Ako strmene z titánovej zliatiny menia tvar materiálov, výkon celého vozidla a výrobné technológie?

V dlhotrvajúcom vývoji automobilového priemyslu neboli brzdové strmene nikdy tým najpútavejším komponentom. Zasunuté v nábojoch kolies ticho odolávajú enormnému zaťaženiu a teplotným šokom tisícok stupňov Celzia pri každom použití bŕzd. Predsa brzdový strmeň vyrobený zTitánová zliatina triedy 5a vyrobené prostredníctvom aditívnej výroby ďaleko presahujú rámec toho, že sú iba náhradným dielom. Funguje ako malý hranol, ktorý láme základné transformácie prebiehajúce súčasne v troch dimenziách: veda o materiáloch, automobilový priemysel a pokročilá výroba.

 

 

1. Minulé aplikácie

Zliatiny titánu boli nasadené prevažne v leteckom a kozmickom priemysle, vyznačujúce sa vysokou špecifickou pevnosťou, silnou odolnosťou proti únave a nízkou tepelnou vodivosťou. Kvôli ťažkostiam so spracovaním a vysokým nákladom boli len zriedka používané v automobiloch pre masový trh, pričom ich použitie bolo obmedzené len v špičkových superautách a pretekárskych vozidlách.

 

2. Nedostatky strmeňov z hliníkových zliatin

Strmene z hliníkovej zliatiny sa spoliehajú na zvýšenú hrúbku na zaistenie tuhosti. Pri intenzívnom brzdení sa teplo ľahko prenáša do brzdovej kvapaliny, čo spôsobuje tepelné slabnutie a zhoršuje brzdnú stabilitu.

3.Výhody strmeňov z titánovej zliatiny

Takmer o 40 % ľahší ako náprotivky z hliníkovej zliatiny pri rovnakej pevnosti

Nízka tepelná vodivosť bráni prenosu tepla do brzdovej kvapaliny a zmierňuje tepelné vyblednutie bŕzd

Vynikajúca odolnosť proti korózii a starnutiu; menej náchylné na hrdzavenie v daždi, snehu a slanej hmle, s pomalšou degradáciou výkonu

 

4. Zmena myslenia v oblasti výskumu a vývoja

• Prerušiť priame prijímanie vzorcov z titánových zliatin na úrovni letectva
• Vyviňte prášok z titánovej zliatiny špecifický pre automobilový priemysel prispôsobený pre 3D tlač, aby ste minimalizovali chyby a plytvanie materiálom
• Posun od „materiálov prispôsobujúcich sa produktom“ smerom k spätnému prispôsobeniu materiálov na základe požiadaviek na produkt, čím sa pripravuje cesta pre civilné použitie špeciálnych kovov

 

 

1. Kontext odvetvia

Elektrické vozidlá sú vybavené ťažkými batériami, vďaka čomu je neodpružená hmota hlavnou prekážkou výkonu. Zníženie neodpruženej hmoty o jeden kilogram prináša oveľa väčšie výhody ako zníženie rovnakej hmotnosti z karosérie vozidla – a strmene z titánovej zliatiny dokonale vyhovujú tejto požiadavke na elektrické vozidlá.

 

2.Hodnota odľahčenia neodpruženej hmoty

Znižuje zaťaženie odpruženia, zlepšuje kontakt pneumatík s povrchom vozovky a poskytuje ostrejšie riadenie, ako aj lineárny, konzistentný pocit z brzdového pedálu

Znižuje spotrebu energie a predlžuje dojazd

Spĺňa extrémne požiadavky na brzdnú silu a tepelnú odolnosť pri vysokom krútiacom momente vysokovýkonných elektrických vozidiel

 

3. Rozšírené aplikačné scenáre

Lietajúce autá a nízkopodlažné nosiče vyžadujú extrémne odľahčenie, vysokú spoľahlivosť a odolnosť voči striedavému zaťaženiu. Posuvné strmene z titánovej zliatiny prešli validáciou a poskytujú riešenia komponentov pre trojrozmernú mobilitu.

 

4. Zmena logiky priemyselnej súťaže

Konkurencia sa presúva od surového výkonu motora ku komplexným systémovým inžinierskym schopnostiam pre materiálové systémy na úrovni vozidiel. Budúca automobilová súťaž bude systémová súťaž integrujúca materiály, konštrukčný dizajn a tepelné riadenie.

 

 

1. Nevýhody konvenčnej subtraktívnej výroby (kovanie / CNC obrábanie)

Prebytočná surovina sa odstráni, čo vedie k vysokej strate materiálu z titánovej zliatiny a viacstupňovým pracovným tokom

Komplexné vnútorné olejové kanáliky a bionické porézne mriežkové štruktúry je ťažké vyrobiť

 

2. Silné stránky výroby aditív SLM (Selective Laser Melting).

• Titánový prášok je tavený po vrstvách laserom a konsolidovaný ako jeden kus podľa topologických simulačných modelov
• Oslobodené od obmedzení vyplývajúcich z rezných nástrojov, foriem a požiadaviek na vyberanie z formy. Optimalizácia založená na simulácii zachováva materiál pre zóny nesúce napätie a zároveň vyhĺbi nenamáhané oblasti mriežkovými štruktúrami, čím sa zachová tuhosť pri znížení hmotnosti
• Vnútorné olejové galérie a rozhrania sú integrované do jednej zostavy, počet rezných dielov a znižuje chyby pri montáži a potenciálne miesta zlyhania
• Rýchla iterácia prototypu; malosériové prispôsobenie zabraňuje vysokým nákladom na otvorenie formy a skracuje cykly výskumu a vývoja

 

3.Existujúce výzvy

Ceny titánového prášku, rýchlosť tlače, konzistencia medzi jednotlivými dávkami a pracovné postupy následného spracovania bránia hromadnej výrobe vo veľkom meradle.

 

4.Industriálny plán a výhľad

• Počnúc ako špecializované komponenty pre superautá s obmedzeným počtom sérií, náklady sa budú postupne znižovať, aby sa postupne začali používať vo vysokovýkonných osobných vozidlách pre masový trh. Pokročilá výroba bude zahŕňať pracovné toky poháňané simuláciou, v prvom rade dizajnom podporované aditívnou výrobou – kde sa dizajn rovná výrobe.
• Strmene z titánových zliatin stelesňujú konvergenciu troch otáčok: špeciálne kovy sa presúvajú do dopravy s prispôsobenou schopnosťou hromadnej výroby; elektrifikácia a trojrozmerná mobilita tlačia na odľahčenie neodpruženej hmoty, zdvíhanie komponentov bŕzd na kľúčové prvky výkonu vozidla; aditívna výroba transformuje výrobu premenou vysoko optimalizovaných zložitých štruktúr na fyzické časti.
• Dnes zostávajú špičkovými špecializovanými komponentmi, avšak technologické prelomy často pochádzajú z jednobodových inovácií. Podobne ako brzdové doštičky z oceľových zliatin kedysi spôsobili revolúciu v automobilovej bezpečnosti, strmene z titánovej zliatiny predznamenávajú automobilový priemysel novej generácie. Budúca výroba automobilov bude hlboko integrovať materiály, inžinierstvo kompletných vozidiel a digitálnu výrobu – a tento malý komponent náboja kolies slúži ako okno do budúcnosti tohto odvetvia.

 

 

Ruihang, ako priamy výrobca titánových produktov, dodáva titánové produkty optimálnej kvality pre vašu výrobu presných komponentov. Reagujeme do 24 hodín, ponúkame spoľahlivé produkty najvyššej kvality a plnú popredajnú podporu pre vašu úplnú spokojnosť. Ak chcete získať ďalšie podrobnosti o tyčiach z titánovej zliatiny triedy 5, neváhajte nás kontaktovať prostredníctvom e-mailu: Sam.Rui@bjrh-titanium.com