Подсилен с дисперсия алуминий, високоякостно горещовалцувана стомана, високоефективни пластмаси,
Повече ползи за потребителите и по-ниски разходи - това са целите на всяко разработване на продукт. Един от начините да се постигне това е намаляване на теглото на компонентите. Най-лесният начин, намалявайки количеството на използваните първични материали, основното предимство е очевидно: разходите за материали намаляват линейно с намаляването на теглото. Освен това има ефекти като по-ниски транспортни разходи, по-лесно боравене или повишено приемане от клиентите. В замяна могат да се очакват увеличени разходи за строителство, производство и евентуално осигуряване на качеството.
Ако съществуваща конструкция не може просто да бъде "отслабена" чрез промяна на геометрията, специалистите по материали са в търсене. В крайна сметка в много приложения е до голяма степен без значение кой материал е използван - резултатът под формата на изпълнение на изискванията и разходите е определящ. Различните фракции от Алуминиевите преработватели, представителите на пластмасовата индустрия и преработвателите на класическата стомана не се съревновават за по-доброто решение.Накрая, участват и групите материали магнезий, керамика и специални инженерни материали, както може да се види особено ясно в областта на подизпълнението на Hannover Messe (7-12 април 2003 г.) показва.
Алуминий още по-лек
Обикновено техническите специалисти и потребителите съвместяват понятията лекота и алуминий съвсем естествено. Конвенционалните алуминиеви материали могат да се използват за заместване на стомана или други "тежки" материали за много компоненти, например корпуси и свързващи елементи, със сравнително малко усилия по отношение на конструкцията и производството. Обикновено се използват процеси на пресоване и леене.
Фирми към статията
Но е още по-лесно без промяна на групата материали: порьозността е много нежелана характеристика на компонентите при леене. Те обаче могат да се използват и специално. След първите приложения на предимно алуминиеви пяни със затворени пори в автомобилната индустрия, металните пяни с отворени пори все повече се използват и в други индустрии.
По отношение на избора на сплав, геометрията, плътността и клетъчната структура, тези материали, обработени в модифициран процес на леене, могат да варират в широки граници. Освен това масивни компоненти могат да бъдат свързани в един глас. Това означава, че са налични няколко „регулиращи винта", за да се постигнат оптимално адаптирани параметри за компонентите. Плътността е намалена до десет процента от изходния материал. Независимо от това, триизмерните мрежови конструкции постигат висока якост.
Попитаха компетентните доставчици
Тъй като в тази област почти няма стандарти за представяне на параметри на материала като якост и удължение, потенциалните потребители трябва да се възползват от опита на съответните доставчици. Това се отнася не само за дизайна, но и за концепцията за компонентите. Поради новостта на процеса, дизайнът и по-нататъшната обработка до голяма степен ще се поемат от производителя.
Но резервите могат да бъдат извлечени и от материала алуминий по "традиционни" начини. Чрез комбиниране на различни прахообразни металургични производствени процеси и целенасочен контрол на сплавите, полуфабрикатите могат да получат специални свойства, които придават на компонентите иначе необичайни комбинации от технически данни.
Що се отнася до движещите се компоненти и възли, често става въпрос за намаляване на масата - желана е повишена динамика на системата. Отлепването на компоненти, които преди са били направени от стомана, обаче има своите подводни камъни: В зависимост от приложението се изискват специални параметри на материала, за които алуминиевите сплави обикновено не се очаква, но са от съществено значение за функционалността на цялостната система. Например, буталата за управление на хидравличните системи се произвеждат като струговани части, които се характеризират с изключителна твърдост и устойчивост на износване. Дори при непрекъсната употреба те могат да се справят без защитно покритие. Освен това в процеса на производство не са включени процеси на шлайфане или обезчистване. И разбира се тези бутала са значително по-леки от своите „конкуренти", изработени от стомана. Същото се отнася и за позициониращия плъзгач: Драстичното намаляване на теглото осигурява значително по-висока динамика и по-малко напрежение върху цялостната система сплавта за термично поведение, подобно на стоманения вариант.
Подсиленият с дисперсия алуминий предлага богат избор от възможности за постигане на определени комбинации от свойства. Твърдост, устойчивост на износване, ниско термично разширение и изключителна твърдост са само част от параметрите, върху които може да се повлияе. В правилната комбинация са възможни дори по-високи мощности, отколкото е възможно със стоманени компоненти - с разумни усилия: Ако гарантирате, че зъбните колела и корпусът имат висока устойчивост на топлина и износване, маслените помпи могат да бъдат изпълнени с много малки пролуки. Това позволява по-високо налягане и в резултат на това по-малък обем на помпата. За да се постигне такъв успех, е необходимо известно количество ноу-хау при подбора и обработката на материалите, за да може правилно да се включи в дизайна.
Различен вид лек метал
Магнезиевите сплави са дори по-леки от алуминия, поне като твърди алуминиеви материали. Серийните части, изработени от отливен магнезий, вече се използват серийно. Към днешна дата почти не се използват магнезиеви полуфабрикати. Поради своя интересен технологичен профил на свойствата, обаче, магнезиевият лист е нов строителен материал с висок потенциал за лека конструкция. Преди ограниченото използване на магнезиев лист има различни причини, включително проблеми с качеството и наличността на полуфабрикатите. От миналото обаче са известни голям брой взискателни структурни приложения за магнезиева ламарина от конструкцията на превозни средства и самолети.
Дори днес магнезиевият лист предлага най-добрите предпоставки за свръхлеките компоненти, подложени на сложни натоварвания с високи механични и повърхностни технологични изисквания. Това отваря нови области на приложение за тази група материали, които е трудно или невъзможно да се постигнат с конкурентни продукти, изработени от отлит магнезий. Точките на работния профил на магнезиевия лист, които представляват интерес за потребителя, се отнасят главно до специфичните за теглото свойства на якост и твърдост, особено при натоварвания при огъване и изкривяване. Това води до предимства на теглото на компонента съответно до 60% и 25% в сравнение със стоманата и алуминия.
И в тази област на олекотената конструкция автомобилната индустрия е най-силният „двигател“ и потребител на иновации. Поради това областите на приложение възникват първоначално във вътрешността на пътническите автомобили, с мащабни допълнителни части, но също така и структурни компоненти на корпуса на каросерията, в задвижващия механизъм (капак на цилиндровата глава, маслена тава) и също в Опитът от мащабно производство на магнезиева ламарина все още не е достатъчно изчерпателен.В тясно сътрудничество с производителя Salzgitter Magnesium Technologie, потенциални потребители като Volkswagen AG и университети, в момента процесите се тестват и подобряват в пилотни проекти.
В областта на тялото в бяло и други компоненти на удара, магнезиеви заварени конструкции, оптимизирани за тегло и тегло, изработени от ламаринени части, също ще бъдат използвани във връзка с екструдирани профили или леене под налягане. Същото се отнася и за тънкостенни, например лазерно заваряеми ламаринени профили от тръби, които са оформени чрез вътрешни операции за оформяне и огъване с високо налягане.
Тежките плочи с магнезий също могат да представляват интересна основа за свръхлеките структурни приложения за не-автомобилни приложения. Прототипът на панел за радиотелескоп вече е изработен от тежка магнезиева плоча. Тук оптимално се комбинират лека конструкция, твърдост и ниски допустими отклонения.
Класика в олекотената версия
Докато алуминият и все по-често и магнезият, естествено намаляват теглото на компонентите и групите, така да се каже, стоманените процесори имат две възможности да се конкурират за по-леките конструкции. трябва.
С опит, но преди всичко концентрирано използване на технологията, производителите и преработвателите на полуфабрикати поставят нови дизайни на диета. И тук един от най-големите потребители на стомана, автомобилната индустрия, е движещата сила. В момента се правят опити да се предприемат по-големи стъпки към олекотената конструкция с нови производствени, изчислителни и симулационни процеси. Проектът Atlas (Advanced Technologies for Lightweight Autobodies in Steel), сътрудничество между Salzgitter AG и Wilhelm Karmann GmbH, е изминал дълъг път. Идеята на този проект беше разработването на космическа рамкова структура с иновативни видове стомана и нови производствени и съединителни процеси.
Въз основа на потенциален анализ на структурите на космическата рамка е конструиран виртуален прототип. Освен това прототипите бяха интегрирани в серийни превозни средства и тествани. Използването на почти серийни производствени процеси за прототипиране, интензивни проучвания за присъединяване на технология до валидиране на свойствата на якост на умора и поведение при срив чрез тестове правят проекта повече от просто поредното проучване на леката конструкция.
Изборът на материали беше тясно координиран с производствения процес. Профилирането на ролки се оказа особено полезно за използването на структурни материали с висока якост. Тук са използвани материали с граници на добив над 700 MPa. От друга страна, в процеса на формоване, повишаването на границата на провлачване поради ефекта на втвърдяване на работата в процеса на формоване се използва целево и вече е взето предвид при симулацията. По този начин по-високи ефективни якости на компонентите могат да бъдат зададени и с отлично формиращи се видове стомана.
Както показват резултатите от проекта, твърдостта на тялото се увеличи. Теглото на разглежданата структура е намаляло с до 40 процента. По отношение на цялостното тяло това означава намаляване на теглото с почти 20 процента. Анализът на разходите за използването на новите технологии в серийното производство показва значителни предимства в разходите поради значителното намаляване на разходите за части. В комбинация с възможно намаляване на монтажните станции, по-сложните технологии за производство и свързване могат да бъдат повече от свръхкомпенсирани.
Този пример също така показва, че в сътрудничество на потребители, доставчици на материали, производствени специалисти, дизайнери и с помощта на съвременни методи за симулация, може да се извлече огромен потенциал дори от „класическата“ стомана за относително кратко време.
Пластмасите се представят добре
Пластмасовите специалисти не трябва да се крият зад металообработването на всички ивици. Нарастващото използване на високоефективни пластмаси, по-специално, отваря допълнителни възможности за намаляване на теглото на компонентите. Това ги поставя в конкуренция със стомана, алуминий и понякога дори стъкло. Използването на полиариламидни съединения от Solvey Advanced Polymers, Дюселдорф, позволява едновременно приложения с високи изисквания към външния вид на повърхността с високо механично напрежение. Досега това можеше да се постигне само чрез използване на различни комбинации от материали. Веднага щом полиариамидът достигне своите термични граници, полифталамидът е избраният материал - при условие, че се изискват високи механични натоварвания в широк температурен диапазон. Топлоустойчивостта му достига до 300 градуса по Целзий. Могат да се постигнат и комбинации от компонентни характеристики като висока температура, устойчивост на хидролиза и стерилизация, които преди това не бяха възможни.
Лесно неразбрани
Ако телефонът се изплъзне от бюрото, защото само леко дърпате кабела на слушалката, очевидно обектът на леката конструкция е разбран погрешно. Като правило става въпрос за намаляване на тежестите по технически или икономически причини. Производителите на превозни средства се фокусират върху намаляването на разхода на гориво и увеличаването на ефективността при шофиране. Що се отнася до движещите се части, машинните инженери се стремят към подобрена динамика, плавно поведение при движение и други цели.
Подобно на други дългосрочни развития в основните сектори на клиенти в индустрията на доставчици, тенденцията не е нова, но винаги носи изненадващи решения. Това сбито показва, че оптималните решения рядко могат да бъдат намерени ad hoc, но че непрекъснато се развиват нови възможности в продължителни процеси. В взаимодействието на основните изследователи, специалисти по материали, дизайнери, преработватели, специалисти за повърхностни обработки от всякакъв вид, много други специалисти - и разбира се потребителите - желания и визии се превръщат в пазарни продукти.
Тези, които възприемат с лекота подобни тенденции, трудно ще понасят в бъдеще. Meinolf Droege