EN
A 6xxx sorozatú alumíniumötvözetek ma már elengedhetetlenek az autóvázak gyártásához, mivel erősséget kombinálnak a könnyűséggel, és kiválóan ellenállnak a rozsdásodásnak. A 2025 körüli anyagvizsgálatok szerint ezek az ötvözetek körülbelül 20 százalékkal nagyobb csavaróerőt bírnak el, mint a hagyományos acél, miközben a komponensek súlya körülbelül 35, akár 40 százalékkal csökken. Ami különösen hasznossá teszi őket, az az, mennyire egyszerű őket gyártás során formálni. Az autógyártók így bonyolult szerkezeteket tudnak kialakítani ütközésvédelemhez, valamint a belső többkamrás speciális ajtógerendákhoz. Ezek a kialakítások megfelelnek a szigorú biztonsági előírásoknak, miközben az autók útmutatása továbbra is kiváló marad.
Amikor a járművek könnyítéséről van szó, az alumíniumextrúzió segít az autógyártóknak körülbelül 100-150 kilogramm súlyt megtakarítani a hagyományos acélkonstrukciókkal összehasonlítva. Benzines meghajtású járművek esetében ez a tankolási költségekben körülbelül 6-8 százalékos fogyasztáscsökkenést jelent. Az elektromos járművek még jelentősebb előnyt élveznek, ugyanis akkumulátorcsomagjuk azonos méretével körülbelül 12-15 százalékkal megnövekedett hatótávot biztosítanak. E technológia különösen jól hasznosítható az elektromos járművek akkumulátoros tálcáinak gyártásában. Az extrúzióval készített üreges profilok nemcsak enyhítik ezeknek az alkatrészeknek a súlyát, de jelentős strukturális megerősítést is biztosítanak az akkumulátorcellák körül, amelyek az EV teljesítményének szempontjából kritikus fontosságúak.
A vezető EV gyártók már használnak egydarabból extrudált alumínium akkumulátorházakat, amelyek hűtőcsatornákat és ütközési pufferket integrálnak egységes szerkezetekké. Ezek az egységek 40%-kal jobb hőszabályozást biztosítanak a hagyományos hegesztett szerkezetekhez képest, és ütközésállóság tekintetében olyan védelmet nyújtanak, mint egy 1,8 mm-es acél, miközben a felének felelnek meg a súlyukban – ezek kulcsfontosságú fejlesztések a biztonságosabb és hosszabb hatótávolságú elektromos járművek számára.
A 2024-es autóipari mérnöki jelentés kiemeli, hogyan használják az autógyártók az extrudált alumíniumprofilokat moduláris alvázrendszerek építéséhez. Ezek az egymásba kapcsolódó alkatrészek lehetővé teszik a gyors platformadaptációt járműosztályok között, miközben fenntartják az egységes ütközésállósági teljesítményt, csökkentve a fejlesztési ciklusokat a hagyományos, sajtolt acéllemezes architektúrákhoz képest 30%-kal.
A repülőgépipar erősen támaszkodik az alumíniumötvözetek extrudálására, mivel ezek kiváló szilárdságot nyújtanak a súlyukhoz képest, különösen a 7075-ös és 2024-es típusokról lévén szó. Ezek az anyagok akár 500 MPa feletti szakítószilárdságot is elérhetnek, miközben kb. 60 százalékkal könnyebbek az acélnál, ami különösen fontos a repülőgépek hatékonyabb működése szempontjából. Vegyük példaként a szárnygerendák végződéseit. Ha extrudált alumíniumból készülnek titanból helyett, akkor 18 és 22 százalékkal könnyebbek maradnak, miközben minden olyan FAA előírást teljesítenek, amely a fáradási ellenállásukat szabályozza hosszú távon. Ennek a gyakorlati haszna, hogy a légitársaságok évente kb. 2400 liter repülőgép-üzemanyag megtakarításról számolnak be minden egyes gépen, amelybe ezeket a könnyebb alkatrészeket beépítették, ez pedig egyszerre segíti a költségvetési célokat és a környezetvédelmi célokat is.
A körülbelül 375 és majdnem 500 Celsius-fok között működő forró extrúziós technikák azok, amelyek ezeket a nagy minőségű légiipari rudakat varratmentes, szilárd szerkezeti alakzatokká alakítják. A feldolgozás során a megfelelő hőmérséklet fenntartása segít megőrizni a fém kristályszerkezetét, ami azt jelenti, hogy alkatrészek, mint például a futóművek működtető mechanizmusai, az anyag teljes körében megbízható szilárdsággal rendelkeznek. Azok a gyárak, amelyek áttérnek ezekre a módszerekre, általában a régi iskolás kovácsolási eljárásokhoz képest harminc százalékkal rövidebb gyártási időt érnek el. Az extrudálás után a méretek is nagyon pontosak maradnak, általában plusz-mínusz 0,1 milliméteres tűréshatáron belül. Ez a fajta pontosság különösen fontos, amikor ezeknek az alkatrészeknek össze kell illeszkedniük a modern repülőgép-építésben használt szénrostszerkezetekkel.
A legújabb extrúziós szerszámok lehetővé teszik a gyártók számára, hogy egy lépésben összetett, többfunkciós profilokat készítsenek. Vegyük például a szárnyborda elemeket, amelyekbe már az elejétől fogva beépíthetők hűtőcsatornák, valamint szenzorok felszereléséhez szükséges rögzítési pontok. A tavaly megjelent kutatások szerint egy repülőgépipari vállalat repülőgépenként körülbelül tizennégyezer dollárt takarított meg, amikor lecserélt nyolcvannégy különálló, szegecselt acélalkatrészt egyetlen, extrúzióval készült alumínium légihajótestre. Az új kialakítás nemcsak olcsóbb volt, hanem a repülési tesztek során jobban ellenállt a rezgéseknek is. Ami igazán izgalmas, hogy ezek az új extrúziós megoldások a jövő repülőgép-építési igényeket is kielégítik. Elektromágneses védelmet biztosítanak a kényes elektronikai berendezések környezetében, valamint speciális formájuknak köszönhetően jobban elnyelik az ütéseket a rakodóterekben, mint a hagyományos anyagok.
Az alumínium ötvözet extrúzió a modern építészeti tervezés egyik alapvető eleme lett, lehetővé téve a mérnökök és tervezők számára a forma és funkció egyensúlyát biztosító strukturális megoldások létrehozását.
Manapság a legtöbb modern épület erősen támaszkodik az extrudált alumíniumprofilokra, mert ezeket rendkívül pontosan lehet gyártani, és jól illeszkednek mindenféle összetett alakzathoz. Vegyük például a 6063-as ötvözetet, amely népszerű a építők körében, köszönhetően annak sima megjelenésének a felületkezelés után, valamint annak egyszerű hegeszthetőségének. Amikor termikus megszakítást alkalmazunk ablakoknál ebből az anyagból, akkor kb. 30%-kal csökkentjük a hőveszteséget a régebbi, kevésbé hatékony anyagokhoz képest. Az építészek is szeretnek dolgozni az extrudátumokkal, mivel képesek létrehozni azokat a díszes többkamrás függönyfalakat, amelyek akár 3500 Pascal feletti szélnyomással szemben is ellenállnak, miközben megőrzik azt a tiszta, modern megjelenést, amit manapság mindenki keres.
A part mentén és nagyvárosokban található épületek egyre inkább PVDF-bevonattal ellátott alumíniumprofilokat használnak homlokzataikhoz. Ezek a bevonatok rendkívüli tartósságot mutatnak, még sótartalmú levegőnek is ellenállnak, csupán 2% korróziót szenvedve akár 25 éves kitételt követően a szokásos sópermetes próbák során (ASTM B117 szabvány). A tavalyi kutatások a különböző építőanyagokat vizsgálták, és érdekes eredményre jutottak: az alumíniumborítású épületek mintegy háromötödével kevesebb karbantartást igényeltek 15 év alatt, mint az acélborításúak. Miért olyan különleges az alumínium? Az a tény, hogy természetes oxidréteget képez, amely képes enyhén kijavítani a kis karcolásokat, így az épület hosszú ideig jó megjelenésű marad még a heves napsütésnek kitéve is.
Az alumínium extrúziós rendszerek ára körülbelül 15-20 százalékkal magasabb kezdetben, ha összehasonlítjuk PVC-vel vagy fa kompozit alternatívákkal. Ám ha a teljes képet nézzük, ezek a rendszerek körülbelül 60 évig tartanak, ami csökkenti a cserére fordított költségeket durván 83 százalékkal, különböző termékéletciklusokat vizsgálva. Az épületkezelők azt is tapasztalták, hogy karbantartási költségeik jelentősen csökkentek, egyesek akár 42 százalékos megtakarításról számoltak be, mivel idővel nem szükséges annyi festés vagy tömítés. Az ökológiai szempont is meggyőző. A legtöbb alumínium alkatrész újra és újra felhasználható minőségromlás nélkül, körülbelül 95 százalékos újrahasznosítási aránnyal, szemben a kompozit anyagok mindössze körülbelül 35 százalékával. Ez az alumíniumot okos választássá teszi azoknál az épületeknél, amelyek LEED tanúsítvány megszerzésére törekszenek, mivel jól illeszkedik a körkörös gazdasági modellekbe, ahol az anyagok folyamatosan újrahasznosításra kerülnek, ahelyett, hogy szeméttelepen végeznék.
Az alumíniumötvözetek extrudálása az elektronikai eszközök hőkezelésében különösen fontossá vált, különösen hűtőbordák gyártásához. Az anyag hővezető képessége körülbelül 160 és 200 watt/méter kelvin között van, ami azt jelenti, hogy viszonylag gyorsan elvezeti a hőt az eszközökön belüli érzékeny alkatrészekről. Ez segít megakadályozni, hogy az eszközök túlmelegedés miatt lassuljanak. Egy 2023-as kutatás érdekes eredményt hozott napjainkban is – az ilyen alumínium hűtőbordákkal felszerelt eszközök esetében körülbelül 32 százalékkal ritkábban fordult elő teljesítménykorlátozás hőproblémák miatt műanyag alapú megoldásokhoz képest. Figyelembe véve, hogy a rossz hőkezelés csökkentheti az elektronikus eszközök megbízhatóságát akár 40 százalékkal is, sok gyártó ma már nagyban támaszkodik az alumíniumra olyan területeken, mint például teljesítményerősítő chipek és LED világítótestek, ahol a hőmérséklet szabályozása a legkritikusabb.
Amikor könnyű, ugyanakkor strapás tokokat készítenek transzformátorokhoz, napelem-inverterekhez és az elektromos járművek töltőállomásaihoz, akkor az extrudált alumíniumprofilok igazán kiváló teljesítményt nyújtanak. Ezek az anyagok rendelkeznek beépített elektromágneses interferencia elleni védelemmel, ami biztonságban tartja a bennük lévő érzékeny nyomtatott áramköröket, miközben nem csorbítják az erősségüket. Ami különösen előnyös, az az, hogy az extrúziós eljárás lehetővé teszi a gyártók számára, hogy a hűtőborda kialakítását és a kábelek elvezetésének megfelelő helyeit már a tervezés során beépítsék. Ez azt jelenti, hogy az összeszerelés során kevesebb alkatrészt kell összeilleszteni. Egyes vállalatok azt jelentik, hogy akár 18%-os, sőt akár majdnem 25%-os költségmegtakarítást érnek el, ha a hagyományos hegesztett acélmegoldásokról áttérnek ezekre az alumínium alapú megoldásokra.
Az extrúziós eljárásoknak köszönhetően majdnem minden formát elő lehet állítani, ezért népszerűek a gyártók körében olyan bonyolult hűtőborda-kialakítások létrehozásához, amelyek több kamrát is tartalmaznak, valamint olyan szerkezetekhez, amelyek a hővezető képességet szigetelési tulajdonságokkal kombinálják. Ami a szerverrács hűtőrendszereket illeti, egyetlen extrudált alumínium alkatrész akár négy és hat különálló, sajtolt alkatrész feladatát is elláthatja, amely az iparági tavalyi anyaghatékonysági tanulmány szerint körülbelül 50%-kal csökkenti a gyártási hulladékot. Ugyanakkor ami igazán kiemelkedő, az az, hogy ez a módszer mennyire alkalmazható az alumínium teljes újrahasznosíthatósági tényezőjével párosítva. A hosszú távú fenntarthatósági célokat kitűző vállalatok számára ezek az extrudált alkatrészek valódi előnyt biztosítanak a hagyományos rézalapú megoldásokkal szemben, különösen az 5G hálózatfejlesztés és a különféle ipari alkalmazások területén, ahol a hőkezelés a legkritikusabb.
Az alumíniumötvözetek extrudálási folyamata bonyolult profilokat hoz létre, amelyek tűrése körülbelül ±0,1 mm, jelentősen csökkentve az anyagveszteséget. A hagyományos gyártási módszerek nem tudják ezt az efficienciát felmutatni. Az extrudálás során a gyártók üreges szelvényeket és többkamrás szerkezeteket tudnak közvetlenül a tervezésbe integrálni. Ez a megközelítés körülbelül 30%-os nyersanyag-megtakarítást eredményez az erősség és tartósság csökkentése nélkül. Még érdekesebb, hogy ez milyen jól összehangolható a felhasznált alumíniumhulladékkal. A vállalatok többsége számára különösen költséghatékony megoldásnak bizonyul, mivel az alumíniumextrudátumok története során eddig gyártottak több mint háromnegyede ma is valahol használatban van annak köszönhetően, hogy az anyagot többszörösen újra lehet dolgozni gyártási ciklusok során.
Az alumínium extrúzió valóban jól működik a körkörös gyártási megközelítésekkel. Amikor azt nézzük, mi történik a termékekkel a fogyasztói használat után, az alumínium hulladék újrahasznosításához szükséges energia mindössze körülbelül 5%, ahhoz képest, ami az alapanyagból történő új alumínium előállításához szükséges. Az International Aluminum Institute (Nemzetközi Alumínium Intézet) tavaly elvégzett kutatásokat, amelyek azt mutatták, hogy az extrudált alumínium alkatrészekből készült épületek működésük során körülbelül 40%-kal csökkentik a szén-dioxid kibocsátást, összehasonlítva hasonló, acélból épült szerkezetekkel, három évtizedes időszak alatt. Ezt még javítja az is, hogy jelenlegi újrahasznosítási rendszereink képesek kinyerni a lebontott régi épületekből az alumínium körülbelül 95%-át. Ez a magas visszanyerési arány azt jelenti, hogy a legtöbb építész és építő most már az extrudált alumíniumot nem csupán jó, hanem gyakran az elsődleges választási lehetőségként kezelik a környezetbarát projektekhez.
A lágyacél mindenképpen rendelkezik nagyobb nyers szilárdsággal, mint az alumínium, azonban ha a súlyhoz viszonyított szilárdságot nézzük, az alumíniumötvözetek körülbelül 60%-kal jobbak. Ez különösen fontos olyan alkalmazásoknál, mint az autóvázak és repülőgép-alkatrészek, ahol a súly jelentős tényező. Vegyük például a 6061-T6 alumíniumötvözetet, amely körülbelül 310 MPa folyáshatárral rendelkezik, miközben sűrűsége csupán 2,7 gramm köbcentiméterenként. A lágyacél esetében el kell érni a 250 MPa folyáshatárt, hogy megközelítse a szilárdságát, de 7,85 gramm köbcentiméterenként majdnem háromszor nehezebb. A kisebb súly pénzügyi előnyt is jelent. Szállítási vállalatok 8% és 12% közötti üzemanyag-megtakarítást jelentettek az alumínium acél helyett történő használata esetén, ahogy azt az SAE International tanulmányaiban is említették.
A 6xxx sorozat (6061, 6063, 6082) uralkodó szerepet tölt be a szerkezeti extrúzióban a megfelelő alakíthatóság és mechanikai tulajdonságok egyensúlyának köszönhetően. A legfrissebb piaci adatok szerint ezek a magnézium-szilikát ötvözetek arányt képviselnek:
| Alkalmazás | 6xxx sorozat használata | Felhasznált fő tulajdonság |
|---|---|---|
| Automotív vázaszerkezetek | 68% | Ütközési energiaelnyelés |
| Épületek homlokzatai | 73% | Időjárásállóság |
| Elektronikai hűtés | 82% | Hővezetékonyság |
Ez a széleskörű elterjedtség onnan ered, hogy 150–340 MPa szakítószilárdságot érnek el mesterséges öregítés után, miközben kiváló korrózióállóságot mutatnak.
Egy komplex megoldásokat kínáló szolgáltató, amely az R&D-t, gyártást, értékesítést és ellátási lánc menedzselést integrálja.
