Pencetakan 3D atau “additive manufacturing” mempunyai potensi yang besar yang tidak dapat dipertikaikan lagi untuk merevolusikan sektor pengeluaran masa depan dan pada masa yang sama, ia dapat merealisasikan dimensi yang baru untuk kejuruteraan pembinaan struktur ringan. Pada zaman kini, aloi aluminium belum dapat memenuhi spesifikasi tinggi yang diperlukan untuk digunakan dalam industri automotif. Sebagai contoh spesifikasi-spesifikasi tersebut ialah prestasi rempuhan dan keberkesanannya dalam situasi impak yang berbeza. Di samping itu, proses reka bentuk semasa perlu dipertimbangkan untuk membolehkan penghasilan menggunakan material dengan ketahanan material yang tinggi di samping tahan lentur .
Sebagai sebahagian daripada projek penyelidikan “Customat_3D” yang ditaja oleh BMBT, EDAG Group bersama lapan ahli rakan kongsi yang lain, telah membangun sejenis aloi aluminium untuk kegunaan dalam industri automotif, di mana aloi mempunya ciri-ciri kekuatan tegangan (tensile strength) dan pemanjangan (elongation) yang tinggi pada titik putus/gagal (breaking point). Ciri yang terakhir ini adalah sangat penting terutamanya dalam kemalangan.
Semenjak tiga tahun kebelakangan ini, kami telah melihat keseluruhan rantaian proses daripada simulasi pencetakan 3D menggunakan serbuk kepada pembangunan komponen. Definasi aloi dan penghasilan serbuk telah dilakukan oleh Leibniz Institute for Materials Engineering (IWU) dan Kymera International. Pemprosesan dan pembangunan proses dalam kimpalan laser berasaskan serbuk (LBM) telah dijalankan di Fraunhofer IAPT, GE Additive dan FKM Sintertechnik GmbH. Satu simulasi penyejukan cepat bahan dalam proses yang dikimpal, telah diperiksa dengan teliti oleh Fraunhofer ITWM dan MAGMA Giessereitechnologie GmbH. Demonstrasi prestasi telah dilakukan oleh Mercedes-Benz AG dan EDAG Engineering GmbH dengan sokongan Altair Engineering. Pendekatan bersepadu ini bertujuan untuk membolehkan pencetakan 3D bahan “additive”digunakan dalam pengeluaran secara besar-besaran. Aloi yang baru ditemui itu boleh digunakan untuk membina bahagian-bahagian kereta yang amat ringan.
Dalam fasa makmal, pada mulanya pelbagai aloi diuji. Ia membolehkan percubaaan yang berjaya ke atas aloi yang terbaik pada sistem kimpalan sinar laser yang berbeza. Apa yang istimewa mengenai aloi ini adalah versatalitinya: pelbagai sifat yang sangat luas dapat dihasilkan dari aloi tunggal. Ciri-ciri ini boleh dilaksanakan secara fleksibel menggunakan rawatan pemanasan. Dari nilai eksperimen, kad material untuk digunakan untuk simulasi dihasilkan, dan ianya digunakan dalam pengoptimuman struktur dengan perisian Altair Opti OptiStruct untuk mengurangkan berat dan pada masa yang sama mengekalkan kekuatannya. Apa yang istimewa di sini ialah keperluan proses pencetakan 3D berasaskan pertambahan material dan penjajaran komponen boleh dipertimbangkan.
Bahagian dari kawasan yang berbeza dalam kereta telah dipilih. Penjimatan berat jisim dapat dicapai dalam struktur perumah roda galas beban dinamik (dynamic heavy load bearing wheel carrier) dan juga komponent rumit dengan ketegaran tinggi di bahagain kotak roda (Wheel box area). Sebahagian daripada penjimatan adalah lebih dari 30% dari potensi yang diharapkan. Berdasarkan proses pencetakan 3D menggunakan bahan tambahan, bahagian ini dapat disesuaikan dengan keperluan kenderaan melalui model tahap beban.
Di samping itu, proses-proses hibrid seperti kimpalan laser dan teknik pengikat telah diperiksa dengan bahan yang baru dibina. Di dalam simulasi, terdapat kemungkinan untuk menyalur proses pada tahap mikroskopic serbuk melalui unsur-unsur perwakilan dalam simulasi komponent pada tahap makroskopic .Dengan cara ini, ia membolehkan masa pengkomputeran yang lebih singkat. Akibatnya, residual tegasan (Residual stress) dan penangguhan boleh dilihat dan diminimumkan sebelum pengeluaran.
Aloi yang baru dibangunkan/dicipta boleh didapati secara rasmi dalam beberapa bulan lagi di bawah jenama CustAlloy®️. Rakan kongsi projek sudah membuat kesimpulan yang sangat positif. Oleh kerana aplikasi yang luas dan juga pengalisan karat yang telah dijalankan, teknologi ikatan dan banyak keperluan lain dalam industri automotif, aloi itu ditakrifkan untuk digunakan pertama kali dalam pengeluaran besar-besaran. Kami dapat mencapai semua matlamat projek dan proses pengeluarannya aloi baru ini dan kaedah simulasi yang telah diuji telah memberikan pakar alat yang berkesan untuk mengurangkan berat kenderaan dan keupayaan untuk menggunakan teknologi cetak 3D dalam pengeluaran besar-besaran.