Checklist voor aluminium productontwerp

Checklist voor aluminium productontwerp

Je hebt een product ontworpen van aluminium.  Controleer jij of je de juiste aluminium keuzes gemaakt hebt? Hieronder speciaal voor jou de aluminium checklist:

Heb je alle functies die je in het onderdeel kunt meenemen opgenomen?

  • Materiaal op de uiterste vezelafstand gelegd?
  • Positioneer nokjes opgenomen?
  • Oplegvlak meegenomen?
  • Centreerlijnen?
  • Voorbereiding verbinding/ klikverbinding mee geëngineerd?
  • Laskantvoorbereiding (schuine kant)/ lasbad ondersteuning opgenomen
  • Montage oriëntatie ingebouwd?

Heb je de juiste aluminium materiaalaanduiding gehanteerd?

  • Kneedlegering EN AW- XXXX XX (voorbeeld EN AW-6082 T6 of EN AW-5083 H111)
  • Gietlegering EN AC-XXXXX (voorbeeld zandgieten EN AC-43000 T6, hogedruk EN AC-46200)
  • Is de gewenste toestand gespecificeerd?

Is de gekozen legering de meest voor de hand liggende?

  • Gangbaar?
  • Passend bij de gewenste hoeveelheid?
  • Goedkoopste voor het beoogde doel?
  • Passend bij de vorm/ het vervaardigingsproces?

Design voor corrosie

  • Niet in contact met andere metalen?
  • Geen spleten?
  • Afloop van water mogelijk?
  • Uitspoelbaar?
  • Oppervlaktebehandeling opgenomen?
  • Bij toepassing in de grond bescherming voorzien?
  • Bescherming aangebracht voor omgeving met pH hoog/laag

Wordt er gelast?

  • Is voor het lassen de juiste informatie op de TPD gezet?
  • Is de legering lasbaar?
  • Start-stop positie op positie met de minste belasting?
  • Lasdraad afgestemd op legeringen en omstandigheden?
  • Materiaalsoorten gelijksoortig?
  • Warmte beïnvloede zone op spanningsarme locatie?

Is het product recycle optimaal?

  • Gelijke legeringen gebruikt?
  • Voorkeur voor laagst gelegeerde soorten, bij voorkeur met minste zink en koper
  • Is de coating echt nodig?
  • Losneembaar / demontabel gemaakt?
  • Recycling systeem terugname materiaal mogelijk?

Is de aluminium kwaliteit geschikt voor de gewenste visuele uitstraling?

  • Anodiseerbaar?
  • Lakbaar?
  • Specifieke eigenschappen ingebouwd (zoals slijtage bestendig)?
  • Onbehandeld gewenste uitstraling?

Wordt er verspaand?

  • Is er een goed verspaanbare legering ingezet?
  • Wordt er veel verspaand? / Bestaat er gevaar voor kromtrekken van het product?

Kan ik er een modulair product van maken? 

  • In andere soortgelijke producten ook toe te passen?
  • Meer producten uit een basisvorm mogelijk?

Wordt het product dynamisch belast?

  • Zijn de radii zo groot mogelijk?
  • Is er een geschikte, sterke en taaie, legering ingezet?
  • Worden spanningsconcentraties vermeden? Geen scherpe overgangen, Van dik naar dun geleidelijk, lassen op de juiste locatie?
  • Worden de optimale materiaal condities voor deze toepassing ingezet?

 

Voorkom problemen en maak optimaal gebruik van aluminium. Gebruik de checklist en geef antwoord op de vraag: Welke van deze checks is voor jou het meest waardevol? Laat weten welke verbeteringen het in je ontwerp heeft opgeleverd. Mocht je aanvullingen hebben? Geef ze door.  Ben je tevreden? Deel de checklist met anderen die er belang bij hebben. Laat je mening hieronder in het commentaarveld achter en als beloning zal ik je op de hoogte houden van de nieuwste versie checklist of laat je gegevens hier achter.

3D vormgeven van aluminium- deel2

3D vormgeven van aluminium- deel2

Door de specifieke metaalstructuur, zijn van aluminium allerlei vormen te produceren. Vorige keer hebben we het gehad over smeden, slagextrusie en heatforming. Dit Blog gaat over de volgende 4 processen:

  • Hydroforming
  • Rubberpersen
  • Pulsvormen
  • Additieve manufacturing

Hydroforming

Is een plaat of buis die onder druk met water (soms olie) in een matrijsholte geduwd wordt. De drukken waar je over praat zijn, bij lage druk, vanaf 500 bar, of bij hogedruk tot 2500bar. Dit gebeurt koud. Afhankelijk van de rek, een mechanische eigenschap van het materiaal, mag je bij aluminium een expansie van ca. 10% verwachten.

hydroformen plaathydroforming profiel tube
Afbeelding 2

 

Rubberpersen

Rubberpersen is een techniek waarbij je plaat in een 3D shape vormt. Het gereedschap bevindt zich aan één zijde en de druk wordt aangebracht door een “rubber kussen”. Je kan hierbij de plaat in een vormholte drukken (negatief vormen) of strekken/plooien (positief vormen). Bij relatief lage aantallen, series van 100 stuks, is dit proces al interessant.(Bron afbeeldingen: Phoenix 3D metaal)

rubberpersproces
Afbeelding4

Pulsvormen

Pulsvormen is een heel nieuwe techniek die we nog niet zolang zien.  De eerste toepassing is nu op de markt. Het proces gaat door middel van magnetische ontlading.
Er wordt een hoge elektromagnetische energiepuls gevormd waarbij een geleidend materiaal, zoals aluminium, wordt afgestoten. Door het opbouwen van de spanning, met meerdere samenwerkende spoelen, wordt er een elektromagnetische puls opgewekt die het materiaal bij voldoende oplading weg doet schieten. Bij deze vervormingstechniek gedraagt het materiaal zich super plastisch waardoor een enorme vormvrijheid realiseerbaar is.

Middels slimme pulsvormapparaten kunnen al bij  kleine condensator spanningen, van bijvoorbeeld 3 kV, pulsstromen gevormd worden die hoge elektrische pulsvelden realiseren, tegen geringe kosten.
pulsvorming

Additive manufacturing

Additive manufacturing ofwel 3D printing. Er zijn twee type 3D printtechnieken voor aluminium. Eén waar het product vanuit laagjes poeder wordt opgebouwd, waar per laag de laser, een patroon in brand. De andere techniek is die waar door middel van een draad een product laagsgewijs wordt opgebouwd. Voor aluminium kom je tot nu toe meestal de eerst genoemde tegen, maar de tweede kan ook.

Voor techniek één zie je vaak materiaal met een hoog siliciumgehalte, tussen de 10 en 12% ingezet. Voor de andere techniek wordt een lasdraad, zoals de 4043 (AlSi5), gebruikt. Aluminium zet niet de trend op gebied van 3D printen, andere duurdere metalen zoals titanium lopen voorop.

Afbeelding6b

Welke techniek is voor jouw interessant? Als jij hieronder een reactie weergeeft heb ik iets speciaals. Jij ontvangt van mij de presentatie hand-out met de verschillende vormgevingstechnieken overzichtelijk op een rij, in pdf.

Wil je op de hoogte gehouden worden over Aluminium schrijf je nu in.

3D vormgeving van aluminium

3D vormgeving van aluminium

Door de specifieke metaalstructuur, is aluminium in allerlei vormen te produceren. 30% van het aluminium wordt als billet voor profiel gemaakt. Ook allerlei plaatprocessen (40%)  en gietprocessen (ook 30%) kunnen het aluminium in de gewenste optimale vorm brengen.  Er zijn ook technieken die op een andere manier als gieten, aluminium in een 3D vorm kunnen toveren. Hieronder worden er een aantal behandeld:

  • Smeden
  • Slagextrusie
  • Heatforming


Smeden/ Forging
Smeden is een techniek die qua naam misschien aan een ouderwets proces doet denken maar het smeden van aluminium is niet te vergelijken met de werkwijze van de ambachtelijke smid die dat met ijzer doet.
Het smeden van aluminium gebeurt veelal met een voorverwarmd stuk kneedaluminium en wordt tussen twee matrijshelften geforceerd/geperst. Matrijssmeden wordt daarom ook wel warmpersen genoemd.
smeden

productvoorbeeld: gesmede “Whishbone” , bron Stampal SB d.o.o.

Soms zijn er meerdere stappen nodig om de gewenste vorm te krijgen; soms is één stap al voldoende. Bij het warmsmeden is de laatste stap altijd het verwijderen van de vloeibraam.
Het voordeel is dat het product door de vervorming extra hoge mechanische eigenschappen krijgt en een smeedstuk over het algemeen taai en hoog sterk is.


Slagextrusie
slagextrusie

Slagextrusie wordt voor het maken van bijvoorbeeld grote aantallen spuitbussen en blikjes ingezet. Het onzichtbaarste, maar wellicht het belangrijkste industriële slagextrusiedeel is de gasgenerator voor airbags. Slagextrusie is een koudvormproces, waarbij wordt uitgegaan van een ronde schijf vol materiaal (pion of platine genoemd, in het Duits “Butze”; in het Engels “slug”). Deze wordt in een matrijs gelegd en door middel van een stempel zal het materiaal superplastisch worden vervormd. Zo kunnen er bijvoorbeeld heel snel dunwandige producten met bodem worden geproduceerd. Maar ook andere vormen voor bijvoorbeeld reservoirs voor schokdempers of heatsinks voor LED-verlichting zijn mogelijk.

neuman slagextrusie

Heatforming

Heatform™-technologie is een relatief nieuw proces en doet eigenlijk denken aan het “opblazen” van een ballon. Dit lijkt op hydroforming (blow forming), met dit verschil dat het bij hogere temperatuur gebeurt, De buisvormige producten worden opgewarmd tot een temperatuur net onder het smeltpunt. De buis wordt vervolgens in een matrijs gelegd en onder druk opgeblazen met warme lucht.

Door deze hogere temperatuur kan het aluminium veel verder strekken en vervormen zonder dat scheurvorming of breuk optreedt (z.g. “Burst” of “Rupture”). Door slimme matrijsconcepten kunnen fijne details worden bereikt en kan zelfs de wanddikte gestuurd en gevarieerd worden.

heatforming proces3

Bron afbeeldingen Heatforming, HEATform™

heatfromingedit

Er zijn nog meer 3D vormgevingstechnieken zoals

  • Hydroforming
  • Rubberpersen
  • Pulsvormen
  • Additieve manufacturing

Welke zou jij in een volgend BLOG besproken willen zien? Als jij hieronder een reactie weergeeft heb ik iets speciaals. Jij ontvangt van mij de presentatie hand-out in pdf met de verschillende vormgeving technieken overzichtelijk op een rij.

Wil je op de hoogte gehouden worden over Aluminium schrijf je nu in en ontvang 1x per maand een update.

René Valentijn, hartelijk dank voor je bijdrage aan dit Blog!

5 tips voor een optimaal aluminium ontwerp

5 tips voor een optimaal aluminium ontwerp

Om aluminium op een optimale manier in te zetten zijn er afwegingen die genomen en keuzes die gemaakt moeten worden. Graag deel ik de 5 tips om aluminium optimaal in te zetten:

Bonus, Tip 6. Aluminium Design slee Inklapbaar, verkrijgbaar via www.move4fun.nl

Bonus, Tip 6. Aluminium Design slee Inklapbaar, verkrijgbaar via www.move4fun.nl

1. Kies de juiste legering
2. Gebruik het juiste proces om jouw vorm te creëren
3. Integreer functies
4. Reduceer onderdelen
5. Kies de oppervlaktebehandeling die in de omgeving past en het gewenste effect geeft

De keuze van de juiste legering hangt af van sterkte maar ook van de eisen die gesteld worden ten aanzien van bijv. de corrosiebestendigheid, vervormbaarheid, verspaanbaarheid, lasbaarheid, verkrijgbaarheid etc. Je kan de eigenschappen van de legeringen onderling vergelijken via bijv. Alu-Key Ook in BLOG legeringskeuze staan handvatten voor het kiezen van de juiste legering. Perfect is het zelden, maar het hoogst haalbare kan zeker worden nagestreefd.

Met de juiste legeringskeuze voorkom je problemen en zijn de eigenschappen optimaal voor de toepassing. Dat levert natuurlijk voordeel op.

Kies het juiste proces voor je vormgeving. Wat is je ideale vormgeving en welk proces past daarbij? Sluit dat aan bij de aantallen die er nodig zijn of is er een proces dat daar als equivalent voor te gebruiken is. Denk bijvoorbeeld aan dieptrekken, hoge nauwkeurigheid, hoge gereedschap kosten, grote aantallen of bijv. rubber persen; aantallen tot 5000-1000 batch grootte c.a. 100, relatief lage gereedschapskosten. Of een ander voorbeeld als hoge druk gieten en coquille gieten. Hogedrukgieten, hoge nauwkeurigheid, hoge gereedschapskosten. Coquille gieten, lagere aantallen, lagere gereedschapskosten, hogere rek (elongation) mogelijk.

Of is verspanen, 3D printen of forging het proces dat je de juiste vorm en eigenschappen oplevert? En wist je dat een extrusiematrijs al vanaf c.a. € 1.000,- mogelijk is?
Schets/bepaal je “ideale” vorm en ga dan processen selecteren en bijschaven.

Integreer functies.
Door in je vorm slimme opnames mee te nemen zoals, ribbels voor bijv. centrering, aanleg vlakjes, scharnierdelen, schroefopnames, verbindingssleuven etc. integreer je functionaliteit. Ook kun je vormspecifiek zorgen dat een product maar op 1 manier kan assembleren, waardoor kans op foute montage wordt voorkomen. Door het opnemen van meerdere functies in een onderdeel kun je onderdelen reduceren.

Onderdelen reduceren.
Vaak zie je dat producten/ apparaten zijn samengesteld uit onderdelen die in assemblage allemaal een functie vervullen. Al die onderdelen moeten samen gebracht, misschien onafhankelijk oppervlakte worden behandeld en aan elkaar bevestigd. Door nu bijvoorbeeld de vorm in een plaat te leggen door 3D vervormen of verspanen of in een ander uitgangsmateriaal via gieten, forging of extrusie aan te brengen kunnen onderdelen gereduceerd worden. Dit vertaalt zich in alles door, waaronder minder bevestigingsmaterialen zijn benodigd en de tolerantie van het totaal nauwkeuriger wordt, etc.

De oppervlaktebehandeling van aluminium kan een extra functie toevoegen aan het product. Dat kan sec visueel zijn maar ook is er vaak een technisch aspect dat verbeterd kan worden. Zo kan bijvoorbeeld slijtvastheid van belang zijn. Een oppervlaktebehandeling kan er voor zorgen dat in bepaalde omstandigheden aluminium beter resistent is in zijn beoogde omgeving als onbehandeld. Zie ook corrosie fouten met aluminium

Wat is jou grootste uitdaging met optimaal aluminium ontwerp?  Vermeld deze in het commentaarveld hieronder en ik help je op weg.

Aluminium in transport

Aluminium in transport

Onderweg naar vakantie zit ik mij weer te verbazen over de hoeveelheid vrachtwagens op de weg, zelfs in deze periode. En als ik dan opzij kijk om te zien of het een aluminium vrachtwagen is wordt ik 9 van de 10 keer teleurgesteld.
Aluminium heeft in de transport zijn positie toch allang ingenomen zou je zeggen…. Ondanks dat er al heel veel aluminium op de weg wordt toegepast zijn 9 van de tien vrachtwagen niet van aluminium. Daar zit nog maar een zeer beperkte hoeveelheid aluminium in verwerkt.

Degene die in de sector wel met aluminium rijden weten dat er geld mee te verdienen is. Ten aanzien van bijvoorbeeld corrosie en gewicht, dus hetzij brandstof besparing hetzij meer kilogrammen lading, of voor de bouwers een hogere marge door een product met een hoge toegevoegde waarde.

beelen vrachtwagen Volgens sommige bronnen: “fuel economy increases as much as 8% per vehicle for every 10% weight reduction. No other material in the world will give you the combination of high strength, low weight and recyclability that aluminum provides to achieve these benefits.” ***

Aluminium, HET recyclemateriaal, met nog steeds een enorme potentie in de transport. Moet alles van aluminium? Nee, een dekzeil van aluminium zonder specifieke reden is onbenullig. Als we nou eerst gaan toepassen waar het sterk is, de kansen die er liggen benutten, en daarna weer verder met verfijnen en optimaliseren. De wereld om ons heen vereist steeds meer efficiency, voor optimaal ontwerp is een combinatie van materialen nodig. Dat is waar we naar toe op weg zijn.
Voorlopig is er in transport nog enorm veel te winnen met toepassing van aluminium, stap je voor stapje zijn we op weg.
(*** bron) & andere interessante bron: link

Op de hoogte blijven van mogelijkheden met aluminium?
Meld je aan.

Meest gemaakte fouten met aluminium

Meest gemaakte fouten met aluminium

Bij het werken met aluminium kunnen er zaken mis gaan. Dat is zonde en vaak niet nodig. Er is zoveel kennis over het materiaal maar helaas is dat niet altijd bij iedereen voor handen op het moment dat het nodig is. Hierbij een aantal punten om fouten te voorkomen en het optimale uit aluminium te kunnen gaan halen.

Iphone6bend
Ontwerp
Een veel gemaakte fout is een slecht aluminium ontwerp. Een goed aluminium ontwerp maakt gebruik van het geschikte proces om materiaal daar neer te leggen waar dit het meest effectief is.
Werken met standaard plaat en profiel is vaak niet de manier om een licht en optimaal ontwerp te realiseren. Voor een aluminium product ontwerp heb je kennis van de mogelijkheden én het materiaal nodig.

legering aofb
Legering
Met de keuze van de juiste legering krijg je niet alleen de beoogde sterkte maar ook de eigenschappen zoals corrosie bestendigheid en/ of verspaanbaarheid, lasbaarheid etc.
De keuze van de legering hangt ook af van de proceskeuze en eventueel beschikbaarheid. Kiezen van de juiste legering is dus het zoeken naar het beste compromis op alle vlakken.



Proceskeuze
Met aluminium ben je in staat door de juiste proces keuze bijvoorbeeld de eigenschappen nog verder te verbeteren, of klik-verbindingen eenvoudig in je ontwerp te integreren etc. Doordat aluminium zo goed vormbaar is, zijn er een legio aan processen die je kan toepassen en dus het ideale proces kan selecteren voor jouw toepassing. Maar eerst moet je kennis nemen van al deze mogelijkheden. Hoe kun je anders op het idee komen deze toe te passen?

galvanische corrosie
Galvanische corrosie
Een veel voorkomende fout bij aluminium is galvanische corrosie. Doordat het materiaal relatief onedel is ontstaat er snel een oxide. Dit geeft aluminium ook zijn corrosie bestendigheid. Maar op het moment dat het in een vochtige omgeving met een “edeler” metaal een verbinding wordt gemaakt ontstaat er een opofferingsproces en kan het aluminium wegcorroderen. Dit is veelal eenvoudig te verhelpen door metalen onderling elektrisch te scheiden.


afbladder verf
Oppervlakte behandeling
De meest gemaakte fout bij oppervlakte behandeling van aluminium is het aanbrengen van een verf/kleur zonder een goede voorbehandeling. Aluminium kun je in alle kleuren van de regenboog laten coaten, echter het proces vergt specifieke kennis en aanpak voor de voorbehandeling, anders bladdert de verf er zo vanaf.



zwarte corrosie
Opslag
Last but not least: de opslag van aluminium. Doordat aluminium zo goed warmte weggeleidt, voelt het snel koud aan en krijgt vocht uit de omgeving, bij voldoende temperatuurverschil, kans om te condenseren op het aluminium. Deze condens zorgt bij onvoldoende beluchting tussen platen, profielen en/ of verpakking voor corrosie vlekken en dus beschadiging van het aluminium oppervlak. Dat is de reden waarom aluminium binnen bij een relatief constante temperatuur opgeslagen moet worden. Zo houd je het aluminium mooi.


Welke fout met aluminium ben jij tegengekomen en hoe is dat opgelost?

Zijn de BLOGs van Aluminium Metal Knowledge voor jouw waardevol? Vertel het anderen…
Heb je aanvullingen en/of andere relevante opmerkingen, deel hieronder.