10.9 Utvecklingstrender inom pressgjutning

10.9 Utvecklingstrender inom pressgjutning

Flera oberoende analyser indikerar att den globala efterfrågan på pressgjutna komponenter i aluminium kommer att uppvisa en stadig tillväxt på 6 – 8 % per år fram till slutet av 2020-talet. Efterfrågan drivs bl a av en ökad användning av aluminium i bilkarosser, elektriska drivlinor samt batterilådor. Gemensamt för alla dessa applikationer är att man vill minska vikten hos komponenterna till förmån för ökad räckvidd hos fordonet.
Konkurrensen kommer främst från höghållfast stål och aluminiumkomponenter som tillverkats genom andra metoder, ex vis plåt och strängpressade profiler. Även polymera kompositer är på frammarsch och kan tänkas ersätta vissa pressgjutna detaljer, framför allt i applikationer där viktbesparingen har en högre prioritet än priset för komponenten.

Pressgjutna komponenter i magnesium har ännu inte uppvisat någon kraftig expansion i Sverige men enligt flera källor märker man att efterfrågan är på uppåtgående. I handburna applikationer, t ex motorsågar, har magnesium dock en fortsatt stark ställning.

För mindre komponenter, med en vikt under ca 1 kg och en storlek upp till motsvarande ett A4-ark, har zink en stark position tack vare en hög produktivitet i varmkammarmaskiner, minimala krav på efterbearbetning tack vare den höga precisionen i gjutningen samt en i det närmaste oändlig livslängd hos gjutverktygen.

På armatursidan går lagstiftningen mot helt blyfria mässingslegeringar, vilka kan pressgjutas men som innebär vissa utmaningar för den efterföljande skärande bearbetningen där spånbrytningen kan vara ett problem.

Oavsett vilken metall som pressgjuts så ökar såväl marknadens som samhällets krav på minskad miljöbelastning från såväl processer som produkter. Detta innebär att allt fler slutkunder, ex vis inom fordonsindustrin, kräver att deras underleverantörer skall kunna ange hur stort CO2-avtryck som en specifik komponent har innan den monteras in i fordonet.
Cirkulära materialflöden med full spårbarhet och märkning avseende såväl råmaterialens ursprung som komponentens egenskaper blir en förutsättning för att kunna leva upp till framtida klimatkrav kopplade till hållbara och fossilfria produkter.
Insamling och analys av processdata samt tillämpning av artificiell intelligens för att skapa självlärande och självjusterande processer är andra tydliga trender för att öka såväl tillgängligheten som produktiviteten, samtidigt som konkurrenskraften och lönsamheten förbättras.

Skriv ut
Innehållsförteckning

    10.9.1 Strukturdetaljer

    Strukturkomponenter till fordonsindustrin driver mycket av utvecklingen såväl på maskinsidan som inom materialutvecklingen. I dagsläget (2022) används i huvudsak energikrävande primärlegeringar till större strukturdelar. I syfte att minska klimatavtrycket från nya eldrivna fordon går utvecklingen mot att dels kunna använda återvunnet aluminium, dels kunna eliminera behovet av en efterföljande värmebehandling för att uppnå önskade mekaniska prestanda hos komponenterna.

    Efterfrågan på allt större strukturdetaljer driver också på efterfrågan på allt större pressgjutmaskiner. I dagsläget (nov -22) finns uppgifter om att det i Kina byggs horisontella kallkammarmaskiner med en låskraft på upp till 12 000 ton, och det spekuleras i framtida maskiner med upp till 20 000 tons låskraft där en hel bottenplatta till en personbil kan pressgjutas i ett stycke.

    Skottvikter på över 100 kg aluminium innebär dels enorma utmaningar för att hantera gjutverktyg med vikter upp emot 150 ton, dels enorma slitage på verktygen då flytlängder på 1,5 – 2 m kräver mycket höga inloppshastigheter för att undvika kallflytningar. Tillämpningen av utbytbara insatser, ex vis tillverkade via 3D-printning av pulver i samma kvalitet som verktygsstålet, förväntas därför öka framöver, liksom metoder för att rekonditionera verktygsytor med varmsprickor eller områden med erosionsskador.

    I syfte att undvika varmsprickor i verktygsytan syns en tydlig trend mot övergång till vattenfri mikrosmörjning av formverktygen, vilket i sin tur ökar kraven på intern kylning av verktygen.

    Pressgjutning av komponenter som har krökta kanaler, ex vis kylkanaler, i elmotorhus för fordon, utgör en stor utmaning. Där kan engångskärnor av salt möjligen vara ett alternativ, där man efter att metallen stelnad, spolar ut saltet med vatten. Saltkärnorna tillverkas genom att man pressgjuter smält salt i en konventionell varmkammarmaskin.