Aluminium wurde erstmals 2014 von Ford für den Bau seines Lkw F 150 verwendet. Dadurch wurde das Gewicht des Lkw um 300 Kilogramm reduziert, und das wirkte sich nicht nur auf das Gewicht aus; Die Kilometerleistung des Lkw verbesserte sich. Die Idee bestand darin, dasselbe Metall für Dachreling, Querträger, Hilfsrahmen und andere Strukturteile zu verwenden. Dies ist jedoch nicht geschehen, da diese Legierungen teuer sind. Darüber hinaus ist auch die Geschwindigkeit der Herstellung einer der Gründe, die eine weitverbreitete Verwendung behindert haben.
Jetzt hat die scherunterstützte Verarbeitung und Extrusion, kurz ShAPE, eine entscheidende Rolle gespielt. Diese Methode kostet viel weniger und verbessert die Fertigungsgeschwindigkeit sowie die Qualität. Es ist als Legierung 7075 bekannt. Ca. 30 % teurer als häufig verwendete Legierungen der „6000er-Serie“. Legierung 7075 hat ein um 85 Prozent höheres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht als Legierungen, die typischerweise in Fahrzeugen verwendet werden.
„Dieser Preisunterschied ist bei Luft- und Raumfahrtanwendungen akzeptabel, wo leichtere Materialien die höheren Kosten für eine bessere Treibstoffeffizienz, bessere Manövrierfähigkeit und niedrigere Startkosten überwiegen“, sagte Scott Whalen, ein Materialwissenschaftler, der an der Entwicklung von ShAPE am Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) beteiligt war. . „Aber bei Fahrzeugen ist es ein limitierender Faktor, den wir hoffentlich ändern.“
ShAPE unterscheidet sich in seinen Methoden. Es ist energieeffizient und weist eine äußerst hohe Qualität auf. Der größte Vorteil besteht darin, dass Sie es in sehr kurzer Zeit erledigen können.
„Umfassende Tests zeigen, dass das PNNL-Verfahren die Geschwindigkeit im Vergleich zur herkömmlichen Extrusion dieser Legierung um das Zehnfache steigern kann und dabei etwa die Hälfte der Energie verbraucht“, sagte Whalen, der entsprechende Autor. „Unser Verfahren kann etwa 12 Meter pro Minute ohne Risse oder Risse extrudieren, während die herkömmliche Extrusion auf etwa 1 bis 2 Meter pro Minute begrenzt ist, und unser Verfahren verbessert sogar einige Materialeigenschaften.“
ShAPE hat das Potenzial, Rohre, Drähte und Stangen mit Festigkeitseigenschaften zu extrudieren, die den erforderlichen ASTM-Industriestandards und typischen ASM-Werten entsprechen. Das Geheimnis besteht darin, dass das ShAPE in einer Rotationsbewegung verarbeitet wird, die sich von der herkömmlichen linearen Bewegung unterscheidet. Dadurch verformt es sich, wenn es durch eine Matrize gedrückt wird, um Produktformen zu erzeugen. Die Fähigkeit, bei niedrigeren Temperaturen zu verarbeiten und zu extrudieren, ist einer der Gründe, warum ShAPE Legierungen mit höheren Geschwindigkeiten herstellen kann.
Darüber hinaus kann das ShAPE-Verfahren energieaufwendige Wärmebehandlungsschritte beim regulären Strangpressen einsparen und 50 % der Energie einsparen, die für das Strangpressen der 7075-Legierung erforderlich ist. Riesige Metallbarren müssen bei Temperaturen über 400 °C (750 °F) wärmebehandelt werden Eines Tages nutzte man regelmäßiges Strangpressen, um verschiedene Komponenten wie Magnesium und Kupfer in der gesamten Legierung zu homogenisieren. ShAPE kann Knüppel ohne Homogenisierung extrudieren, wodurch die Gesamtkosten der mit ShAPE extrudierten Artikel um 5 % gesenkt werden.
Die schnellere Extrusionsgeschwindigkeit, der geringere Energieverbrauch und die geringeren Kohlenstoffemissionen von ShAPE können die Leichtmetalllegierung 7075 für Personenkraftwagen kostengünstiger machen. Darüber hinaus tragen leichtere Autos dazu bei, die CO2-Emissionen in der Transportbranche zu minimieren, indem sie den Kraftstoffverbrauch von Verbrennungsmotoren und die Fahrstrecken pro Ladung bei Elektrofahrzeugen verbessern.
