikleri SL tarafından üretilenlere göre biraz daha az doğrudur, ancak yine de fonksiyonel testler için oldukça iyidir. Plastik malzemelerden cam dolgulu naylon, büyük ölçüde düşük maliyeti ve tokluğu nedeniyle, otomotiv üreticileri için en popüler malzemelerden biridir.

Doğrudan metal lazer sinterleme (DMLS), 20 mikron kadar ince metal tozu katmanlarını eritir ve  aksi halde üretilmesi imkânsız olan karmaşık, yüzde 98’i yoğun parça şekilleri oluşturmak için kullanılır. +/- 0.003 inç toleransları ve ek 0.001 inç / inç değerleri ile oldukça hassastır, genellikle iyi tasarlanmış parçalarda elde edilir.

DMLS alüminyum ve titanyum ile çalışır, bu nedenle hafif parçaların üretimi için bariz bir rakiptir, ancak 316L ve 17-4 PH paslanmaz çelik, kobalt krom alaşımı ve Inconel ile kullanılabilir. DMLS, içi boş metal parçaları ve ayrıca ultra-ince duvarları ve örümcek ağı benzeri kafesleri olan parçaları imal edebilir. Çok parçalı montajların tek bir sinterlenmiş komponentte birleştirilmesini sağlar.

Eğer sizde kendi kompozit tasarımlarınızı yapmak isterseniz Türkiye’nin en büyük kompozit malzeme tedarikçisi ve SaerTex Türkiye Distribütörü Tila Kompozit’le irtibata geçebilirsiniz.

https://www.tila.co/kopyasi-products
https://www.tila.co/egitimler
https://www.tila.co/danismanlik
https://www.polyesterciyiz.biz/

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir