Fordon med ny energi & Tillväxt i tryckgjutning

Ökningen av produktionen av nya energifordon och dess påverkan på efterfrågan på tryckgjutning

Elbilar och ökad efterfrågan på precisionsgjutna komponenter

När vi går över till elfordon har hela ansiktet på bilindustrin förändrats ganska mycket, och precisionsdiegjutning har blivit väldigt viktig i denna process. Elbilar är helt enkelt inte lika som de gamla bensindrivna maskinerna. De behöver komponenter som både är lätta och starka så att de kan få bättre batteritid. Ta en titt på vad som sker i Kina till exempel. Bara i fjol såldes cirka 8 miljoner elbilar där, och de flesta tillverkare använder nu aluminiumdiegjutning i ungefär 60 procent av de strukturella delarna för sina elmodeller, enligt Asia Pacific Automotive Casting Market Report från tidigare i år. Varför? Därför att när vi byter material blir saker faktiskt lättare. Aluminiumdiegjutna delar kan minska fordonets vikt med cirka 15 till 20 procent jämfört med vanliga ståldelar, men ändå klara alla krashtester som krävs för säkerhet.

Tillväxt inom EV-tillverkning och dess direkta effekt på aluminiumdiegjutning

Ökningen av elbilsproduktion har verkligen skapat ett större behov av tryckgjutning av aluminium, särskilt eftersom de flesta batterihus och motordelar nu använder högtryckspressgjutning (HPDC). Ta till exempel den amerikanska marknaden – under förra året ökade försäljningen av elbilar med 40 %, och uppnådde cirka 1,4 miljoner sålda fordon redan 2023. Denna ökning har skapat ett behov av cirka 230 000 ton aluminiumgjutning för elbilsdelar i hela landet. Statliga program som den 7 500 dollar stora skattenedrättningen enligt Inflation Reduction Act har definitivt påskyndat utvecklingen, enligt nyligen marknadsrapporter från Nordamerikas bilindustrisektor. Företag i hela branschen börjar nu investera kraftigt i dessa stora HPDC-maskiner med en kraft på upp till 6 000 ton. Dessa avancerade system gör att de kan tillverka de komplexa batteribackarna med inbyggda kylkanaler direkt från formen, vilket minskar antalet monteringssteg och förbättrar den övergripande prestandan.

Marknadstrender: Förväntad ökning av tryckgjutningsvolym per fordon för ny energi

Branschanalytiker bedömer att innehållet av tryckgjutna delar per elbil kommer att öka med 65% jämfört med konventionella fordon till år 2027, driven av införandet av gigagjutning. Denna teknik konsoliderar 70+ stansade delar till enstaka aluminiumgjutningar, vilket minskar monteringstiden med 45% och förbättrar måttlig noggrannhet till ±0,5 mm.

Innovation inom gigagjutning: Omvandlar storskaligt aluminiumtryckgjutning för elbilar

Vad är gigagjutning och varför revolutionerar den tillverkningen av elbilar

Gigagjutning innebär ett stort steg framåt inom tillverkningsteknologi, vilket möjliggör massiva enstaka aluminiumgjutningar som är cirka 100 gånger större än vad som var möjligt tidigare. När tillverkare byter ut de 70 plus svetsade delarna mot bara en enda solid del får de ganska imponerande resultat. Fordonen blir lättare med cirka 12 till kanske till och med 15 procent samtidigt som de blir betydligt styvare, cirka 30 procent bättre vad gäller vridstyvhet. Tesla verkligen sköt in denna teknik i huvudströmstillverkningen på deras Gigafactory i Shanghai, där de installerade dessa enorma gjutmaskiner på 9 000 ton som är kapabla att tillverka kompletta chassisektioner på bara två minuter. Enligt forskning från FEV Consortium redan 2025 sparade bilar som byggts med gigagjutna fram- och bakmoduler cirka 18 procent i vikt jämfört med äldre konstruktioner av flera material. Detta översätts praktiskt till förlängda körsträckor mellan laddningarna, vilket ger förarna en extra 6 till 8 procent räckvidd per fulladdning.

Högyttryckspressgjutning (HPDC) i produktion av nya energibilar

Moderna högtrycksdykattappar (HPDC) fungerar med spännkrafter mellan 6 000 och 9 000 ton, vilket är cirka 25 till 40 procent mer kraftfullt jämfört med äldre modeller från bara några år tillbaka. Denna ökade styrka gör att tillverkare kan producera specialdelar som behövs för elfordon, inklusive de stora batteribackarna som kan sträcka sig upp till två meter i längd. Kyltekniken har också blivit ganska sofistikerad på senare tid. Dessa avancerade system upprätthåller dimensionell precision inom plus eller minus 0,05 millimeter, vilket är mycket viktigt för att säkerställa att batterihöljet förblir vattentätt. När det gäller produktionseffektivitet, så tar de flesta moderna anläggningarna ungefär 90 sekunder per cykel och återanvänder nästan allt spillmaterial – vi talar om att återvinna närmare 98 procent av aluminiumskräpet internt. Denna kombination är rationell för företag som vill balansera exakta krav med miljöansvar i sina tillverkningsprocesser.

Teknologiska framsteg som möjliggör precision och skalbarhet

Tre nyckelinnovationer har gjort gigacasting genomförbart:

• AI-drivet flödessimuleringsprogramvara som förutsäger defekter upp till 18 timmar innan produktion
• Hybridgjutformmaterial med keramikbeläggningar som tål 850°C smält aluminium i över 100 000 cykler
• Sensorer i realtid som upptäcker mikronivåförskjutningar under stelning

Detta gör det möjligt att tillverka strukturella komponenter med vägg tjocklekar på 2,5 mm utan att kompromissa med krocksäkerheten – 40 % bättre än 2020 års standard.

Utmaningar med att införa gigacasting i stor skala: Kostnad, kvalitet och leveranskedja

Att installera en gigacast cell kostar över 62 miljoner dollar, och företagen bör vänta mellan 12 och 18 månader innan de ser någon avkastning på investeringen, även om de producerar omkring 100 000 enheter varje år. Det finns fortfarande materiella utmaningar. De nuvarande aluminiumlegeringar som används tenderar att utveckla en porositet på omkring 15 procent när de gjuts i sektioner som är tjockare än 120 millimeter. Och så är det hela försörjningskedjan. Tillverkarna måste helt omvandla sitt tillvägagångssätt från att köpa hundratals separata komponenter till att istället arbeta med en enda gjutpartner. Detta innebär stora investeringar i ny utrustning och en nära samordning med färre leverantörer än någonsin tidigare.

Lättviktsbehandling: En grundläggande designprincip som styr aluminium- och magnesiumpressgjutning

Varför lättvikt är avgörande för nytt energikraftfordons effektivitet och räckvidd

Varje 10% minskning av fordonets vikt förbättrar räckvidden för elbilar (EV) med 6–8% genom lägre energiförbrukning. Detta direkta samband gör lättviktsteknik till ett avgörande faktor för konsumenternas acceptans. Aluminium- och magnesiumtryckgjutning möjliggör komplexa strukturdelar som är 40–60% lättare än motsvarande ståldelar utan att kompromissa med säkerheten.

Rollen för aluminium- och magnesiumlegeringar i bilindustrins tryckgjutning

Magnesiumlegeringar erbjuder överlägsen flytförmåga, vilket tillåter 50% snabbare cykeltider än aluminium vid tryckgjutning. De erbjuder också 30% högre styrka vid påkörning än aluminium A380 i kritiska komponenter. Magnesium är 33% lättare än aluminium samtidigt som det behåller jämförbar hållfasthet, vilket gör det idealiskt för icke-strukturella applikationer.

Jämförande fördelar med lättviktiga material i tryckgjutning för EV-plattformar

Aluminium har en densitet på cirka 2,7 gram per kubikcentimeter, vilket innebär att det kan spara mellan 50 och 60 procent i vikt jämfört med stål. Magnesium är ännu lättare med bara 1,8 gram per kubikcentimeter, vilket ger en viktminskning på cirka 65 till 75 procent även om det kräver särskilda beläggningar för att skydda mot korrosion. När man tittar på hur starka dessa material är i förhållande till deras vikt, så överstiger båda metallerna 300 megapascal per gram – det är ungefär 40 procent bättre än det man får från avancerade plaster. Konstruktionsingenjörer använder vanligtvis magnesium där strukturella krav inte är så höga, till exempel yttre kåpor, medan aluminium sparas till delar som utsätts för verklig påfrestning, såsom batterifack. Resultatet? Fordon som byggs på detta sätt blir cirka 22 procent lättare än de som är gjorda av kombinationer av olika material. Många bilföretag har börjat göra denna övergång eftersom lättare fordon generellt presterar bättre och förbrukar mindre bränsle.

Nyckelanvändningsområden för tryckgjutning inom komponenter till elfordon

Batterihus och motorhuvor: Krav på högintegritets tryckgjutning

Tryckgjutning är avgörande för kritiska komponenter i elfordon, såsom batterihus och motorhuvor, som kräver korrosionsbeständiga aluminiumlegeringar kapabla att tåla extrema termiska cykler. Tryckgjutning med högt tryck uppnår <10 μm i dimensionstolerans – avgörande för vattentäthet och att uppfylla kraven på krocksäkerhet.

Strukturella tryckgjutna delar: Minskad monteringskomplexitet

En ledande tillverkare av elfordon visade att en enda tryckgjuten bakre underrede minskar antalet komponenter från 70 till 2, vilket minskar monteringstiden med 35 %. Genom att eliminera svetsförband förbättras vridstyvheten med 15 % jämfört med stansade ståldesigner.

Tryckgjutningsverktyg för storskalig produktion av elfordonskomponenter

Multiskjutningsverktyg möjliggör produktion av över 500 komplexa EV-delar per timme, med automatisk trimning som minimerar efterbehandling. Moderna verktyg håller nu i upp till 200 000 cykler innan de behöver renoveras – 30 % mer än 2021 – och stödjer fabriksproduktion på över 500 000 fordon årligen.

Marknadsutbredning och ekonomiska möjligheter inom den elbilbaserade tryckgjutningssektorn

Intäktsmöjligheter och marknadsprognoser för elbilrelaterad tryckgjutning

Marknadsprognoser visar att den globala tryckgjutningssektorn för elbilar kan nå cirka 24,1 miljarder dollar år 2030, med en sammansatt årlig tillväxtrate på cirka 12,3 procent. Delar som specifikt är utformade för elbilar utgör redan cirka en tredjedel av totala bilbranschens gjutningsförsäljning, vilket representerar en betydande ökning från knappt under 20 procent år 2020. Anledningen till denna ökning? Bilverkstäderna arbetar hårt för att minska fordonets vikt med cirka 18 till 22 procent genom användning av lättare material som aluminium- och magnesiumlegeringar, men samtidigt måste bilarna fortfarande vara tillräckligt starka för att prestera bra strukturellt på vägarna världen över.

Regionala förskjutningar i gjutningsinfrastruktur på grund av efterfrågan på nya energifordon

Asien-Stilla havet leder med 63% av globala EV-tryckgjutningskapacitet , driven by China's production of 8 million new energy vehicles in 2023. Foundries in the region are investing 4,2 miljarder USD i uppgraderingar av HPDC för att möta OEM:s krav på gigacasting. Nordamerikansk kapacitet ökade med 28 % under 2023 jämfört med året innan, stödd av federala politiker som gynnar lokala elbilsförsörjningskedjor.

Strategisk omvandling för traditionella gjuterier i elbilsäran

Äldre gjuterier investerar nu cirka 41 procent av sina kapitalutgifter i gjutteknik för elfordon, vilket är en kraftig ökning från bara 9 % år 2019. Pengar investeras bland annat i röntgeninspektionssystem för att få ner defektraterna till under 0,2 %, samt i styrning med artificiell intelligens som minskar energiförbrukningen med 15 till 18 %. Denna övergång innebär också att de flesta arbetstagare behöver ny kompetensutveckling. Ungefär sju av tio anställda måste lära sig dessa avancerade simuleringstekniker och metoder för lean production. De vänjer sig också vid att arbeta med mycket tuffare specifikationer för EV-delar, ibland så små som plus eller minus 0,05 millimeter i precision.

Vanliga frågor

Vad är gigacasting inom elbilindustrin?

Gigacasting är en tillverkningsprocess som möjliggör produktion av stora enstaka aluminiumdelar för elfordon, vilket kraftigt minskar antalet individuella svetsade komponenter som behövs.

Varför är viktreduktion viktig i nya energifordon?

Viktreduktion är avgörande eftersom den minskar fordonets totala vikt, vilket förbättrar räckvidden och energieffektiviteten hos elbilar.

Vilka fördelar erbjuder magnesiumlegeringar vid tryckgjutning för elbilar?

Magnesiumlegeringar erbjuder bättre flytförmåga, vilket möjliggör snabbare cykeltider vid tryckgjutning. De erbjuder också högre styrka vid påverkan och är mycket lättare än aluminium, vilket gör dem lämpliga för icke-strukturella applikationer.

Hur förändras tryckgjutningsindustrin med elbilarnas framväxt?

Industrin ser en ökad efterfrågan på aluminium- och magnesiumgjutdelar, vilket driver investeringar i högtryckspressgjutningsteknik och gigapressningsprocesser för att möta elbilstillverkarnas behov.

Vilka utmaningar finns det med att införa gigapressningsteknik?

Utmaningar inkluderar de höga kostnaderna för att sätta upp gigacastningsceller, materialporositetsproblem med aluminiumlegeringar när de gjuts i tjocka sektioner samt en omstrukturering av leveranskedjor för att anpassa sig till färre men mer komplexa komponenter.