Điều gì làm cho khuôn đúc xe năng lượng mới trở nên khác biệt và chúng thúc đẩy quá trình sản xuất xe điện phát triển như thế nào?

Sự mở rộng nhanh chóng trên toàn cầu của các phương tiện sử dụng năng lượng mới đã đặt khuôn đúc khuôn vào vị trí trung tâm của một trong những thách thức công nghệ đòi hỏi khắt khe nhất trong ngành sản xuất. Khuôn đúc xe năng lượng mới là hệ thống công cụ được thiết kế có mục đích để sản xuất các bộ phận kết cấu nhôm và magie lớn, phức tạp, nhẹ mà khuôn ô tô thông thường không thể cung cấp một cách đáng tin cậy ở quy mô, độ chính xác hoặc tính nhất quán của chu trình cần thiết. Từ vỏ pin và vỏ động cơ đến các khung cấu trúc tích hợp được sản xuất thông qua gigacasting, những khuôn này xác định cả mức trần chất lượng và tính kinh tế sản xuất của quá trình sản xuất xe điện hiện đại.

Hướng dẫn này xem xét những điểm khác biệt giữa khuôn đúc NEV với dụng cụ ô tô thông thường, các bộ phận cụ thể mà chúng sản xuất, vật liệu và nguyên tắc kỹ thuật chi phối thiết kế của chúng, những thách thức khiến chúng đòi hỏi khắt khe về mặt kỹ thuật và các xu hướng định hình sự phát triển của chúng khi khối lượng sản xuất xe điện tiếp tục tăng trên toàn thế giới.

Tại sao phương tiện sử dụng năng lượng mới lại tạo ra những yêu cầu về khuôn đúc độc đáo?

Xe sử dụng động cơ đốt trong và xe sử dụng năng lượng mới có chung nhiều phương pháp sản xuất kết cấu, nhưng nhu cầu cụ thể về hệ thống truyền động điện, hệ thống pin và kiến ​​trúc nền tảng nhẹ đã đẩy khuôn đúc khuôn vào lĩnh vực đòi hỏi khắt khe hơn đáng kể so với công cụ ô tô truyền thống.

Sự khác biệt cốt lõi bắt đầu từ độ phức tạp và kích thước của bộ phận. Các thành phần cấu trúc NEV thường lớn hơn, thành mỏng hơn và phức tạp hơn về mặt hình học so với các thành phần ICE tương đương. Khay pin dành cho xe sedan điện cỡ trung có thể dài hơn một mét với độ dày thành từ 2,5 đến 4 mm trên một hình học bên trong rất phức tạp kết hợp các kênh làm mát, các trùm lắp và các gân tăng cứng tích hợp. Việc sản xuất bộ phận này một cách nhất quán trong khuôn đúc đòi hỏi độ chính xác kỹ thuật vượt xa hầu hết các ứng dụng đúc ô tô truyền thống.

Giảm cân là một động lực khác. Bởi vì khối lượng pin đã tăng thêm 300 đến 600 kg cho một chiếc NEV so với một chiếc xe ICE tương đương, nên mỗi kg được tiết kiệm trong cấu trúc xe sẽ trực tiếp mở rộng phạm vi lái xe. Đúc khuôn nhôm cho phép các bộ phận kết cấu nhẹ hơn từ 30 đến 50% so với khuôn thép tương đương , khiến nó trở thành phương pháp sản xuất chủ đạo cho các bộ phận kết cấu NEV. Áp lực trọng lượng này đẩy các nhà thiết kế khuôn hướng tới những bức tường mỏng hơn và hình học phức tạp hơn đòi hỏi kỹ thuật khuôn cực kỳ chính xác để lấp đầy một cách nhất quán mà không có khuyết tật.

Thử thách tích hợp quản lý nhiệt

Nhiều thành phần cấu trúc NEV tích hợp chức năng quản lý nhiệt trực tiếp vào cấu trúc đúc của chúng. Các khay pin thường tích hợp các kênh làm mát đúc sẵn giúp lưu thông chất lỏng để điều chỉnh nhiệt độ pin trong quá trình sạc và vận hành. Vỏ động cơ tích hợp áo làm mát. Các tính năng nhiệt tích hợp này yêu cầu khuôn có hệ thống lõi cực kỳ chính xác có thể duy trì độ chính xác về kích thước qua hàng triệu chu kỳ đúc mà không khiến lõi bị dịch chuyển, cong vênh hoặc bị xói mòn theo những cách có thể ảnh hưởng đến tính toàn vẹn bịt kín của đường dẫn chất làm mát.

Hậu quả của kênh làm mát bị lỗi trong khay ắc quy nghiêm trọng hơn nhiều so với lỗi đúc mỹ phẩm trong bộ phận trang trí của ô tô. Rò rỉ chất làm mát vào bộ pin tạo ra nguy cơ an toàn thảm khốc, có nghĩa là các yêu cầu về dung sai và tiêu chuẩn chất lượng đối với các bộ phận nhiệt tích hợp này nghiêm ngặt hơn đáng kể so với hầu hết các vật đúc ô tô thông thường.

Các thành phần NEV chính được sản xuất bằng khuôn đúc

Khuôn đúc xe năng lượng mới sản xuất một loạt các thành phần cấu trúc, hệ thống truyền động và quản lý nhiệt. Việc hiểu các bộ phận cụ thể đang được sản xuất và các yêu cầu chức năng của chúng sẽ cung cấp bối cảnh để hiểu lý do tại sao những thách thức về kỹ thuật khuôn lại quan trọng đến vậy.

Vỏ và khay đựng pin

Vỏ pin được cho là ứng dụng đúc khuôn NEV quan trọng và đòi hỏi khắt khe nhất. Nó phải cung cấp độ cứng cấu trúc để bảo vệ các tế bào khỏi va đập và biến dạng, kết hợp hình học kênh làm mát chính xác để quản lý nhiệt, duy trì độ chính xác về kích thước trên tất cả các bề mặt gắn và làm kín tế bào, đồng thời đạt được tất cả những điều này trong một bộ phận có thể nặng từ 15 đến 40 kg và có kích thước dài nhất trên một mét.

Khuôn khay pin là một trong những công cụ đúc khuôn lớn nhất và phức tạp nhất trong sản xuất. Chúng hoạt động trên các máy đúc khuôn có lực kẹp từ 3.500 đến 6.000 tấn và yêu cầu hệ thống cổng và đường dẫn cực kỳ phức tạp để đảm bảo lấp đầy hoàn toàn, đồng đều các hình học bên trong phức tạp ở tốc độ phun cao cần thiết để lấp đầy các bức tường mỏng trước khi nhôm đông đặc.

Vỏ động cơ điện

Vỏ động cơ điện cho NEV thường là vật đúc bằng nhôm hình trụ hoặc gần hình trụ phải cung cấp hình dạng lỗ khoan chính xác để lắp ổ trục, tích hợp áo nước để làm mát động cơ và duy trì dung sai chặt chẽ trên tất cả các bề mặt tiếp xúc nơi động cơ lắp ráp với hộp số và các bộ phận biến tần. Dung sai độ tròn và độ trụ trên các lỗ vỏ động cơ rất quan trọng đối với tuổi thọ ổ trục và hiệu suất của động cơ, đòi hỏi các thiết kế khuôn kiểm soát độ biến dạng nhiệt trong và sau khi đúc với độ chính xác đặc biệt.

Vỏ biến tần và điện tử công suất

Vỏ biến tần bảo vệ và làm mát các thiết bị điện tử công suất chuyển đổi nguồn pin DC thành dòng điện động cơ AC. Các thành phần này yêu cầu đặc tính che chắn điện từ tuyệt vời, kiểm soát kích thước chính xác để lắp linh kiện điện tử và cấu trúc tản nhiệt tích hợp hoặc đường dẫn chất làm mát để quản lý lượng nhiệt đáng kể do thiết bị điện tử công suất tạo ra ở mức dòng điện cao. Khuôn đúc cho vỏ biến tần phải tạo ra các bức tường rất mỏng, ổn định về kích thước với các đặc điểm bên trong phức tạp và bề mặt bên trong nhẵn để không giữ nhiệt.

Các thành phần kết cấu tích hợp thông qua Gigacasting

Sự phát triển mang tính biến đổi nhất trong lĩnh vực đúc khuôn NEV là gigacasting, sản xuất các bộ phận kết cấu tích hợp rất lớn thay thế các cụm lắp ráp trước đây được làm từ hàng chục khuôn dập và vật đúc riêng lẻ được hàn lại với nhau. Tesla đã đi tiên phong trong phương pháp này với việc đúc gầm gầm phía sau và đã mở rộng nó sang các cấu trúc tích hợp phía trước và phía sau. Những vật đúc đơn chiếc này có thể thay thế các cụm từ 70 đến 100 bộ phận riêng lẻ, giảm nhân công lắp ráp tới 40% và trọng lượng kết cấu từ 10 đến 20% so với các cụm hàn tương đương.

Khuôn Gigacasting là công cụ đúc khuôn lớn nhất từng được chế tạo để sản xuất ô tô. Họ vận hành trên các máy có lực kẹp từ 6.000 đến 16.000 tấn và phải sản xuất các bộ phận có diện tích dự kiến ​​vượt quá 1,5 mét vuông. Sự phức tạp về mặt kỹ thuật của những công cụ này về mặt cổng, thông gió, làm mát và đẩy ra là chưa từng có trong lịch sử dụng cụ ô tô.

Vật liệu khuôn và vai trò của chúng trong hiệu suất đúc khuôn NEV

Việc lựa chọn vật liệu khuôn là một trong những quyết định quan trọng nhất trong thiết kế công cụ đúc khuôn NEV. Vật liệu khuôn phải chịu được ứng suất cơ học và nhiệt cực cao khi đúc khuôn nhôm áp suất cao trong khi vẫn duy trì sự ổn định về kích thước và tính toàn vẹn bề mặt trong suốt quá trình sản xuất có thể đạt tới hàng trăm nghìn chu kỳ.

Thép công cụ gia công nóng: Nền tảng của việc xây dựng khuôn mẫu NEV

Thép công cụ gia công nóng là vật liệu tiêu chuẩn cho các khoang và lõi khuôn đúc. Các loại được sử dụng rộng rãi nhất trong các ứng dụng đúc khuôn NEV bao gồm:

• H13 (1.2344): Thép gia công nóng chuẩn cho đúc nhôm. H13 cung cấp sự kết hợp tuyệt vời giữa độ cứng nóng, khả năng chống mỏi nhiệt và độ dẻo dai. Nó được sử dụng để chèn khoang, lõi và rãnh trượt trong phần lớn các dụng cụ đúc khuôn NEV.
• H11 (1.2343): Độ dẻo dai cao hơn H13 với độ cứng nóng thấp hơn một chút. Được ưu tiên cho các phần khuôn lớn hơn trong đó khả năng chống sốc nhiệt được ưu tiên hơn độ cứng bề mặt.
• Các biến thể H13 cao cấp (SKD61, 8407 Supreme, Dievar): Các loại thép độc quyền từ các nhà sản xuất thép công cụ lớn mang lại tính đẳng hướng, độ sạch và khả năng chống mỏi nhiệt được cải thiện so với H13 tiêu chuẩn. Chúng ngày càng được chỉ định cụ thể cho các bộ phận NEV chu kỳ cao trong đó tuổi thọ dụng cụ kéo dài là rất quan trọng đối với kinh tế sản xuất.
• Maraging thép: Được sử dụng cho các thành phần khuôn chịu ứng suất cao cụ thể như lõi và chốt mỏng, nơi cần có sự kết hợp giữa độ bền rất cao và độ dẻo dai tốt. Đắt hơn H13 nhưng mang lại tuổi thọ cao hơn ở những vị trí có yêu cầu khắt khe.

Xử lý bề mặt giúp kéo dài tuổi thọ khuôn

Chu kỳ nhiệt cực độ xảy ra trong quá trình đúc khuôn nhôm gây ra sự xuống cấp bề mặt ngày càng tăng thông qua việc kiểm tra nhiệt, ăn mòn và hàn. Các phương pháp xử lý bề mặt được áp dụng cho khoang khuôn và bề mặt lõi giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ dụng cụ và duy trì chất lượng bề mặt:

• Thấm nitơ: Khuếch tán nitơ vào lớp bề mặt của thép, tạo ra vỏ cứng chống xói mòn và kiểm tra nhiệt. Thấm nitơ khí và thấm nitơ plasma đều được sử dụng cho khuôn đúc NEV, với thấm nitơ plasma mang lại khả năng kiểm soát độ sâu vỏ chính xác hơn.
• Lớp phủ PVD: Các lớp phủ lắng đọng hơi vật lý như TiAlN, CrN và AlCrN cung cấp các lớp bề mặt cứng, ma sát thấp, chống lại sự hàn và xói mòn nhôm. Lớp phủ PVD đặc biệt hiệu quả ở các khu vực cổng và vùng dòng chảy tốc độ cao, nơi xói mòn nghiêm trọng nhất.
• Lớp phủ phun nhiệt HVOF: Lớp phủ phun nhiên liệu oxy tốc độ cao bằng cacbua vonfram hoặc vật liệu cứng tương tự được áp dụng cho các vùng có độ mài mòn cao cụ thể để mang lại khả năng chống xói mòn đặc biệt ở những khu vực mà phương pháp xử lý bề mặt thông thường không đủ.

Những thách thức kỹ thuật thiết kế quan trọng trong khuôn đúc NEV

Kỹ thuật chế tạo khuôn đúc xe năng lượng mới liên quan đến việc giải quyết một loạt các thách thức liên kết với nhau mà tất cả phải được giải quyết đồng thời trong thiết kế khuôn. Thất bại trong bất kỳ lĩnh vực nào đều dẫn đến các vấn đề về chất lượng, tuổi thọ của dụng cụ bị rút ngắn hoặc sản xuất kém hiệu quả.

Quản lý nhiệt của khuôn

Khuôn đúc cho thành phần cấu trúc NEV trải qua chu kỳ nhiệt từ khoảng 200 đến 250 độ C ở bề mặt khoang trong quá trình phun kim loại đến 180 đến 200 độ C trong quá trình làm mát, lặp lại với mỗi chu kỳ đúc. Trải qua hàng trăm nghìn chu kỳ, sự mỏi nhiệt này là nguyên nhân chính dẫn đến việc kiểm tra nhiệt và suy thoái bề mặt khoang đúc.

Các kênh làm mát phù hợp, được gia công hoặc sản xuất bổ sung để đi theo đường viền của bề mặt khoang ở khoảng cách cố định nhất quán, hiện là tiêu chuẩn trong khuôn đúc NEV hiệu suất cao. Các kênh làm mát phù hợp mang lại khả năng trích nhiệt đồng đều và hiệu quả hơn đáng kể so với các mạch làm mát khoan thẳng thông thường. Các nghiên cứu đã chứng minh rằng làm mát phù hợp có thể giảm thời gian chu kỳ từ 15 đến 30% và giảm chênh lệch nhiệt độ trên bề mặt khoang từ 40 đến 60% so với làm mát thông thường, trực tiếp làm giảm thiệt hại do mỏi nhiệt và kéo dài tuổi thọ khuôn.

Sản xuất bồi đắp, đặc biệt là nấu chảy bột thép công cụ bằng laser có chọn lọc, đã cho phép sản xuất các hạt dao làm mát phù hợp phức tạp với hình dạng rãnh bên trong mà phương pháp gia công thông thường không thể tạo ra được. Công nghệ này đã trở thành yếu tố quan trọng giúp làm mát hiệu suất cao trong khuôn đúc NEV.

Thiết kế hệ thống Gating và Runner

Hệ thống cổng kiểm soát cách nhôm nóng chảy đi vào khoang khuôn và thiết kế của nó có ảnh hưởng sâu sắc đến chất lượng bộ phận, mức độ xốp và khả năng lấp đầy các phần mỏng, phức tạp mà không cần tắt nguội hoặc chạy sai. Các thành phần cấu trúc NEV có độ dày thành từ 2,5 đến 3,5 mm và diện tích nhô ra lớn đặt ra những thách thức cực lớn trong thiết kế cổng vì nhôm phải lấp đầy toàn bộ khoang trước khi nó bắt đầu đông cứng.

Vận tốc cổng, diện tích cổng và vị trí cổng phải được tối ưu hóa đồng thời. Tốc độ cổng quá cao sẽ tạo ra sự hỗn loạn cuốn theo không khí và màng oxit, gây ra độ xốp. Vận tốc quá thấp dẫn đến quá trình đông đặc sớm và tắt nguội. Vận tốc cổng điển hình để đúc khuôn nhôm là 30 đến 50 mét mỗi giây và để đạt được điều này trên một bộ phận có hình dạng lớn, phức tạp đòi hỏi phải mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán cẩn thận trong quá trình thiết kế khuôn để xác minh rằng mặt trước dòng chảy hoạt động như dự định.

Hệ thống chân không và thông gió

Không khí và khí bị mắc kẹt trong khoang khuôn trong quá trình phun kim loại là nguồn tạo ra độ xốp chính trong khuôn đúc nhôm. Đối với các thành phần cấu trúc NEV nơi độ xốp ảnh hưởng đến cả tính toàn vẹn cơ học và độ kín áp suất của các kênh làm mát tích hợp, việc kiểm soát khí bị mắc kẹt là rất quan trọng.

Hệ thống đúc khuôn chân không giúp sơ tán khoang khuôn xuống dưới 50 milibar trước và trong khi phun là phương pháp tiêu chuẩn cho các bộ phận kết cấu NEV có tính toàn vẹn cao. Các hệ thống này yêu cầu các kênh chân không được gia công chính xác, van chân không hoạt động nhanh và hệ thống đệm kín khuôn để duy trì tính toàn vẹn chân không tại dây chuyền phân khuôn và xung quanh tất cả các giao diện trượt và lõi trong suốt chu kỳ phun. Thiết kế khuôn phải phù hợp với việc định tuyến mạch chân không mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của cấu trúc hoặc phạm vi phủ sóng của mạch làm mát.

Thiết kế hệ thống đẩy cho các bộ phận phức tạp lớn

Việc đẩy vật đúc cấu trúc NEV có thành mỏng, lớn ra khỏi khuôn mà không bị biến dạng hoặc hư hỏng bề mặt đòi hỏi một hệ thống đẩy được thiết kế cẩn thận với các chốt đẩy được phân bố để tác dụng lực đều lên toàn bộ khu vực bộ phận. Lực phóng không đồng đều trên vật đúc lớn, tương đối linh hoạt gây ra biến dạng cục bộ có thể vượt quá dung sai kích thước hoặc tạo ra sự tập trung ứng suất làm giảm tuổi thọ mỏi khi sử dụng.

Đối với các bộ phận gigacast, kỹ thuật hệ thống phóng đặc biệt đòi hỏi khắt khe. Khung gầm phía sau dành cho xe điện có thể nặng từ 50 đến 70 kg và dài hơn 1,4 mét. Việc đẩy bộ phận này ra một cách đồng đều, chuyển nó sang hệ thống xử lý và thực hiện lặp lại sau mỗi 80 đến 120 giây trong hàng trăm nghìn chu kỳ sản xuất đòi hỏi thiết kế hệ thống đẩy có độ chính xác và độ tin cậy đặc biệt.

So sánh các yêu cầu về khuôn đúc NEV giữa các loại thành phần

Các thành phần NEV khác nhau đặt ra những yêu cầu khác nhau đối với khuôn đúc khuôn. So sánh sau đây minh họa các thông số kỹ thuật khuôn chính khác nhau như thế nào trong các ứng dụng đúc NEV chính:

Vai trò của mô phỏng trong việc phát triển khuôn đúc NEV

Mô phỏng máy tính đã trở nên không thể thiếu trong quá trình phát triển khuôn đúc NEV. Sự phức tạp của các thành phần cấu trúc NEV và chi phí xây dựng cũng như sửa đổi các công cụ đúc khuôn lớn khiến cho việc phát triển thử và sai vật lý trở nên cực kỳ tốn kém. Mô phỏng cho phép các kỹ sư xác định và giải quyết các vấn đề trong miền ảo trước khi cắt bất kỳ kim loại hoặc thép nào.

Mô phỏng điền khuôn

Mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán của quá trình đổ đầy khuôn dự đoán nhôm nóng chảy sẽ chảy qua hệ thống đường dẫn và cổng vào khoang khuôn như thế nào. Nó xác định các vị trí đóng nguội có thể xảy ra, nơi hai mặt dòng chảy gặp nhau ở nhiệt độ thấp, dự đoán các vùng có nguy cơ bị bẫy không khí và độ xốp, đồng thời cho phép tối ưu hóa vị trí cổng và hình dạng đường dẫn trước khi chế tạo công cụ. Phần mềm mô phỏng điền đầy hiện đại như Magmasoft, ProCAST và Altair Inspire Cast có thể lập mô hình sự kiện điền đầy hoàn chỉnh trong vài phút và dự đoán phân bố độ xốp với độ chính xác cao khi các điều kiện biên được chỉ định chính xác.

Mô phỏng nhiệt và kết cấu của khuôn

Phân tích phần tử hữu hạn của cấu trúc khuôn dự đoán độ dốc nhiệt, phân bố ứng suất nhiệt và độ lệch cơ học dưới lực kẹp và lực phun. Đối với các dụng cụ đúc khuôn NEV lớn, độ lệch khuôn dưới lực kẹp cực lớn của máy có trọng tải cao có thể đủ đáng kể để ảnh hưởng đến độ kín của đường phân chia và độ chính xác về kích thước của bộ phận đúc nếu không được tính đến trong thiết kế khuôn.

Mô phỏng độ mỏi nhiệt dựa trên các mô hình tải nhiệt theo chu kỳ dự đoán vùng khuôn nào dễ bị kiểm tra nhiệt nhất, cho phép các kỹ sư chỉ định khả năng làm mát tăng cường, cấp độ thép cải tiến hoặc lớp phủ bề mặt bảo vệ ở những khu vực có rủi ro cao nhất trước khi bắt đầu sản xuất. Thiết kế khuôn dựa trên mô phỏng đã được chứng minh là giúp giảm số lần lặp thử vật lý cần thiết trước khi phê duyệt sản xuất từ 40 đến 60%. trong các ứng dụng đúc NEV có độ phức tạp cao, giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và chi phí.

Dự đoán sự hóa rắn và biến dạng

Khi vật đúc đông đặc và nguội đi từ nhiệt độ đúc đến nhiệt độ phòng, sự co nhiệt chênh lệch làm cho bộ phận bị biến dạng khỏi hình dạng đúc của nó. Đối với các bộ phận kết cấu NEV lớn có dung sai kích thước chặt chẽ trên lỗ ổ trục, bề mặt bịt kín và các bề mặt lắp ráp, việc dự đoán biến dạng là điều cần thiết. Mô phỏng quá trình đông đặc và làm mát cho phép kích thước khoang khuôn được bù trước để phần được làm mát cuối cùng đáp ứng kích thước danh nghĩa của nó bất chấp sự biến dạng xảy ra trong quá trình làm mát.

Tiêu chuẩn kiểm tra và kiểm soát chất lượng đối với các linh kiện đúc khuôn NEV

Mức độ an toàn và hiệu suất quan trọng của các bộ phận kết cấu NEV đòi hỏi phải kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt trong suốt quá trình đúc và trên các bộ phận hoàn thiện. Thiết kế khuôn đúc ảnh hưởng trực tiếp đến việc dễ dàng theo dõi và kiểm soát chất lượng trong sản xuất.

Giám sát và kiểm soát trong quá trình

Các tế bào đúc khuôn NEV hiện đại kết hợp các hệ thống giám sát trong quá trình mở rộng để theo dõi các thông số quy trình trên mỗi lần bắn và những sai lệch gắn cờ có thể chỉ ra các vấn đề về chất lượng. Các thông số được giám sát chính bao gồm:

• Hồ sơ áp suất phun và vận tốc trong suốt giai đoạn nạp đầy và tăng cường.
• Nhiệt độ khuôn tại nhiều vị trí bề mặt khoang để phát hiện những thay đổi về hiệu suất của mạch làm mát.
• Mức chân không đạt được trước khi phun đối với hệ thống đúc khuôn chân không.
• Cấu hình lực mở khuôn và lực đẩy có thể cho biết bộ phận bị dính hoặc hình thành tia lửa.
• Trọng lượng viên và độ dày của bánh quy là các chỉ số về độ đặc của kim loại.

Thử nghiệm không phá hủy vật đúc NEV

Vật đúc cấu trúc NEV có giá trị cao trải qua thử nghiệm không phá hủy để xác minh chất lượng bên trong mà không phá hủy bộ phận. Các phương pháp NDT chính được áp dụng là:

• Chụp X-quang và chụp cắt lớp vi tính (CT): Tiết lộ độ xốp, độ co ngót và tạp chất bên trong. Quét CT cung cấp bản đồ độ xốp ba chiều có thể được đánh giá theo tiêu chí chấp nhận và được sử dụng để xác thực các dự đoán mô phỏng đúc. Đối với các bộ phận khay pin và vỏ động cơ, việc quét CT các bộ phận mẫu thường được yêu cầu trong quá trình phê duyệt sản xuất.
• Kiểm tra áp suất: Khay pin, vỏ động cơ và các bộ phận khác có đường dẫn chất lỏng tích hợp được kiểm tra áp suất bằng không khí hoặc khí heli để xác minh tính nguyên vẹn của lớp bịt kín. Kiểm tra rò rỉ khí heli có thể phát hiện rò rỉ nhỏ tới 10 đến công suất âm 6 milibar mỗi lít mỗi giây, đây là mức độ nhạy cần thiết cho các thành phần mạch làm mát pin.
• Kiểm tra máy đo tọa độ (CMM): Các đặc điểm kích thước quan trọng trên lỗ ổ trục, bề mặt bịt kín và bề mặt lắp ráp được xác minh theo dung sai GD và T bằng cách sử dụng đầu dò CMM hoặc quét ánh sáng có cấu trúc.

Xu hướng định hình tương lai của công nghệ khuôn đúc NEV

Ngành công nghiệp NEV đang phát triển nhanh chóng đến mức công nghệ khuôn đúc liên tục được nâng cấp theo những khả năng mới. Một số xu hướng đang tích cực định hình lại khuôn mẫu cho các bộ phận NEV trông như thế nào và chúng được phát triển như thế nào.

Mở rộng Gigacasting trên các nền tảng phương tiện

Sau khi Tesla xác nhận tính thương mại của gigacasting cho các thành phần kết cấu, nhiều nhà sản xuất ô tô Trung Quốc, Châu Âu và Hàn Quốc hiện đang phát triển hoặc triển khai các chương trình gigacasting. BYD, Nio, Li Auto, Volvo và Toyota đều đã công bố hoặc triển khai các chương trình đúc kết cấu quy mô lớn. Thị trường toàn cầu về máy đúc khuôn có lực kẹp trên 6.000 tấn được dự đoán sẽ tăng trưởng hơn 25% hàng năm cho đến năm 2028 khi các chương trình này mở rộng theo khối lượng sản xuất.

Việc mở rộng này đang thúc đẩy nhu cầu về các nhà sản xuất khuôn có khả năng thiết kế và sản xuất các công cụ đúc khuôn lớn nhất và phức tạp nhất từng được chế tạo cho sản xuất ô tô, đồng thời đang tập trung phát triển công nghệ khuôn tiên tiến nhất trong lĩnh vực NEV.

Tích hợp sản xuất phụ gia trong sản xuất khuôn mẫu

Sản xuất bồi đắp ngày càng được tích hợp vào sản xuất khuôn đúc NEV để sản xuất các bộ phận làm mát phù hợp và các thành phần lõi phức tạp. Sự nấu chảy có chọn lọc bằng laser của bột thép công cụ H13 cho phép hình học kênh làm mát không thể đạt được bằng cách khoan thông thường và các phương pháp sản xuất kết hợp kết hợp xử lý cộng và trừ đang trở thành thông lệ tiêu chuẩn để chèn khuôn hiệu suất cao trong các ứng dụng NEV.

Công nghệ song sinh kỹ thuật số để quản lý vòng đời khuôn mẫu

Các mô hình song sinh kỹ thuật số của khuôn đúc, kết hợp dữ liệu thiết kế với thông tin giám sát sản xuất theo thời gian thực, đang được các nhà sản xuất ô tô và thợ đúc khuôn hàng đầu triển khai để dự đoán các yêu cầu bảo trì, tối ưu hóa các thông số quy trình và theo dõi sự xuống cấp của khuôn trong suốt vòng đời sản xuất. Bộ đôi kỹ thuật số khuôn tích hợp dữ liệu máy đếm lượt bắn, giám sát nhiệt và kết quả kiểm tra kích thước có thể dự đoán khi nào cần phải tân trang lại khoang trước khi xảy ra vấn đề về chất lượng trong sản xuất, giảm thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch và tạo ra phế liệu.

Phát triển hợp kim mới cho các ứng dụng đúc NEV

Việc phát triển hợp kim đang được tiến hành song song với công nghệ khuôn để cho phép các hợp kim đúc không cần xử lý nhiệt đạt được các tính chất cơ học trước đây cần xử lý nhiệt T5 hoặc T6 sau đúc. Các hợp kim này, chẳng hạn như vật liệu dựa trên Silafont-36 của Tesla được sử dụng trong các bộ phận gigacast, đơn giản hóa quy trình sản xuất và giảm mức tiêu thụ năng lượng nhưng đặt ra những yêu cầu mới về kiểm soát nhiệt độ khuôn để đạt được cấu trúc vi mô cần thiết trong quá trình đông đặc trong khuôn. Hợp kim không cần xử lý nhiệt yêu cầu độ chính xác trong quản lý nhiệt khuôn cao hơn đáng kể so với đúc hợp kim thông thường , thúc đẩy sự phát triển hơn nữa của hệ thống làm mát phù hợp và kiểm soát nhiệt độ khuôn theo thời gian thực.

Khi khối lượng sản xuất NEV tiếp tục quỹ đạo tăng trưởng toàn cầu và cấu trúc phương tiện phát triển theo hướng tích hợp cấu trúc lớn hơn và mục tiêu trọng lượng nhẹ hơn, khả năng kỹ thuật được tích hợp trong khuôn đúc khuôn phương tiện năng lượng mới sẽ vẫn là điểm khác biệt cơ bản giữa các nhà sản xuất có thể đạt được mục tiêu về chi phí và chất lượng và những nhà sản xuất không thể. Dụng cụ này không thể nhìn thấy được trên chiếc xe đã hoàn thiện, nhưng nó là nền tảng mà trên đó mọi bộ phận kết cấu của NEV được chế tạo.