Autofabrikant Tesla zou in de toekomst een nieuwe 3D-geprinte staallegering kunnen gebruiken om elektrische auto's te bouwen.
Van alle autofabrikanten lijkt Tesla ongetwijfeld de meest innovatieve. Om de kosten te verlagen en de fabrieksoutput te verhogen, heeft het bedrijf veel energie gestoken in het vereenvoudigen van het productieproces.
Een van hun vele productie-innovaties is het gebruik van een zogenaamde "Giga-pers". Dit is een grote gietmachine. Het idee is om meerdere zeer grote onderdelen te gieten in plaats van tientallen of honderden kleinere onderdelen te maken en deze vervolgens in elkaar te zetten. Dit concept vermindert de arbeid die nodig is om een voertuig te bouwen aanzienlijk, aangezien veel onderdelen worden geëlimineerd. Het vereenvoudigt ook het onderhoud, vermindert de inspanningen op het gebied van onderdelenbeheer en verhoogt de betrouwbaarheid van het voertuig.
Met al deze voordelen zou je je kunnen afvragen waarom autofabrikanten dit niet eerder hebben gedaan.
Er is een reden: afkoeling. Wanneer het zeer hete vloeibare metaal de gietmachine binnenkomt en de gewenste vorm aanneemt, moet het afkoelen, wat tijd kost. Dit is meestal geen probleem, aangezien kleine onderdelen een lage volume-tot-oppervlakteverhouding hebben en snel afkoelen. Als u het onderdeel echter vergroot, verandert de verhouding en duurt het veel langer om het onderdeel af te koelen. Als ze niet voldoende worden gekoeld, vervormen ze wanneer ze uit de gietmachine worden getrokken. Als de onderdelen echter langer in de machine blijven, is de opbrengst veel lager en wordt het proces oneconomisch. Daarom was gieten voorheen voorbehouden aan kleinere onderdelen.
De gigacasting-methode bestaat uit het actief koelen van het onderdeel zo snel mogelijk. Dit wordt bereikt door koelkanalen in de matrijs op te nemen. Deze kanalen leveren koelmiddel dat de koelsnelheid van het onderdeel verhoogt, waardoor de doorvoer van het onderdeel via de GigaPress toeneemt. Dergelijke vormen kunnen alleen worden gemaakt met behulp van 3D-printtechnologie. Het belangrijkste printproces is dat de complexe kanalen die zijn ingebed in het pad van het matrijsoppervlak, eenvoudig in CAD kunnen worden getekend en gereproduceerd met een metalen 3D-printer
Er was echter een bijkomend probleem: de matrijs zelf moest van extreem hard gereedschapsstaal zijn om herhaald gebruik te weerstaan. Speciaal hiervoor is speciaal gereedschapsstaal ontwikkeld.
Het nieuwe metaal is ontwikkeld met behulp van een geavanceerde simulatie- en voorspellingsmethode voor materialen genaamd "CALPHAD", volgens een MIT-rapport. "Het team wilde nieuwe metalen ontwerpen met behulp van CALPHAD, een methode voor het berekenen van materiaaleigenschappen. Met behulp van thermodynamische materiaalmodellen kon het team voorspellen hoe het nieuwe materiaal zich zou gedragen onder verschillende omstandigheden", legt MIT uit.
“Dat was heel goed gelukt”, legt onderzoeker Florian Hengsbach uit. "We hebben een veelbelovend gereedschapsstaal ontworpen met uitstekende eigenschappen op het gebied van thermische geleidbaarheid, hardheid en taaiheid, dat ook daadwerkelijk bedrukt kan worden."
Samenvatting: De ontwikkeling van 3D-printtechnologie voor de auto-industrie om het productieproces te vereenvoudigen, kosten te verlagen en de productie te verhogen.