3D-tulostusta on alettu käyttää yhä enemmän ja enemmän teollisuudessa, jossa se on korvaamassa perinteistä valmistusta. Usein päätöksen takana on taloudellinen kannattavuus eli se, kumpi ratkaisu tulee edullisemmaksi: perinteinen tuotantolinja vai osien valmistaminen 3D-tulostuksella. Siihen vaikuttavat kuitenkin myös muut tekijät, kuten suunnittelun vapaus ja mahdollisuus rakentaa kevyempiä ja lujempia osia.
Kilpa-autoilussa tuotantomäärät jäävät usein liian pieniksi kokonaista tuotantolinjaa varten ja komponentteihin on löydettävä huipputeknisiä ratkaisuja, jotta niistä tulisi kevyempiä ja lujempia budjetin rajoissa. Tämän havainnon ovat tehneet myös Chalmers Formula Student -tiimin opiskelijat, jotka käyttävät 3D-tulostusta yhä useammissa kilpa-autonsa osissa.
SSAB TS2:sta 3D-tulostettu iskunvaimentimen kiinnike
Kaikki SSAB TS2:sta 3D-tulostetut komponentit
SSAB on jo pitkään tukenut Chalmers Formula Student -tiimiä toimittamalla sille erikoislujia materiaaleja kilpa-auton osiin. Materiaalia on käytetty istuimen takana sijaitsevassa suojakaaressa, joka estää kuljettajan jäämisen puristuksiin, jos auto pyörähtää ympäri. Myös jarrulevyjä on valmistettu SSAB Hardoxista. Kun tiimin opiskelijat kuulivat, että SSAB on alkanut valmistaa myös teräsjauhetta erikoislujien komponenttien 3D-tulostukseen, he tiedustelivat SSAB:n jauheteknologiaosastolta, voisiko se tarjota apua auton rakenneosien valmistukseen. Vastaus oli tietenkin: ”Kyllä!”
Opiskelijoiden kaavailemien yksityiskohtien valmistaminen olisi ollut vaikeaa tai ne eivät vastanneet heidän komponenteille asettamiaan lujuusvaatimuksia. Tämä päti myös iskunvaimentimien kiinnikkeisiin, jotka oli aiemmin valmistettu alumiinista, ja suojakaariin, jotka jyrsittiin ja sorvattiin teräksestä. Chalmersin opiskelijat hyödynsivät topologian optimointiohjelmaa iskunvaimentimien kiinnikkeiden 3D-tulostuksen optimoinnissa. Suojakaaria ei kuitenkaan voitu optimoida fyysisten rajoitusten vuoksi. Komponentit 3D-tulostettiin SSAB:n AMC-keskuksessa (Additive Manufacturing Center) Oxelösundissa laserjauhepetisulatuksella (Laser Powder Bed Fusion, L-PBF). Opiskelijat olivat valinneet tulostusmateriaaliksi SSAB TS2:n sen hyvien lujuusominaisuuksien vuoksi.
SSAB TS2:n mekaaniset tiedot 3D-tulostettuna:
| Kovuus |
450 HV |
| Myötölujuus | 1210 MPa |
| Murtolujuus | 1370 MPa |
| Venymä A5 | 13% |
| Sitkeys | 70 J |
Chalmers Race Bay: tulostettujen komponenttien toimitus
SSAB TS2:sta 3D-tulostettu topologiaoptimoitu iskunvaimentimen kiinnike
Tulostettujen komponenttien tulokset olivat erittäin vaikuttavia. Opiskelijoiden kertoman mukaan uudet iskunvaimentimien kiinnikkeet olivat 32 % kevyempiä kuin aiemmat alumiinista jyrsityt osat, vaikka niillä oli 2,5-kertainen turvallisuusmarginaali. Tämä osoittaa, että oikea materiaali ja kyseinen valmistusmenetelmä voivat kilpailla alumiinin kanssa sekä lujuuden että painon suhteen. Kuten aiemmin mainittiin, suojakaaren topologiaa ei voitu optimoida fyysisten rajoitusten vuoksi. Yksityiskohtien vaikean valmistuksen takia tulevat insinöörit pääsivät pähkäilemään hankalaa koneistusta usean päivän ajan. SSAB TS2:n mekaanisten ominaisuuksien ansiosta opiskelijat pystyivät lisäämään pyörien jousituksen jäykkyyttä.
Ennen seuraavaa kilpailukautta SSAB toimittaa tiimille vielä lisää erikoislujasta teräsjauheesta 3D-tulostettuja komponentteja SSAB:n Oxelösundin tehtaalta. Haluamme osallistua ja tukea tiimin kehitystä mutta myös näyttää, että 3D-tulostaminen on luotettava ja suorituskykyinen valmistusmenetelmä!
SSAB on hypännyt kilpa-autoilun maailmaan Chalmers Formula Student -tiimin kanssa! Keski-Euroopan radoilla kilpailevan formula-auton rakentamisessa on hyödynnetty SSAB:n teräsjauhetta 3D-tulostukseen. Kilpa-autoilu on jatkuvaa tasapainon hakemista komponenttien keveyden ja lujuuden välillä. Siihen, jos mihin, 3D-tulostus sopii erinomaisesti.
Mitä tehdä, kun alumiini on liian painavaa? Vastaus on (kehitteillä oleva) TS2. SSAB:n AMC-keskuksessa Oxelösundissa 3D-tulostetut iskunvaimentimen kiinnikkeet osoittautuivat 32 % kevyemmiksi ja paljon lujemmiksi kuin alkuperäiset alumiinista valmistetut osat.
Ennen seuraavaa kilpailukautta SSAB toimittaa tiimille vielä lisää erikoislujasta teräsjauheesta 3D-tulostettuja komponentteja SSAB:n AMC-keskuksesta Oxelösundista. Haluamme osallistua ja tukea tiimin kehitystä mutta myös näyttää, että 3D-tulostaminen on luotettava ja suorituskykyinen valmistusmenetelmä!
Docol®-blogi sisältää ajankohtaisia ja yksityiskohtaisia artikkeleita, jotka käsittelevät liiketoimintaasi vaikuttavia aiheita. Kerromme trendeistä, teknisistä asioista, tuotantotekniikoista, tuoteuutuuksista ja monista muista asioista. Tarjolla on arvokasta tietoa, joka voi auttaa sinua uudistamaan liiketoimintaasi ja parantamaan kilpailukykyäsi.
SSAB innovoi kehittyneitä korkealujuusteräksiä autoteollisuuden tarpeisiin ja auttaa autonvalmistajia pääsemään paino- ja törmäysturvallisuustavoitteisiinsa kehittyneiden Docol®-korkealujuusterästensä ja asiantuntijoidensa avulla. SSAB valmistaa lukuisia erikoislujia Docol®-teräksiä autoteollisuuden tarpeisiin. Valikoimassa on kehittyneitä korkealujuusteräksiä (AHSS), ultralujia teräksiä (UHSS) ja yli 1000 MPa:n teräksiä, ja sadoista vaihtoehdoista löytyy ratkaisuja, jotka vastaavat VDA-, SAE-, EN-, JIS- ja OEM-standardien vaatimuksia.