CT技术:高效支持“AGENT-3D-CastAutoGen”开发项目
2020年6月11日 | Gina Naujokat
在汽车行业的一项大型开发项目中,再次证明了X射线计算机断层扫描技术不仅能为研发工作提供支持,还能助力生产工艺的优化,并有助于节省时间和成本。
该项目:
正如人们各不相同一样,当今全球消费社会中提供的商品种类也同样丰富多样。在汽车行业,不仅有各种汽车制造商,而且每家制造商都拥有多个品牌和众多车型,而每个车型又提供多种不同版本。各个零部件之间的差异往往微乎其微。
车辆的许多部件,尤其是发动机和底盘,都是金属铸件。铸造模具的制造和铸造工艺本身都是复杂的流程,只有通过批量生产才能实现经济效益。
来自七家公司的代表(弗劳恩霍夫IWU研究所、弗劳恩霍夫IWS研究所、BOHAI TRIMET汽车控股有限公司、EDAG工程有限公司、欧瑞康AM欧洲有限公司、奥迪股份公司和采埃孚弗里德里希港股份公司)已启动由德国联邦教育与研究部(BMBF)资助的AGENT-3D_CastAutoGen项目,该项目的第一步是研究如何通过增材制造对标准铸件进行修改,以满足不同的要求。
由弗劳恩霍夫IWS研究所牵头的“方案2”测试对象,是一个长25厘米、由铝合金AlSi12Cu1(Fe)制成的铸造支架,该支架需要额外的稳定性及连接件。为此,通过3D打印(激光金属沉积 ——LMD)技术,采用AlSi1MgMn材料制作了支撑结构。计算机断层扫描(CT)技术为此提供了清晰的分析结果。
带3D打印支撑的铸造支架
使用YXLON FF85 CT计算机断层扫描系统进行的一次12分钟扫描揭示了重要发现:与几乎没有气孔的混合动力发动机支架增材制造部分相比,与压铸基体部件接触区域的气孔体积有所增加。粘接区的气孔率与应力较小的铸件区域的气孔率相当(参见“虚拟横截面”图中的红色标记)。
CT体积显示
虚拟横截面:接触区(绿色标记)以及铸造区域(红色标记)的孔隙率
做出了以下两个假设:
- 铸件向接触区域释放了气体,通过在压铸过程中提高真空度,可以减少这种现象。
- 由于可达性方面的原因,LMD粉末喷嘴的角度并非最优。
步骤 1:
该支架是在更高真空度下铸造的。通过3D打印施加支撑结构后,可以明显看到接触区域的气孔显著减少。
第 2 步:
将支撑几何形状应用于在更高真空条件下、采用对准优化后的LMD粉末喷嘴制造的支架上。接触区域内的孔隙数量进一步减少。
只需进行三次各12分钟的CT扫描,就能以经济高效的方式开发出这种混合托槽的制造工艺,并显著提高产品质量。
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