一體化壓鑄是近年來鑄造行業最具創新性的發展之一。這種通過壓鑄工藝制造大型鋁制結構部件的過程正在全球范圍內日益重要。但從設計者的角度來看，這種發展意味著什么呢？

采用大型鑄造技術的原始設備制造商的目標是用單個部件取代由眾多單獨部件組成的復雜組件。這不僅能夠減輕重量、降低成本，還能簡化生產流程。后車架已成為一體化中的標準產品。單件鑄造的電池框架也日益重要。用單個大型部件替代組件，可大大降低生產成本。此外，壓鑄工藝的優勢還能夠實現復雜的幾何形狀和相應的功能整合。

開發一體化壓鑄件時面臨的挑戰

一體化大型鑄件的開發帶來了許多新的挑戰。這些部件的設計不僅需要整合傳統組件的多樣化要求和功能，還必須考慮壓鑄工藝的具體情況。

由于一體化大型鑄件是完全嶄新的產品，沒有先例可循，因此沒有經驗可借鑒。因此，設計人員必須制定新的技術規范，作為仿真模型的基礎。這些模型涵蓋各種負載情況，包括工作負載、后部和側部碰撞以及 NVH（噪音、振動、粗糙度）。
特別要注意將原始組件的不同功能和要求整合到一個部件中。這些要求涉及機械特性、與相鄰部件的接口以及具體的制造限制。

拓撲優化和細分建模使復雜形狀的創建變得直觀

設計工程師的工作基于對產品負載情況和可用安裝空間進行模擬，以獲得最佳拓撲結構。這是確保材料只用于需要的地方的一個關鍵步驟。在隨后的 CAD 數據推導過程中，某德國知名一級供應商公司多年來成功地采用了細分建模技術，這是一種來自計算機和電影行業的技術，可大大簡化幾何形狀的創建和優化。細分建模使設計師能夠直觀、高效地創建復雜的形狀。這對一體化大型鑄件尤為重要，因為最佳幾何形狀對結構安全性和可制造性起著至關重要的作用。此外，該方法還允許快速適應變化的要求，從而提高了開發過程的靈活性。除了縮短開發時間外，還顯著減輕了重量。

制造設計是一體化大型鑄件開發中的另一個關鍵要素。在開發的早期階段，就必須通過迭代過程同時考慮功能和鑄造技術要求。在此過程中，并行仿真循環對于確保部件的可制造性起著至關重要的作用。

鑄造仿真有助于發現潛在的問題，如氣泡、材料缺陷或模具填充不足。這些信息將用于優化部件幾何形狀，最終形成符合汽車行業高質量和安全要求的最終產品。

設計師任務范圍的擴展

一體化大型鑄造件的復雜性也從根本上改變了設計師的職責范圍。過去，一位設計師獨自承擔全部責任，但如今已不再可能。

開發需要至少四名設計師的協作。其中兩名設計師專注于部件幾何形狀，另一名負責鑄造系統的設計，第四名負責設計壓鑄模具。結構化的模型結構和有針對性的仿真模型為這種團隊合作提供了支持。

除了團隊合作之外，設計師技能的進一步發展也至關重要。開發人員必須不斷學習新技術和新方法，以滿足日益增長的需求。這不僅包括技術知識，還包括組織和溝通技巧，以協調不同部門之間的協作。

對模具和材料的新要求

更大的部件也給模具和材料帶來了新的挑戰。例如，必須開發新的真空、滑閥和溫度控制方案。熔體的長流道僅允許較低的保壓，需要創新的方法。此外，工具必須設計得易于維護，以最大限度地減少停機時間。

材料選擇也是一個重要方面。適用于一體化壓鑄的鋁合金應具有高強度和良好的鑄造性。同時，它們還必須滿足耐腐蝕和可回收性的要求。設計師需要將材料特性與部件的幾何形狀要求進行精確匹配，并針對流動特性、公差和強度之間的相互作用開發最佳解決方案。

通過一體化壓鑄提高效率

盡管大型鑄造組件高度復雜，但其開發總體而言非常高效。所有流程都集中在一個組件上，無需開發、生產和存儲大量單個部件。這不僅降低了生產成本，還顯著簡化了原始設備制造商的管理流程。

另一個優勢是縮短了開發時間。通過采用現代化方法和優化的制造工藝，從最初的概念構思到批量生產的時間可以顯著縮短。這為原始設備制造商帶來了決定性的競爭優勢，尤其是在創新周期快速的市場中。

總結

一體化壓鑄技術為設計師帶來了諸多新挑戰，同時也為汽車行業帶來了巨大的機遇。這些挑戰可以通過拓撲優化、細分建模和緊密的團隊合作等創新方法克服。通過替代復雜的組件，一體化壓鑄技術能夠提升效率，使其成為一項具有巨大未來潛力的突破性技術。此外，一體化壓鑄技術通過優化材料使用和簡化回收利用，為可持續發展做出了重要貢獻。因此，汽車行業正面臨一場激動人心的轉型，這將從根本上重新定義設計師的角色。