Die Automobilentwicklung schreitet schneller voran, aber die Gussvalidierung umfasst immer noch echte Legierungen, Wandstärken, Wärmebehandlung und Bearbeitung. Polymer-Prototypen verbessern das Aussehen und die Passform, können jedoch bei Struktur-, Wärme-, Dichtungs- und Haltbarkeitstests keinen Metallguss ersetzen. Das Warten auf Muster und Sandkernformungsformen kann die Iteration bei Motor-, Getriebe-, Elektroantriebs-, Wärmemanagement- und Fahrwerksgussteilen verlangsamen.
Beim Sand-3D-Druck werden Formen und Kerne direkt aus Gussdaten hergestellt, sodass Teams Metallteile erhalten können, bevor die Produktionswerkzeuge eingefroren werden. Es verbindet digitales Design mit Prototypengussteilen; Es ersetzt nicht jeden additiven Prozess im Automobilbereich und druckt die endgültige Metallkomponente nicht direkt.
Von der Entwurfsiteration bis zur Gussvalidierung
1. Definieren Sie das Validierungsziel
Entscheiden Sie, ob das Teil für Verpackungsprüfungen, Flüssigkeitstests, einen Prüfstandstest oder die Haltbarkeit des Fahrzeugs vorgesehen ist. Das Ziel legt Legierungs-, Wärmebehandlungs-, Maß-, Oberflächen- und NDT-Anforderungen fest und klärt, welche Unterschiede zum zukünftigen Produktionsweg akzeptabel sind.
2. Vervollständigen Sie den Gussentwurf
Fügen Sie zusätzliche Abmessungen hinzu, um die Schrumpfung des Gussstücks und die spätere Bearbeitung, das Angusssystem für geschmolzenes Metall, Gusszuführungen, Entlüftungsöffnungen und Kernpositionierungsstützen auszugleichen, und überprüfen Sie dann die Füllung und Erstarrung. Wenn für das zukünftige Teil Druckguss oder ein anderes Massenproduktionsverfahren verwendet wird, dokumentieren Sie die erwarteten Unterschiede in Mikrostruktur, Oberfläche und Leistung.
3. Formen und Kerne drucken
Untersuchen, teilen, schneiden und verschachteln Sie die Sanddaten vor dem 3D-Druck, indem Sie selektiv Bindemittel auf das Pulver spritzen. Eine überarbeitete Datei kann erneut gedruckt werden, ohne dass eine spezielle Sandkernform neu erstellt werden muss, die die Hauptquelle für die Iterationsgeschwindigkeit darstellt.
4. Fertig stellen und gießen
Entpulvern, aushärten, beschichten, Kerne zusammensetzen und die Form schließen, bevor mit dem zugelassenen Verfahren gegossen wird. Stellen Sie sicher, dass loser Sand von komplexen Wegen entfernt wird und zerbrechliche Kerne während der Handhabung abgestützt werden.
5. Testen Sie und geben Sie die Ergebnisse zurück
Führen Sie nach der Sandentfernung aus dem erstarrten Gussstück, der Wärmebehandlung und der Bearbeitung Maß-, CT- oder Röntgen-, Dichtheits-, Strömungs-, mechanische oder Prüfstandsprüfungen durch. Geben Sie die Ergebnisse in die nächste CAD-Revision und den Gussplan ein, um eine echte digitale Iterationsschleife zu schaffen.
Eine entsprechende Entwicklungsroute finden Sie unter Rolle und Grenzen des Sanddrucks in der Gigacasting-Entwicklung.
Automotive-Aufgaben, die zum Prozess passen
- Öl- und Kühlmittelkanäle in Motor- und Getriebegehäusen;
- Kleinvolumige Metallproben für E-Antriebe, Motorgehäuse und thermische Systeme;
- Fahrwerks- und Strukturkonzepte vor der Investition in Produktionswerkzeuge;
- begrenzte Ersatzteile für klassische Fahrzeuge, Testgeräte oder abgekündigte Teile; und
- Brückenproduktion während eines Lieferantenwechsels oder einer Werkzeugreparatur.
Jeder Fall muss im Hinblick auf Größe, Sand und Gießereibedingungen im Sandform- und Kernarbeitsablauf bewertet werden. Weitere Beispiele finden Sie in unserer Checkliste für Automobilanwendungen.
Eine schnelle Iteration bedeutet nicht, dass die technische Validierung übersprungen werden muss
Eine Feile kann sich schneller ändern als ein Werkzeug, aber jede wesentliche Überarbeitung kann Füllung, Schrumpfung, Verformung oder Kernentlüftung verändern. Änderungen an Durchgängen, Wandstärken, dem Metallschmelze-Rinnensystem oder der Ausrichtung erfordern eine erneute Prozessüberprüfung. Automobilprogramme benötigen außerdem nachvollziehbare Überarbeitungen, Materialien und Testberichte, damit die Ergebnisse verschiedener Prototypen nicht vermischt werden.
BYD hat den Einsatz der additiven Fertigung für Automobilmuster und die Validierung von Straßentests ausgeweitet, darunter leichte Halterungen, Batteriegehäuse und Wärmemanagementkomponenten. Additive Prozesse auf Polymer-, Metall- und Sandbasis erfüllen unterschiedliche Aufgaben: Polymer für Form und Passform, Metall-AM für ausgewählte Funktionsteile und digitale Sandformen, bei denen ein echter Legierungsguss mit komplexen Durchgängen erforderlich ist.
Vom Prototypen bis zur Brückenfertigung
Wenn sich das Design stabilisiert, die Produktionswerkzeuge aber noch nicht bereit sind, können gedruckte Formen eine begrenzte Brückenmenge unterstützen. Die Rezension wechselt dann von „Wie schnell können wir den ersten Teil bekommen?“ zu:
- akzeptierte Leistung pro Schicht und Baukastendurchlaufzeit;
- Chargenkonsistenz für Sand, Bindemittel und Beschichtung;
- Kapazität für Reinigung, Formmontage, Gießen und Inspektion;
- Management von Leistungsunterschieden zum zukünftigen Produktionsteil; und
- das Volumen, bei dem konventionelle oder Metallwerkzeuge die Oberhand gewinnen sollten.
Für eine stabile Massenproduktion können konventionelle Werkzeuge, Niederdruckguss oder Druckguss zu niedrigeren Stückkosten führen. Digitaler Sand schafft Mehrwert durch frühere Validierung, reduzierte Vorab-Werkzeuge und die Beibehaltung der Flexibilität bei kleinen Stückzahlen.
Das Sand-3D-Drucksystem SJ-1200 produziert industrielle Formen und Kerne. Für eine Automobilbewertung geben Sie 3D-Daten, Legierung, Testziel, Menge und Meilenstein an. Eine Hybridformungsstrategie kann ebenfalls angemessen sein.
Häufig gestellte Fragen
Wie wird Sand-3D-Druck in der Automobilentwicklung eingesetzt?
Es erstellt Gussformen und Kerne direkt aus digitalen Daten und stellt Ingenieuren Metallprototypen für Maß-, Fließ-, Montage-, Prüfstands- oder Haltbarkeitstests zur Verfügung, bevor die Produktionswerkzeuge fertig sind.
Erfordert eine Designänderung ein neues Werkzeug?
Die digitale Datei kann normalerweise überarbeitet und nachgedruckt werden, ohne dass eine komplett neue Sandkernformform erforderlich ist. Kritische Geometrieänderungen erfordern weiterhin eine Überprüfung des Gussprozesses und der Qualität.
Kann es für Motor-, Getriebe- und EV-Komponenten verwendet werden?
Viele Gehäuse und Flüssigkeitskomponenten können bewertet werden, die Eignung hängt jedoch von der Legierung, der Größe, den Durchgängen, der Zielleistung und den Tests ab. Nicht jede 3D-Druckaufgabe im Automobilbereich nutzt eine Sandroute.
Kann ein Verfahren sowohl der Prototypen- als auch der Brückenfertigung dienen?
Ja, aber die Brückenproduktion erfordert eine engere Kapazität, Konsistenz, Rückverfolgbarkeit und Kostenkontrolle sowie einen definierten Zeitpunkt für die Umstellung auf Produktionswerkzeuge.
Welche Projektinformationen sollte ein Automobilteam bereitstellen?
Geben Sie das Gussmodell, die Legierung, die Bearbeitungs- und Prüfanforderungen, das Validierungsziel, die Menge, den Revisionsplan und das Lieferziel sowie vorhandene Mängel und Informationen zum Angusskanalsystem für geschmolzenes Metall an, sofern verfügbar.