Potentiels pour les composants HPDC grâce à l’optimisation de l’épaisseur de paroi

Prix ​​EUROGUSS Talent Potentiels pour les composants HPDC grâce à l’optimisation de l’épaisseur de paroi

|
Auteur/
Éditeur:
B.Sc. Marvin Emde, Dipl.-Ing. Adam Peter Fros, Prof. Dr.-Ing. Martin Fehlbier
/ Nicole Kareta

Une façon de mettre à jour le portefeuille de produits HPDC sont des composants légers innovants et une utilisation spécifique des propriétés des matériaux. Cette étude décrit les potentiels des composants HPDC avec des épaisseurs de paroi optimisées en utilisant des outils de simulation modernes. Un accoudoir de véhicule est nouveau développé en tant que composant HPDC avec une épaisseur de paroi de 0,8 mm.

Sociétés liées

Grâce à l'optimisation de l'épaisseur des parois, les fonderies peuvent ouvrir de nouveaux marchés et étendre leur portefeuille de produits.
Grâce à l’optimisation de l’épaisseur des parois, les fonderies peuvent ouvrir de nouveaux marchés et étendre leur portefeuille de produits.

Lauréat du prix EUROGUSS Talent

Avec sa thèse finale sur les potentiels pour les composants de moulage sous pression à haute pression, Marvin Emde a figuré parmi les lauréats de l’EUROGUSS Talent Award. Les lauréats ont été choisis le 14 janvier lors de l’EUROGUSS 2020. Le concours a pour objectif de récompenser des thèses exceptionnelles et les juniors de demain.

Voir tous les gagnants ici!

Afin de la transformation technologique de l’industrie automobile comme l’électromobilité ou la conduite autonome et l’augmentation des besoins en CO2 les émissions des véhicules du côté politique, les constructeurs doivent innover, cela vaut également pour la fonderie en tant que fournisseur majeur. Les composants de moulage innovants peuvent réduire le poids des véhicules et ainsi diminuer les émissions. De plus, les composants de moulage sous pression à paroi mince permettent aux fonderies d’élargir leur portefeuille de produits en permettant de remplacer les composants en plastique existants en tant que pièces d’intégration plus légères, plus résistantes et fonctionnelles par le moulage sous pression à haute pression.

#expert

Le secteur automobile recherche des moyens de réduire le poids des pièces moulées.

Accoudoir de siège avec topologie optimisée

Le but de cette étude était de montrer les potentiels des composants de moulage sous pression à haute pression sur de nouveaux marchés en réduisant les épaisseurs de paroi. Les pertes de rigidité et les problèmes d’instabilité ont été évités grâce à une structure adaptée. Pour une construction légère efficace, les propriétés mécaniques du matériau doivent être pleinement exploitées et adaptées à une structure adaptée à la charge. Ceci peut être idéalement réalisé par la liberté de conception dans le moulage. Dans un processus de développement de produits comprenant l’optimisation de la topologie numérique, le calcul de la résistance et la simulation de fabrication, un accoudoir de siège a été complètement nouveau développé en tant que composant de moulage sous pression à paroi mince. Afin d’exploiter le potentiel de construction légère du procédé, des épaisseurs de paroi inférieures à 1 mm ont été prises en compte pour la construction.

L’espace design pour optimisation de la topologie a été développé sur la base de dimensions anthropométriques. Avec l’optimisation de la topologie, une structure rigide maximale doit être trouvée. Afin de pouvoir le fabriquer en coulée sous pression, des conditions aux limites de fabrication, telles qu’une direction d’extraction et des épaisseurs de paroi minimale et maximale, ont été spécifiées. Comme il n’y a aucune exigence légale pour les charges résistantes des accoudoirs de voiture, les cas de charge des normes pour les meubles ont été utilisés pour définir les cas de charge.

Processus de développement de produits comprenant l'optimisation de la topologie, le calcul de la résistance et la simulation de fabrication pour le nouveau développement de l'accoudoir en tant que pièce structurelle légère de moulage sous pression à haute pression.
Processus de développement de produits comprenant l’optimisation de la topologie, le calcul de la résistance et la simulation de fabrication pour le nouveau développement de l’accoudoir en tant que pièce structurelle légère moulée sous pression.

(Source: Marvin Emde)

Rigidité non affectée

Une optimisation complète de la topologie des pièces avec une épaisseur de paroi cible de 0,8 mm nécessite une puissance de calcul énorme, contournée par une approche intelligente. Par conséquent, seuls les chemins de charge ont été extraits de la suggestion de conception de l’optimisation en utilisant une épaisseur de paroi cible plus élevée. Pendant la reconstruction, les épaisseurs de paroi ont été réduites par rapport à la suggestion de conception. Grâce aux boucles d’itération supplémentaires issues des calculs de résistance et de l’ajustement manuel du modèle, les épaisseurs de paroi ont encore été réduites. Ainsi, des épaisseurs de paroi de seulement 0,8 mm ont été atteintes dans le modèle final. Cette méthode de développement montre que la réduction de l’épaisseur de la paroi, par rapport à d’autres ajustements tels que des conceptions de nervures différentes et des angles de position ou de dépouille, a une grande influence sur le poids sans affecter négativement la rigidité.

Couverture du livre blanc: Johannes Messer - Consulting GmbH

Comparé à un accoudoir courant pour véhicules commerciaux, en plastique renforcé de fibres, PA 6 GF30 – polyamide avec 30% de fibres de verre, le potentiel des composants de moulage sous pression à paroi mince à haute pression devient apparent. Le nouveau développement en alliage d’aluminium AlSi10MnMg est 7% plus léger. De plus, la capacité de charge est plus que doublée. Une analyse de l’accoudoir en alliage de magnésium AZ91 réduit le poids de 38% par rapport à la version plastique, avec une capacité de charge presque double. Toutes les fonctions nécessaires sont incluses dans cette seule pièce de moulage. Le résultat positif en faveur des métaux est dû au module d’élasticité plus élevé, décisif pour les cas de charge étudiés. La conception à structure optimisée mécaniquement réduit les pics de contrainte et présente une conformité intentionnelle.

Une simulation de fabrication prouve la capacité de fabrication de l’accoudoir nouvellement développé en aluminium moulé sous pression à haute pression. Un défi dans la coulée de composants à parois minces est la conception d’un système de canaux de trempe pour garantir que les grilles minces ne se solidifient pas trop rapidement pour maintenir la phase d’intensification plus longtemps.

Voici à quoi ressemble l'accoudoir du véhicule développé.
Voici à quoi ressemble le dernier accoudoir développé pour le véhicule.

(Source: Marvin Emde)

Avantage de poids grâce à la conception à parois minces

Les composants de moulage sous pression à haute pression utilisent efficacement les propriétés du matériau en raison des épaisseurs de paroi optimisées. La conception à parois minces en utilisant des outils de simulation modernes permet substitution de pièces en plastique et crée un avantage de poids. Malgré la réduction de poids, la capacité de charge est augmentée et rend possible d’autres applications dans des environnements de charge plus élevés. Cela montre le potentiel existant de composants structurellement mécaniquement optimisés avec des épaisseurs de paroi inférieures à 1 mm. Grâce à l’optimisation de l’épaisseur des parois, les fonderies peuvent ouvrir de nouveaux marchés et étendre leur portefeuille de produits.

Cet article est protégé par le droit d’auteur. Vous souhaitez l’utiliser pour votre propre usage?
Contactez-nous à support.vogel.de (ID: 46381370)

Articles similaires

Commencez à saisir votre recherche ci-dessus et pressez Entrée pour rechercher. ESC pour annuler.

Retour en haut