Η ζήτηση για μηχανική κατεργασία CNC εξαρτημάτων νέων ενεργειακών οχημάτων αυξάνεται: Η μείωση βάρους και η απαγωγή θερμότητας είναι κρίσιμης σημασίας.

Η έρευνα ακολούθησε ένα δομημένο πλαίσιο σχεδιασμού. Επιλέχθηκαν εξαρτήματα από κρίσιμα υποσυστήματα NEV, συμπεριλαμβανομένων περιβλημάτων μπαταριών, βραχιόνων κινητήρα και πλακών ψύξης. Τα μοντέλα σχεδιασμού προετοιμάστηκαν χρησιμοποιώντας το SolidWorks, διασφαλίζοντας την ακριβή ορισμό των ανοχών διαστάσεων και των επιφανειακών φινιρισμάτων.

Τα δεδομένα ιδιοτήτων υλικών συλλέχθηκαν από τα δελτία δεδομένων των κατασκευαστών και επαληθεύτηκαν έναντι των προτύπων ASTM και ISO. Οι παράμετροι της διαδικασίας μηχανικής κατεργασίας προήλθαν από προηγούμενες βιομηχανικές αναφορές και επικυρώθηκαν μέσω δοκιμαστικής παραγωγής σε ένα κέντρο μηχανικής κατεργασίας CNC.

• Εξοπλισμός μηχανικής κατεργασίας: Κέντρο κάθετης μηχανικής κατεργασίας 5 αξόνων με παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο.
• Υλικά: Κράματα αλουμινίου (6061, 7075), ανοξείδωτο χάλυβα (304, 316L).
• Προσομοίωση: Ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων (ANSYS) για τη μοντελοποίηση της θερμικής απαγωγής υπό φορτίο.
• Μετρικές αξιολόγησης: Ακρίβεια διαστάσεων (±0,01 mm), τραχύτητα επιφάνειας (Ra ≤ 0,8 μm) και συντελεστής μεταφοράς θερμότητας.

Όλες οι παράμετροι και οι ρυθμίσεις δοκιμών τεκμηριώθηκαν για να διασφαλιστεί η αναπαραγωγιμότητα.

Τα κράματα αλουμινίου πέτυχαν έως και 45% μείωση βάρους σε σύγκριση με εξαρτήματα από ανοξείδωτο χάλυβα ίσης αντοχής. Οι μηχανικά κατεργασμένες πλάκες αλουμινίου ψύξης παρουσίασαν βελτιωμένη θερμική αγωγιμότητα, υποστηρίζοντας την απόδοση του συστήματος μπαταριών.

Πίνακας 1 Μηχανικές και θερμικές ιδιότητες των υλικών δοκιμής

Τα αποτελέσματα προσομοίωσης (Εικ. 1) δείχνουν ότι οι πλάκες αλουμινίου πέτυχαν 20–25% χαμηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας υπό ισοδύναμα θερμικά φορτία σε σύγκριση με τον ανοξείδωτο χάλυβα. Αυτό υποστηρίζει άμεσα την εκτεταμένη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και τις μειωμένες απαιτήσεις του συστήματος ψύξης.

Εικόνα 1 Κατανομή θερμοκρασίας σε πλάκες ψύξης αλουμινίου έναντι ανοξείδωτου χάλυβα.

Όταν συγκρίθηκαν με προηγούμενες βιομηχανικές μελέτες (Li et al., 2022; Zhang & Chen, 2023), τα ευρήματα επιβεβαιώνουν ότι η ακρίβεια μηχανικής κατεργασίας CNC βελτιώνει περαιτέρω την απόδοση των ελαφρών κραμάτων. Σε αντίθεση με τα χυτά ή σφραγισμένα εξαρτήματα, τα μηχανικά κατεργασμένα μέρη επέδειξαν ανώτερο έλεγχο ανοχής, κρίσιμο για τη συναρμολόγηση σε NEV.

Τα παρατηρούμενα οφέλη προκύπτουν από την υψηλή θερμική αγωγιμότητα των κραμάτων αλουμινίου και την ακρίβεια που επιτυγχάνεται με τη μηχανική κατεργασία CNC. Ο ανοξείδωτος χάλυβας παραμένει απαραίτητος για εξαρτήματα που απαιτούν εξαιρετική ανθεκτικότητα, όπως δομικοί βραχίονες, όπου πρέπει να διατηρούνται τα περιθώρια ασφαλείας.

Τα αποτελέσματα βασίζονται σε ελεγχόμενες εργαστηριακές συνθήκες με περιορισμένη παραγωγή παρτίδων. Οι βιομηχανικές δοκιμές μεγάλης κλίμακας μπορεί να αποκαλύψουν πρόσθετες προκλήσεις, όπως η φθορά των εργαλείων και η αποδοτικότητα κόστους στη μαζική παραγωγή.

Για τους κατασκευαστές, η υιοθέτηση της μηχανικής κατεργασίας CNC για εξαρτήματα NEV επιτρέπει την εξισορρόπηση του ελαφρού βάρους και της απόδοσης. Η ενσωμάτωση υβριδικών υλικών—αλουμινίου για θερμική διαχείριση και ανοξείδωτου χάλυβα για δομικά φορτία—προσφέρει βελτιστοποιημένες λύσεις.

Τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν ότι η μηχανική κατεργασία CNC είναι κρίσιμη για την προώθηση της παραγωγής εξαρτημάτων NEV. Τα κράματα αλουμινίου παρέχουν ανώτερη μείωση βάρους και θερμική απόδοση, ενώ ο ανοξείδωτος χάλυβας εξασφαλίζει δομική ασφάλεια. Ο συνδυασμός και των δύο υλικών μέσω μηχανικής κατεργασίας ακριβείας υποστηρίζει τις εξελισσόμενες ανάγκες των NEV. Η μελλοντική έρευνα θα πρέπει να επικεντρωθεί σε υβριδικές διαδικασίες που ενσωματώνουν CNC με προσθετική κατασκευή για την περαιτέρω ενίσχυση της ευελιξίας σχεδιασμού και της αποδοτικότητας κόστους.