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轻量化的材料+创新型的设计+3D打印,新模式为减重释放空间

国际金属加工网 2022年01月11日

轻量化的实现途径主要有三大方面:一是材料的优化设计和应用;二是产品结构的优化设计;三是先进制造技术的开发应用。三者相辅相成以实现最终产品的轻量化制造,而这其中产品结构优化设计和材料的优化设计具有广大的研究和开发空间。

轻量化的材料就是可以用来减轻产品自重且可以提高产品综合性能的材料。材料轻量化,指的是在满足机械性能要求的前提下,通过采用轻量化的金属和非金属材料实现重量减轻的方法。在当前的轻量化材料中,钢铁仍然保持主导地位,但钢铁材料的比例逐年下降,铝合金、钛合金、镁合金、工程塑料、复合材料等材料比例逐渐增加。这些材料在汽车制造领域的应用尤其广泛。

优化设计是实现轻量化的另一重要手段,不仅可以降低对材料的使用要求,还能减少昂贵材料的使用量,缩短加工时间。当前,轻量化结构设计方法主要包括以下几种:点阵结构大规模替代实体材料,减轻重量同时赋予结构功能性;拓扑优化为增材制造提供创新设计,增材制造为拓扑优化提供制造手段;创成式设计,突破设计极限,实现结构不断进化。

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据汽车界人士预测,在今后十年中,汽车自身质量还将减轻20%,除了大量采用复合材料和轻质合金外,新材料的集成制造工艺会显著降低车身部件数量,车身设计方法也将发生重大变化。

轻量化材料的使用必须与产品设计和制造工艺相结合,只有这样才能达到有效的目的。开发适应轻量化材料的新工艺不仅可以加速新材料在汽车上的使用,同时还可以降低材料成本,有利于扩大应用。

轻量化的材料+创新型的设计+3D打印,新模式为减重进一步释放了空间。材料和结构协同制造,使满足更高要求成为可能。

3D打印作为一种先进的新型制造工艺之一,受到了来自汽车制造商的广泛重视,它的优势体现在增量制造所带来的材料浪费损失的降低,以及集成制造带来的轻量化效果的大幅提升。

目前,成熟的3D打印工艺和材料受到了很多汽车制造商的重视,大众、福特、宝马等汽车厂商均设立了包括增材制造在内的先进制造中心,这无疑为汽车的轻量化制造带来了更多机遇。

注:本文内容来自3D打印技术参考。

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