Popyt na obróbkę CNC części pojazdów nowych źródeł energii rośnie: kluczowe są lekkość i rozpraszanie ciepła.

Badanie przeprowadzono w oparciu o ustrukturyzowany schemat projektowy. Wybrano komponenty z krytycznych podsystemów NEV, w tym obudowy akumulatorów, wsporniki silników i płyty chłodzące. Modele projektowe przygotowano za pomocą programu SolidWorks, zapewniając precyzyjne zdefiniowanie tolerancji wymiarowych i wykończenia powierzchni.

Dane dotyczące właściwości materiałowych zebrano z kart katalogowych producentów i zweryfikowano zgodnie z normami ASTM i ISO. Parametry procesów obróbki skrawaniem uzyskano z wcześniejszych raportów przemysłowych i zweryfikowano poprzez produkcję próbną w centrum obróbki CNC.

• Wyposażenie do obróbki skrawaniem: 5-osiowe pionowe centrum obróbcze z monitorowaniem w czasie rzeczywistym.
• Materiały: Stopy aluminium (6061, 7075), stal nierdzewna (304, 316L).
• Symulacja: Analiza elementów skończonych (ANSYS) do modelowania rozpraszania ciepła pod obciążeniem.
• Metryki oceny: Dokładność wymiarowa (±0,01 mm), chropowatość powierzchni (Ra ≤ 0,8 μm) i współczynnik przenikania ciepła.

Wszystkie parametry i konfiguracje testów zostały udokumentowane w celu zapewnienia powtarzalności.

Stopy aluminium osiągnęły do 45% redukcji masy w porównaniu z komponentami ze stali nierdzewnej o równej wytrzymałości. Obrabiane aluminiowe płyty chłodzące wykazywały zwiększoną przewodność cieplną, wspierając wydajność systemu akumulatorów.

Tabela 1 Właściwości mechaniczne i termiczne materiałów testowych

Wyniki symulacji (Rys. 1) pokazują, że aluminiowe płyty osiągnęły 20–25% niższe temperatury pracy przy równoważnych obciążeniach cieplnych w porównaniu ze stalą nierdzewną. Bezpośrednio wspiera to wydłużoną żywotność akumulatora i zmniejszone wymagania dotyczące systemu chłodzenia.

Rysunek 1 Rozkład temperatury w aluminiowych i stalowych płytach chłodzących.

W porównaniu z wcześniejszymi badaniami przemysłowymi (Li i in., 2022; Zhang & Chen, 2023), wyniki potwierdzają, że precyzja obróbki CNC dodatkowo poprawia wydajność lekkich stopów. W przeciwieństwie do komponentów odlewanych lub tłoczonych, obrabiane części wykazały lepszą kontrolę tolerancji, co ma kluczowe znaczenie dla montażu w NEV.

Obserwowane korzyści wynikają z wysokiej przewodności cieplnej stopów aluminium i precyzji osiągalnej dzięki obróbce CNC. Stal nierdzewna pozostaje niezbędna dla części wymagających wyjątkowej trwałości, takich jak wsporniki konstrukcyjne, gdzie należy zachować margines bezpieczeństwa.

Wyniki opierają się na kontrolowanych warunkach laboratoryjnych z ograniczoną produkcją seryjną. Próby przemysłowe na dużą skalę mogą ujawnić dodatkowe wyzwania, takie jak zużycie narzędzi i efektywność kosztowa w produkcji masowej.

Dla producentów zastosowanie obróbki CNC do komponentów NEV umożliwia zrównoważenie redukcji masy i wydajności. Integracja materiałów hybrydowych — aluminium do zarządzania termicznego i stali nierdzewnej do obciążeń konstrukcyjnych — oferuje zoptymalizowane rozwiązania.

Wyniki potwierdzają, że obróbka CNC ma kluczowe znaczenie dla rozwoju produkcji części NEV. Stopy aluminium zapewniają doskonałą redukcję masy i wydajność termiczną, podczas gdy stal nierdzewna zapewnia bezpieczeństwo konstrukcyjne. Połączenie obu materiałów poprzez precyzyjną obróbkę wspiera ewoluujące potrzeby NEV. Przyszłe badania powinny koncentrować się na procesach hybrydowych integrujących CNC z produkcją addytywną, aby dodatkowo zwiększyć elastyczność projektowania i efektywność kosztową.