EN
Alumiiniseokset 6000-sarjasta ovat nykyään välttämättömiä auton kehysten valmistuksessa, koska ne yhdistävät lujuuden keveyteen ja kestävät ruostetta erittäin hyvin. Viimeisimmän materiaalitestin mukaan vuoden 2025 tienoilla nämä seokset kestävät noin 20 prosenttia enemmän vääntövoimaa kuin tavallinen teräs, samalla kun osat ovat noin 35–40 prosenttia kevyempiä. Niiden valmistuksessa helppo muovattavuus tekee niistä niin hyödyllisiä. Autonvalmistajat voivat muodostaa monimutkaisia rakenteita törmäyssuojaukseen ja erityisiin oviraunoihin, joissa on useita kammioita sisällä. Nämä suunnittelut täyttävät tiukat turvallisuusstandardit, mutta pitävät samalla autot kuskin mukavasti tiellä.
Kun autoja kevennetään, alumiinipuristuksen avulla autonvalmistajat voivat vähentää ajoneuvon painoa noin 100–150 kilogrammalla verrattuna perinteisiin teräsrakenteisiin. Polttomoottoriautojen kohdalla tämä tarkoittaa noin 6–8 prosentin parannusta polttoaineen säästöihin. Sähköajoneuvojen hyöty on vielä merkittävämpi, sillä akkupaketin samalla kertaa ajettavuus paranee noin 12–15 prosenttia. Tämä erottuu erityisesti akkolaatikoiden valmistuksessa sähköautoihin. Puristamalla valmistetut onteloprofiilit tekevät näistä komponenteista kevyempiä, mutta tarjoavat myös tarpeellista rakenteellista vahvistusta niin tärkeille akkukennoille, jotka ovat keskeisiä sähköautojen suorituskyvylle.
Johtavat sähköautovalmistajat käyttävät nykyään yhden kappaleen puristusmuovatun alumiinipatterikoteloita, jotka integroivat jäähdytyskanavat ja iskunvaimentimet yhdistettyihin rakenteisiin. Näiden koteloiden lämmönsäätö on 40 % tehokkaampaa kuin perinteisten hitsattujen kokoonpanojen ja ne tarjoavat törmäyssuojan, joka vastaa 1,8 mm terästä puolella painolla – näin saavutetaan turvallisemmat ja pidemmän matkan sähköautot.
A 2024 automaatioinsinöörikrapula korostaa, miten autonvalmistajat hyödyntävät puristettuja alumiiniprofiileja rakentaessaan modulaarisia alustajärjestelmiä. Näillä toisiinsa lukkiutuvilla komponenteilla voidaan nopeasti mukauttaa alustoja eri ajoneuvoluokkiin ylläpitäen samalla yhtä hyvää turvatarkastuksen suorituskykyä, mikä lyhentää kehitysympyröitä 30 % verrattuna perinteisiin leikattuun teräkseen perustuviin rakenteisiin.
Ilmailuteollisuus turvautuu voimakkaasti alumiiniseoksien profiloimiseen, koska niillä on erinomainen lujuus painoon nähden, erityisesti suhteessa laatuun 7075 ja 2024. Näiden materiaalien arvokkuuden määrittää se, että niiden vetolujuus voi ylittää 500 MPa, vaikka ne painavat noin 60 prosenttia vähemmän kuin teräs, mikä on erityisen tärkeää lentokoneiden suorituskyvyn parantamisessa. Käytännön esimerkkinä voidaan mainita siivenpalkkien päät. Kun nämä komponentit valmistetaan profiloitua alumiinia eikä titaania käyttäen, ne ovat 18–22 prosenttia kevyempiä, mutta täyttävät silti kaikki FAA-vaatimukset väsymiskestävyydelle. Todellinen vaikutus? Lentoyhtiöt raportoivat säästävänsä noin 2 400 litraa lentokoneen polttoainetta joka vuosi per lentokone, mikä tukee sekä taloudellisia tavoitteita että ympäristötavoitteita.
Lämpöpuristustekniikat, jotka toimivat noin 375 asteesta lähes 500 celsiusasteeseen, muuttavat korkealaatuiset ilmailun billetit ilman saumoja oleviksi rakennemuodoiksi. Oikean lämmön ylläpitäminen prosessoinnin aikana auttaa säilyttämään metallin rakeen ehjana, mikä tarkoittaa, että osat, kuten laskutelineiden toimilaitteet, säilyttävät luotettavan lujuutensa koko niiden alueella. Tehtaat, jotka siirtyvät näihin menetelmiin, saavat yleensä tuotantoajat laskettua noin kolmanneksella vanhoihin taidesin menetelmiin verrattuna. Puristuksen jälkeen mittatarkkuus säilyy erinomaisena, yleensä ±0,1 millimetrin tarkkuudella. Tämäntyyppinen tarkkuus on erittäin tärkeää, kun kyseiset osat on asennettava yhteen hiilikuituosiin nykyaikaisessa lentokoneen rakentamisessa.
Uusimmat puristusmuottien versiot mahdollistavat monimutkaisten monitoimikappaleiden valmistuksen yhdellä kertaa. Lämmönvaihtoputkien valmistus voidaan nyt tehdä valmiiksi kylmäainejäykistetyillä kanavilla sekä antureiden kiinnityskohdilla jo valmistuksen alussa. Viime vuonna julkaistun tutkimuksen mukaan lentokonevalmistaja säästi noin 14 000 dollaria jokaaisesta lentokoneesta, kun 84 erillistä nivelttyä teroskappaleita vaihdettiin yhdellä alumiinikotelolla, joka valmistettiin puristamalla. Uusi rakenne ei ainoastaan vähentänyt kustannuksia, vaan kesti paremmin tärinää lentokokeissa. Mukaansatempaavaa on myös se, että nämä edistynyt puristusmenetelmät vastaavat myös tulevaisuuden lentokoneiden tarpeita. Ne tarjoavat tarvittavan sähkömagneettisen suojauksen herkkiä elektroniikkalaitteita varten ja niissä on erityisesti suunnitellut muodot, jotka imevät iskuja paremmin kuin perinteiset materiaalit esimerkiksi lastaustiloihin.
Alumiiniseoksista valmistettu profiilikalvonta on muodostunut keskeiseksi tekijäksi nykyaikaisessa arkkitehtonisessa suunnittelussa, tarjoten insinööreille ja suunnittelijoille ennennäkemätöntä joustavuutta rakenteellisten ratkaisujen luomisessa, jotka yhdistävät muotoilun ja toiminnallisuuden.
Nykyään useimmat modernit rakennukset tukeutuvat voimakkaasti puristusprofiileihin, koska niitä voidaan valmistaa erittäin tarkasti ja ne sopivat hyvin monimutkaisiin muotoihin. Otetaan esimerkiksi 6063-seos, josta on tullut rakentajien suosiossa sen ansiosta, että sen pinta on sileä valmiissa rakenteessa ja siitä on helppo tehdä hitsausliitokset. Kun asennamme tähän materiaaliin perustuvia lämmöneristysjatkoksia ikkunoihin, lämmönmenetys vähenee noin 30 % verrattuna vanhempiin, tehottomampiin materiaaleihin. Arkkitehdit pitävät myös puristusprofiilien käytöstä, koska niillä voidaan valmistaa monimutkaisia kammioituja verhoiluja, jotka kestävät jopa yli 3 500 pascalin tuulikuormia vailla silti vaarantamatta sitä siistia ja modernia ulkonäköä, jota nykyään toivotaan.
Rannikkoalueiden ja suurten kaupunkien rakennukset ovat siirtymässä käyttämään alumiiniprofiileja, joiden ulkopinnoitteena on PVDF, eli polyvinylidendifluoridi. Nämä pinnoitteet ovat osoittaneet erinomaista kestävyyttä, ja niissä on vain 2 % korroosiota suolavesikokeissa, joiden mukaan testaukset tehdään (ASTM B117 -standardi) jopa 25 vuorokauden mittauksessa. Viime vuonna julkaistu tutkimus rakennusmateriaaleista paljasti mielenkiintoisen seikan: alumiinijulkisivuisiin rakennuksiin kului ylläpidossa noin kolme viidesosaa vähemmän kustannuksia kuin teräksisiin rakennuksiin 15 vuoden seurantajaksolla. Mikä tekee alumiinista niin erityisen? Alumiinoitumisprosessissa alumiinin pintaan muodostuu luontevasti suojaava hapetuskerros, joka itse asiassa korjaa pieniä naarmuja itsestään, mikä pitää rakennuksen näyttämään hyvältä vaikka auringonvalossa päivittäin.
Alumiinipursotetut järjestelmät maksavat noin 15–20 prosenttia enemmän kuin PVC- tai puukomposiittivaihtoehdot. Kun katsotaan laajempaa kokonaiskuvaa, nämä järjestelmät kestävät noin 60 vuotta, mikä vähentää uusintakuluja noin 83 prosenttia useiden tuotelajien elinkaaria koskevien tutkimusten mukaan. Rakennushuoltajat ovat myös huomanneet huoltokulujen laskevan merkittävästi, jopa 42 prosenttia säästöjä joissakin raporteissa, sillä maalausta tai tiivistämistä ei tarvita yhtä usein. Ympäristönäkökulma on myös varsin vakuuttava. Suurin osan alumiiniosista voidaan kierrättää uudelleen ilman laadun heikkenemistä, ja noin 95 prosenttia kierrätetään uudelleen verrattuna noin 35 prosenttiin komposiittimateriaaleista. Tämä tekee alumiinista älykkään valinnan rakennuksille, jotka pyrkivät LEED-sertifiointiin, koska se sopii hyvin ympyräliiketallomalleihin, joissa materiaalit kiertävät eikä päädy jätteeksi.
Alumiiniseoksista valmistetut pursotukset ovat tulleet erittäin tärkeiksi elektroniikan lämmönhallinnassa erityisesti lämmönpoistajien valmistuksessa. Materiaali johtaa lämpöä noin 160–200 wattia metrikelviniä kohti, mikä tarkoittaa, että se siirtää lämpöä nopeasti laitteiden sisällä olevilta herkiltä osilta. Tämä auttaa estämään laitteen nopeuden hidastumista ylikuumenemisen vuoksi. Vuoden 2023 tuoreet tutkimukset osoittivat myös jotain mielenkiintoista – laitteet, joissa on näitä alumiinisia lämmönpoistimia, kokivat noin 32 prosenttia vähemmän tilanteita, joissa niiden piti rajoittaa suorituskykyä lämmön vuoksi, verrattuna laitteisiin, joissa käytettiin muovimateriaaleja. Koska huono lämmönhallinta voi vähentää elektroniikan luotettavuutta jopa 40 prosenttia, monet valmistajat tukeutuvat nykyään vahvasti alumiiniin erityisesti tehokkaiden tietokonepiirien ja LED-valojen kaltaisissa sovelluksissa, joissa lämpötilan hallinta on erityisen tärkeää.
Kun on kyse kevennettyjen mutta kovien koteloiden valmistuksesta esimerkiksi muuntajille, aurinkoinvertoijille ja nyt yleistyville sähköautojen latauspisteille, puristusmuovatut alumiiniprofiilit todella loistavat. Näillä materiaaleilla on sisäänrakennettu suojaus sähkömagneettista häiriöitä vastaan, mikä pitää kotelon sisällä olevat herkät piirikortit turvallisina vahingoittumatta. Niiden erinomainen suorituskyky johtuu siitä, että puristusmuovausmenetelmällä valmistajat voivat upottaa jäähdytyspihdit suoraan kotelon suunnitteluun yhdessä kaapelointia varten varattujen paikkojen kanssa. Tämä taas tarkoittaa, että kokoonpanossa tarvitaan vähemmän erillisiä osia. Joidenkin yritysten on raportoitu säästävän jopa 18–25 prosenttia tuotantokustannuksissa siirryttäessä perinteisistä hitsattujen teräsosien valmistusmenetelmistä näihin alumiiniratkaisuihin.
Pursotetun valmistusprosessin kyky tuottaa lähes mitä tahansa muotoa on tehnyt siitä suosittua valmistajien keskuudessa monimutkaisten jäähdytyspalojen suunnittelussa, joissa on useita kammioita sekä rakenteissa, jotka yhdistävät lämmönjohtavuutta ja eristysominaisuuksia. Kun on kyse palvelinkoneiden jäähdytysjärjestelmistä, yksi ainoa pursotettu alumiinikappale voi tehdä sen minkä neljästä kuuteen erillistä painolevyä tekisivät, mikä vähentää valmistushävikkiä noin puolella viimevuotisen materiaalitehokkuustutkimuksen mukaan. Erityisesti tämän menetelmän sopeutuvuus säilyy kuitenkin erinomaisesti yhdistettynä alumiinin täydelliseen kierrätyskäyttöön. Pitkän aikavälin kestävyyttä tavoitteleville yrityksille nämä pursotetut osat tarjoavat todellisia etuja perinteisiin kuparipohjaisiin vaihtoehtoihin nähden sekä 5G-verkkojen kehityksessä että monissa teollisuussovelluksissa, joissa lämmönhallinta on erityisen tärkeää.
Alumiiniseosten puristusprosessi luo monimutkaisia profiileita, joiden toleranssit ovat noin ±0,1 mm, mikä vähentää merkittävästi hukkamateriaalia. Perinteiset valmistusmenetelmät eivät pysty vastaamaan tätä tehokkuutta. Puristuksessa valmistajat voivat valmistaa onttoja poikkileikkauksia ja useita kammioita rakenteen sisään. Tällä tavoin säästetään noin 30 % raaka-aineista vahingoittamatta rakenteen lujuutta tai kestävyyttä. Entistäkin paremmaksi tämän tekee hyvä yhteensopivuus kierrätetyn alumiinijätteen kanssa. Useimmat yritykset pitävät tätä erittäin kustannustehokkaana, sillä yli kolme neljäsosaa kaikista historiallisista alumiinipurskeista on edelleen käytössä jossain, koska voimme kierrättää niitä uudelleen valmistusprosesseissa.
Alumiinipuristuksilla toimii todella hyvin ympyräpohjaisiin valmistusmenetelmiin. Kun tarkastelemme, mitä tapahtuu kuluttajien käytön jälkeen tuotteille, alumiinijätteen kierrättämiseen tarvittava energia on vain noin 5 % uuden alumiinin valmistukseen raaka-aineista tarvittavasta määrästä. Kansallinen Alumiiniliitto teki viime vuonna tutkimuksia, joiden mukaan rakennuksissa, joissa on puristettuja alumiiniosia, käytön aikana syntyneet hiilipäästöt pienenivät noin 40 % verrattuna teräksellä rakennettuihin rakenteisiin kolmenkymmenen vuoden aikana. Tätäkin parempaa on se, että nykyjärjestelmissä voidaan kerätä noin 95 % alumiinista vanhoista purkamisvaiheessa olevista rakennuksista. Tämä korkea kierrätysaste tarkoittaa, että suurin osa arkkitehdeistä ja rakentajista näkee puristetun alumiinin nyt usein ympäristöystävällisten projektiin liittyvänä materiaalina.
Teräksellä on tietysti enemmän raakaa lujuutta kuin alumiinilla, mutta kun tarkastellaan lujuutta painokiloa kohti, alumiiniseokset ovat noin 60 % edellä. Tämä tekee kaiken erotuksen esimerkiksi autonkehyksissä ja lentokoneenosissa, joissa painolla on suuri merkitys. Otetaan esimerkiksi 6061-T6-alumiini, jolla on noin 310 MPa:n myötölujuus, kun sen tiheys on vain 2,7 grammaa kuutiosenttimetriä kohti. Pehmeää terästä tarvitaan työntää 250 MPa:n raja saavuttaakseen samanluvun, mutta sen tiheys on 7,85 grammaa kuutiosenttimetriä kohti eli lähes kolminkertainen. Kevyt rakenne säästää myös todellisia kustannuksia. Kuljetusyritykset raportoivat jopa 8–12 prosenttia paremmasta polttoaineen säästöstä, kun käytetään alumiinia teräksen sijaan, kuten SAE International -tutkimuksissa on todettu.
6xxx-sarja (6061, 6063, 6082) hallitsee rakenteellisen puristuksen markkinoita sen optimaalisen muokattavuuden ja mekaanisten ominaisuuksien tasapainon vuoksi. Viimeisimmät markkinatiedot osoittavat, että nämä magnesium-piisisokeet muodostavat:
| Käyttö | 6xxx-sarjan käyttö | Käytetty tärkeä ominaisuus |
|---|---|---|
| Autoteollisuuden kehät | 68% | Kolarienergian absorptio |
| Rakennusten julkisivut | 73% | Säätövasteisuus |
| Elektroniikan jäähdytys | 82% | Lämpöjohtokyky |
Tämä laaja hyväksyntä johtuu niiden kyvystä saavuttaa 150–340 MPa:n vetolujuus tekoikästykseen jälkeen säilyttäen samalla erinomainen korroosionkesto.
Yhden pisteen ratkaisuyritys, joka yhdistää tutkimuksen ja kehityksen, tuotannon, myynnin ja toimitusketjun hallinnan.
