Hírlevél
HU
EN

Trend 3D-nyomtatással készülnek alumínium dugattyúk

3D-nyomtatással készülnek alumínium dugattyúk

3D nyomtatás additív gyártás additív technológia dugattyú alumínium

autopro.hu/V.M. | 2021.11.05 13:17

3D-nyomtatással készülnek alumínium dugattyúk

Fotó: Porsche Newsroom

Amerikai kutatók additív gyártási eljárással készítettek el egy előremutató alumíniumötvözetből álló dugattyúkat, amiket a következőkben egy valós méretű belső égésű motorban fognak tesztelni.

Hirdetés

Az olyan könnyű anyagokra, amik elviselik a magas nyomást és hőmérsékleti viszonyokat az autóiparban, a repülésben, a védelmi szektorban, valamint az űrkutatásban is szükség van. Ilyen anyag az az ötvözet is, ami alumínium, cérium és más fémek keverékéből áll, és amiből a Tennessee állambeli Oak Ridge Nemzeti Laboratórium munkatársai porágyfúziós eljárással a deformációnak 300 Celsius fokon is ellenálló dugattyúkat készítettek.

Dr. Ryan Dehoff, a projekt egyik résztvevője elmondta, hogy az általuk választott 3D nyomtatási technikával az ötvözet részecskéi gyorsan stabil mikrostruktúrává szilárdulhatnak, lehetővé téve az általuk mért nagy hőellenállóságot.

„Komoly fejlődésre számítottunk (más ötvözetekkel összevetve), de az minket is meglepett, hogy ezek az ötvözetek mennyire erősnek és stabilnak bizonyultak” – folytatta Dehoff.

A régi anyagokkal nem sikerülhetett volna

3D nyomtatással komplexebb geometriájú alkatrészek is elkészíthetőek, mint a szokványos gyártási eljárásokkal. Ez lehetővé teszi a komponensek alakjának optimalizálását, így a teherviselő-képesség, illetve más jellemzők megtartása vagy akár javítása mellett a tömeg csökkentését.

Az alumínium és az additív gyártás kombinációja megnyitja az utat az autók vagy éppen repülők tömegének csökkentése előtt, a konvencionális alumíniumötvözetek azonban nem alkalmasak az additív gyártást jellemző komplex termikus ciklusok elviselésére, ezért szilárduláskor gyakran repedések keletkeznek rajtuk. A repedések számát egyszerű alkatrészek – mint egy kocka – esetében mérsékelni lehet a gyártási folyamat paramétereinek optimális beállításával, azonban ez nem feltétlenül van így az összetettebb geometriáknál.

Ahogy azt a Green Car Congress is írja, idézve Dehoff és munkatársainak egy korábbi kutatásából, a probléma az alumínium-szilícium, pontosabban az Al–10Si–Mg ötvözetek használata felé terelte a mérnököket. Ezek az anyagok nem hajlamosak a szilárduláskori megrepedésre, másfelől azonban a konvencionális ötvözeteknél sokkal alacsonyabb a szilárdságuk, ami magas hőmérséklet mellett még tovább esik.

Ezek a kihívások új, kifejezetten az additív gyártás igényeihez szabott alumíniumötvözetek keresésére ösztönözték a kutatókat. A szóba jövő anyagok között találni a dugattyúk elkészítéséhez is használt alumínium-cérium ötvözeteket, amik egyidejűleg mutatnak termikus stabilitást és ellenállóságot a szilárduláskor jelentkező repedésekkel szemben.

Ezek a tulajdonságok tették ideálissá a cériumos alumíniumötvözeteket a dugattyúk 3D nyomtatással történő elkészítéséhez. A dugattyúkat a most zajló kutatási projekt folytatásaként egy négyhengeres, turbófeltöltős motorban fogják tesztelni.

Nem az első próbálkozás

Bár az alumínium alkalmazása még nem teljesen megoldott a belsőégésű motorok dugattyúinak készítésében, ahogy arról az autopro.hu is beszámolt, az esszenciális alkatrészek 3D-nyomtatásával a Porsche is próbálkozik. Jelen cikk kezdőképén is egy, a német luxusautó-gyártó által még 2020-ban nyomtatott dugattyú látható.

Tetszett ez a hír? Ne maradjon le a legfontosabb járműipari hírekről, iratkozzon fel hírlevelünkre ezen a linken!

Kiemelt Partnereink