Rahmenrohrgehäuse für Elektroroller: Wie wir die strukturelle Festigkeit mithilfe eines integrierten Guss- und Schmiedeprozesses verbessert haben

Dieses Projekt entstand aus einem Strukturrahmenrohr, das in einem Elektroroller verwendet wird.

Zunächst sah die Anforderung nicht kompliziert aus: Das Teil musste leicht sein, aber dennoch stark genug, um Vibrationen und langfristigen Fahrbelastungen standzuhalten.

Zu Beginn,Druckgusswar die erste Option auf dem Tisch, vor allem, weil es eine gängige und kostengünstige Möglichkeit ist, diese Art von Geometrie herzustellen.

Aber als wir uns eingehender mit der Anwendung befassten und mit der Überprüfung früher Muster begannen, wurden einige strukturelle Bedenken deutlicher.

1. Was wir beim Casting gesehen haben

Mit konventionellDruckguss, die äußere Form war in Ordnung, aber innerlich war die Situation weniger stabil als erwartet.

In einigen dickeren Bereichen stellten wir eine geringe Porosität fest und die Dichte war im gesamten Teil nicht vollständig konsistent. Diese Probleme sind beim Gießen nicht ungewöhnlich, aber bei einem strukturell tragenden Rohr werden sie mit der Zeit unter Vibration immer kritischer.

Andererseits würde das Vollschmieden die Festigkeit verbessern, aber auch die Gestaltungsfreiheit einschränken und die Kosten und den Bearbeitungsaufwand deutlich erhöhen.

Die eigentliche Frage war also nicht, „welcher Prozess besser ist“, sondern:

Wie bringen wir Stärke, Kosten und Herstellbarkeit in einer Lösung in Einklang?

2. Warum wir zu einem integrierten Prozess übergegangen sind

Anstatt zwischen Gießen und Schmieden zu wählen, haben wir einen integrierten Guss- und Schmiedeansatz gewählt.

Der entscheidende Unterschied ist das Timing.

Zu diesem Zeitpunkt ist das Material noch nicht vollständig ausgehärtet, wenn in der Form Druck ausgeübt wird. Es liegt immer noch irgendwo zwischen flüssig und fest, verhält sich also eher wie eine fließende Struktur als wie eine feste Struktur.

Aus diesem Grund kann sich die innere Struktur während der Erstarrung noch bewegen und anpassen, anstatt später nach der vollständigen Aushärtung „fixiert“ und korrigiert zu werden.

3. Worauf es in diesem Prozess eigentlich ankommt

Aus praktischer Sicht geht es dabei nicht darum, mehr Kraft anzuwenden.

Es geht vielmehr darum, den Umformzustand im richtigen Moment zu kontrollieren.

Wird der Druck zu früh oder zu spät ausgeübt, ist die Wirkung begrenzt. Aber wenn es während der Erstarrung richtig kontrolliert wird, wird die innere Struktur viel stabiler.

Dies trägt dazu bei, typische Gussprobleme wie Porosität und schwache Innenzonen zu reduzieren, insbesondere in dickeren Abschnitten des Teils.

4. Was sich nach der Prozessanpassung geändert hat

Nachdem wir den Prozess geändert hatten, fiel uns zunächst auf, dass die interne Qualität von Charge zu Charge stabiler wurde.

Das Porositätsproblem, das uns Sorgen bereitete, war in einigen Bereichen immer noch vorhanden, aber im Vergleich zu den ersten Gussproben war es viel weniger zufällig.

Auch beim Vibrationstest war das Verhalten gleichmäßiger. Es fühlte sich nicht wie ein großer Leistungssprung an, sondern eher so, als ob die Schwachstellen reduziert wurden.

5. Wo ein solcher Prozess sinnvoll ist

In den meisten Fällen beschäftigen wir uns erst dann mit einem solchen Verfahren, wenn das Gießen allein nicht stabil genug ist, das vollständige Schmieden aber immer noch nicht praktikabel ist.

Normalerweise tritt es in Teilen auf, deren Design bereits ziemlich optimiert ist, so dass es nicht viel Spielraum für einen Übergang zu einem aufwändigeren oder teureren Prozess gibt.

Wir haben ähnliche Situationen bei Komponenten für Elektroroller, E-Bike-Strukturen und anderen leichten Aluminiumteilen gesehen, bei denen Festigkeit und Produktionseffizienz in Einklang gebracht werden müssen.

6. Letzter Gedanke

Bei vielen Strukturteilen aus Aluminium besteht die eigentliche Herausforderung nicht darin, sich zwischen Gießen oder Schmieden zu entscheiden.

Es steuert, wie sich das Material während der Formation verhält.

Sobald dies verstanden ist, geht es im Prozess weniger um „Methoden“ als vielmehr um „Kontrolle“.

7. Wenn Sie an ähnlichen Teilen arbeiten

Wenn Sie derzeit Strukturteile aus Aluminium entwickeln und vor ähnlichen Herausforderungen in Bezug auf Festigkeit, Kosten und Herstellbarkeit stehen, könnte es sich lohnen, den Umformansatz in einer frühen Entwurfsphase zu überprüfen.

Wenn Sie bereits Zeichnungen oder ein Konzept haben, können Sie diese gerne teilen. Basierend auf ähnlichen Projekten, die wir bearbeitet haben, können wir Ihnen einen praktischen Vorschlag unterbreiten.