Tương lai của công nghệ đúc áp lực trong ngành ô tô

Khi ngành ô tô ngày càng thiết kế và sản xuất nhiều phương tiện chạy điện bền vững hơn, các nhà sản xuất sẽ cần thích ứng bằng cách chuyển đổi các chi tiết vốn đáp ứng yêu cầu của xe động cơ đốt trong sang đáp ứng yêu cầu của xe điện—điều này đồng nghĩa với pin điện áp cao hơn, bộ tản nhiệt hiệu quả hơn, các chi tiết nhẹ hơn và vật liệu có nguồn gốc bền vững. Khi ngày càng nhiều doanh nghiệp trong ngành ô tô cung cấp công nghệ hybrid và xe điện cho khách hàng, đây là thời điểm để xem xét lại thiết kế chi tiết và vật liệu hiệu quả nhằm theo kịp các xu hướng ô tô.

Mặc dù các sự kiện năm 2020 đã tạm thời làm giảm đáng kể nhu cầu về xe điện và các loại xe khác, nhu cầu thị trường xe điện toàn cầu dự kiến sẽ tăng với CAGR 41,5% từ năm 2022 đến 2027 -- với quy mô thị trường được dự báo vượt US $718 tỷ vào năm 2030.

Tầm quan trọng của việc giảm trọng lượng chi tiết trong thiết kế ô tô và xe điện 

Lợi ích của nhôm trong ứng dụng ô tô

Ngoài các yếu tố này, một trở ngại lớn đối với quá trình điện khí hóa trên diện rộng là việc này làm tăng khối lượng không tải của xe—một vấn đề cần được khắc phục bằng các kỹ thuật giảm trọng lượng. Các chi tiết nhẹ hơn tạo nên những phương tiện nhẹ hơn, từ đó cải thiện hiệu quả năng lượng cho cả xe điện và xe hybrid. Xét đến tốc độ phát triển nhanh của hệ truyền động điện, pin, cổng sạc và hộp số của xe điện cũng như tác động của chúng đến trọng lượng xe, nhu cầu về các nhà cung cấp có kinh nghiệm và năng lực sâu rộng trong sản xuất giảm trọng lượng đang gia tăng.

Đó là lúc nhôm phát huy vai trò. Độ bền, khả năng chống ăn mòn, trọng lượng thấp và đặc tính tản nhiệt của nhôm mang lại những lợi thế đáng kể cho các kỹ sư thiết kế cơ khí. Các vật đúc nhôm thành mỏng cũng có thể chịu được nhiệt độ vận hành cao nhất trong tất cả các hợp kim đúc áp lực. Cụ thể đối với ngành ô tô, việc lựa chọn hợp kim có các đặc tính này giúp cải thiện hiệu quả nhiên liệu của xe hybrid, đồng thời cho phép cả xe hybrid và xe điện tăng tốc nhanh hơn, phanh nhanh hơn và vận hành ổn định hơn. 

Kẽm là giải pháp thay thế để giảm trọng lượng

Đối với các chi tiết mà trọng lượng không phải là yếu tố then chốt, kẽm có thể là một lựa chọn thay thế hiệu quả. Vì hầu hết kỹ sư tập trung nhiều vào trọng lượng của vật liệu thực tế, kẽm thường bị bỏ qua trong các ứng dụng đúc áp lực giảm trọng lượng, trong khi thực tế kẽm có thể là lựa chọn kinh tế hơn.

Nhờ độ chảy loãng cao hơn của kẽm, vật đúc áp lực có thể được chế tạo mỏng hơn, tinh xảo hơn và phức tạp hơn, loại bỏ nhu cầu về các công đoạn gia công thứ cấp gần như luôn cần thiết đối với hợp kim nhôm và magiê. Với lượng vật liệu ít hơn trong các ứng dụng thành mỏng, chi tiết tự động trở nên nhẹ hơn, giúp tiết kiệm chi phí vật liệu và năng lượng—trong quá trình nấu chảy và tái chế.

Một lợi ích khác của kẽm là kéo dài tuổi thọ khuôn. Do nhiệt độ nóng chảy thấp của hợp kim đúc áp lực kẽm, khuôn dùng cho chi tiết kẽm có thể có tuổi thọ dài hơn đến 10 lần so với khuôn dùng cho nhôm và khoảng năm lần so với khuôn dùng cho magiê. Khi thiết kế các chi tiết phức tạp có sản lượng lớn, kẽm trở nên cực kỳ hiệu quả về chi phí khi xét đến khoản đầu tư khuôn.

Đúc áp lực các chi tiết che chắn thiết yếu cho số lượng tính năng điện tử gia tăng

Một trở ngại khác trong ngành xe điện là nhu cầu xử lý số lượng cảm biến điện tử không ngừng tăng lên. Cần có các vỏ thành mỏng được đúc chính xác để bố trí các linh kiện điện tử và các chi tiết khác, như bộ tản nhiệt, trong thiết kế đạt hình dạng hoàn thiện. Đúc áp lực cho phép tích hợp các đặc điểm bên trong vào chi tiết mà không cần công đoạn bổ sung, giúp tăng đáng kể độ chính xác và tiết kiệm các quy trình thứ cấp tốn kém. 

Khi xe tự hành ngày càng phổ biến, các cảm biến, radar và camera trở nên tiên tiến hơn và đóng vai trò quan trọng hơn đối với chức năng của xe. Các hợp kim như kẽm, với khả năng chống mài mòn cao và độ bền vững kết cấu, rất phù hợp để tạo ra các hình dạng đa diện, có độ phức tạp cao dùng trong các chi tiết an toàn và điện tử ô tô. Trong khi đó, các hợp kim như nhôm, với độ dẫn nhiệt cao và khả năng giảm trọng lượng, là vật liệu lý tưởng cho bộ pin, vỏ động cơ và hệ thống tản nhiệt.  

Quy trình và hợp kim đều quan trọng

Khi ngành xe điện và xe hybrid tiếp tục tăng trưởng nhanh chóng, việc lựa chọn đúng quy trình sản xuất và hợp kim có ý nghĩa then chốt không chỉ đối với độ an toàn và hiệu suất của xe mà còn đối với thành công và ngân sách của dự án. Giảm trọng lượng mang lại nhiều lợi ích, bao gồm giảm năng lượng cần thiết để vận hành các phương tiện nặng, và các hợp kim đúc áp lực cũng có thể cung cấp giải pháp cho sự gia tăng các linh kiện điện tử trên xe nhờ thiết kế đạt hình dạng hoàn thiện và đặc tính nhiệt của chúng. Hãy liên hệ đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm của chúng tôi để bắt đầu quá trình thiết kế hướng tới khả năng sản xuất.