Da die Automobilindustrie zunehmend nachhaltigere, elektrisch angetriebene Fahrzeuge entwickelt und produziert, müssen Hersteller ihre traditionell für Verbrennungsmotoren ausgelegten Teile an die Anforderungen von Elektrofahrzeugen anpassen. Dazu gehören Batterien mit höherer Spannung, effizientere Kühlkörper, leichtere Komponenten und nachhaltig beschaffte Materialien. Da immer mehr Akteure der Automobilbranche ihren Kunden Hybrid- und Elektrofahrzeugtechnologie anbieten, ist jetzt der richtige Zeitpunkt, Bauteilkonstruktionen und geeignete Werkstoffe zu überdenken, um mit den Trends der Branche Schritt zu halten.
Obwohl die Ereignisse des Jahres 2020 die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen und anderen Kraftfahrzeugen vorübergehend deutlich verringerten, wird die weltweite Nachfrage auf dem Markt für Elektrofahrzeuge von 2022 bis 2027 voraussichtlich mit einer CAGR von 41,5% steigen -- das Marktvolumen soll bis 2030 mehr als 718 Mrd. US-Dollar erreichen.
Die Bedeutung der Gewichtsreduzierung von Komponenten in Fahrzeug- und Elektrofahrzeugkonstruktionen
Vorteile von Aluminium in Automobilanwendungen
Neben diesen Faktoren stellt die zunehmende Elektrifizierung eine wesentliche Hürde dar, da sie das Fahrzeuggewicht im fahrbereiten Zustand erhöht – eine Entwicklung, der mit Leichtbautechniken entgegengewirkt werden muss. Leichtere Komponenten führen zu leichteren Fahrzeugen und verbessern dadurch die Energieeffizienz von Elektro- und Hybridfahrzeugen. Angesichts der rasanten Entwicklung elektrischer Antriebsstränge, Batterien, Ladeanschlüsse und Getriebe für Elektrofahrzeuge sowie deren Einfluss auf das Fahrzeuggewicht steigt der Bedarf an Lieferanten mit umfassender Erfahrung und Kompetenz in der Leichtbaufertigung.
Hier kommt Aluminium ins Spiel. Seine Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, sein geringes Gewicht und seine Wärmeableitung bieten Konstrukteuren erhebliche Vorteile. Dünnwandige Aluminiumgussteile können zudem den höchsten Betriebstemperaturen aller Druckgusslegierungen standhalten. Speziell für die Automobilindustrie verbessert die Wahl von Legierungen mit diesen Eigenschaften die Kraftstoffeffizienz von Hybridfahrzeugen und ermöglicht es Hybrid- und Elektrofahrzeugen, schneller zu beschleunigen, früher zu bremsen und sich besser fahren zu lassen.
Zink als alternative Lösung zur Gewichtseinsparung
Bei Teilen, bei denen das Gewicht keine Rolle spielt, kann Zink eine hervorragende Alternative sein. Da sich die meisten Ingenieure stark auf das Gewicht des eigentlichen Materials konzentrieren, wird Zink bei Leichtbauanwendungen im Druckguss häufig übersehen, obwohl es die wirtschaftlichere Wahl sein könnte.
Aufgrund der höheren Fließfähigkeit von Zink können Druckgussteile dünner, filigraner und komplexer gefertigt werden. Dadurch entfallen Nachbearbeitungsschritte, die bei Aluminium- und Magnesiumlegierungen fast immer erforderlich sind. Bei Dünnwandanwendungen werden automatisch leichtere Teile erzeugt, weil weniger Material verwendet wird. Das spart Materialkosten und Energie beim Schmelzen und Recycling.
Ein weiterer Vorteil von Zink ist die längere Werkzeugstandzeit. Aufgrund der niedrigen Schmelztemperatur von Druckgusslegierungen aus Zink können Werkzeuge für Zinkteile bis zu 10-mal länger halten als Werkzeuge für Aluminium und etwa fünfmal länger als Werkzeuge für Magnesium. Bei der Konstruktion komplexer Komponenten in hohen Stückzahlen ist Zink unter Berücksichtigung der Investition in Werkzeuge äußerst wirtschaftlich.
Druckguss wichtiger Abschirmungskomponenten für mehr Elektronikfunktionen
Eine weitere Herausforderung in der Elektrofahrzeugbranche besteht darin, die stetig wachsende Zahl elektronischer Sensoren zu integrieren. Präzise gegossene, dünnwandige Gehäuse werden benötigt, um elektronische Komponenten und weitere Teile wie Kühlkörper in einer endkonturnahen Konstruktion zu positionieren. Mit Druckguss lassen sich Konstruktionen mit innenliegenden Merkmalen direkt in das Bauteil integrieren, ohne dass zusätzliche Bearbeitungsschritte erforderlich sind. Das erhöht die Genauigkeit deutlich und spart kostenintensive Nachbearbeitungsschritte.
Mit der zunehmenden Verbreitung autonomer Fahrzeuge werden Sensoren, Radarsysteme und Kameras immer fortschrittlicher und wichtiger für die Fahrzeugfunktion. Zinklegierungen mit hoher Verschleißfestigkeit und struktureller Integrität eignen sich ideal für die vielgestaltigen, hochkomplexen Formen von Komponenten für Fahrzeugsicherheit und Elektronik. Aluminiumlegierungen mit hoher Wärmeleitfähigkeit und geringem Gewicht sind dagegen der ideale Werkstoff für Batteriepakete, Motorgehäuse und Kühlkörpersysteme.
Verfahren und Legierungen sind entscheidend
Da die Branche für Elektro- und Hybridfahrzeuge weiterhin rasant wächst, ist die Wahl des richtigen Fertigungsverfahrens und der passenden Legierung nicht nur für Sicherheit und Leistung des Fahrzeugs, sondern auch für den Erfolg und das Budget des Projekts entscheidend. Leichtbau bietet viele Vorteile, darunter die Senkung des Energieverbrauchs für den Antrieb schwerer Fahrzeuge. Druckgusslegierungen können zudem durch endkonturnahe Konstruktionen und ihre thermischen Eigenschaften Lösungen für die zunehmende Zahl elektronischer Komponenten in Fahrzeugen bieten. Kontaktieren Sie unser Team qualifizierter Ingenieure, um Ihre Konstruktion fertigungsgerecht auszulegen.