La hidráulica ligera ofrece a los fabricantes nuevas oportunidades

Debido a los muchos beneficios que se pueden lograr, se están agregando cada vez más componentes hidráulicos más livianos. Las aplicaciones móviles en particular pueden beneficiarse del uso de componentes livianos, ya que pueden ayudar a reducir el peso total del vehículo, mejorando así la eficiencia del combustible.

A medida que continúa la electrificación, la demanda de componentes ligeros seguirá creciendo. Su uso no solo reduce el peso total del vehículo, sino que también compensa componentes más pesados, como baterías y motores eléctricos. Dwayne Skurat, tecnólogo senior de diseño de RAM Industries, dijo: «Si puede compensar el ahorro de peso con un cilindro de aluminio liviano, especialmente en la industria del transporte, le permite transportar más productos».»Al final, te permite tener una huella de carbono más pequeña porque ahora estás transportando más libras por el mismo peso».

Desarrollar componentes más ligeros

Debido a la creciente demanda de los OEM de cilindros livianos que puedan usarse en aplicaciones de remolque, RAM ha desarrollado su tecnología de cilindros de aluminio. La empresa puede trabajar con los clientes para crear versiones personalizadas para remolques y una variedad de otras aplicaciones. También ha creado cilindros estándar basados ​​en esta demanda del mercado y ofrece varias opciones entre las que los clientes pueden elegir su propia versión única.

El cilindro de la RAM presenta un cuerpo de aluminio con múltiples componentes de aluminio en el interior, lo que la hace más liviana. El cilindro también tiene una varilla hueca, lo que proporciona un ahorro de peso adicional.

Si bien hay otros cilindros de aluminio en el mercado, señala que muchos de ellos no ofrecen opciones o personalización como el cilindro RAM. La personalización es una gran parte del trabajo de RAM, lo que le permite satisfacer mejor las necesidades de aplicaciones específicas de los clientes.

Skurat dice que el cilindro de aluminio tiene algunas características únicas, una de las cuales es el puerto ubicado en la parte inferior del cilindro. Esto da como resultado una instalación más limpia y longitudes de línea más cortas, así como una mayor protección para las líneas de los cilindros dependiendo de cómo se instalen.

El cilindro también tiene una válvula de retención incorporada, que bloquea el cilindro en su lugar para que no pueda moverse si se rompe la línea. Dado que la válvula de retención está integrada en el cilindro, no es necesario un bloque de válvulas separado, lo que reduce aún más el peso.

La fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D, es uno de los métodos utilizados para crear componentes hidráulicos más ligeros. El secreto de la fabricación aditiva radica en poder cambiar la forma en que los fabricantes abordan sus diseños de componentes y adoptar la idea de la fabricación aditiva, que esencialmente significa agregar material solo donde se necesita, dice Valeria Tirelli, Aidro Hidráulica Impresión 3D (Desktop Metals) y miembro deportes de poder Consejo Asesor Editorial de .

Explicó que la fabricación de sistemas hidráulicos más tradicionales comienza con el mecanizado de un bloque de metal para crear el diseño deseado. Sin embargo, con la fabricación aditiva (AM), las materias primas (un polvo de metal) se agregan continuamente para hacer un producto. Esto permite utilizar menos material en comparación con los métodos tradicionales, lo que reduce el peso de la pieza.

“Lo que es realmente importante es obtener el diseño correcto para el método de fabricación aditiva porque cambiamos por completo la forma en que diseñamos las piezas”, dijo Tirelli. Debido a las limitaciones de los métodos de fabricación tradicionales, las restricciones típicamente asociadas con el diseño hidráulico pueden eliminarse por completo, lo que permite una mayor libertad de diseño.

Mediante el uso de la fabricación aditiva, Aidro descubrió que el diseño podía comenzar con el flujo deseado de aceite a través del componente, dijo.»Creamos canales y luego agregamos materiales solo donde es necesario». Dependiendo de la presión requerida, se puede agregar más o menos material según sea necesario.

“El enfoque es completamente diferente y tenemos mucha libertad para crear exactamente la forma que necesitamos y la forma que encaja en el sistema hidráulico final”, dijo Tirelli. Las piezas ahora pueden ser más livianas, más compactas y mejor adaptadas a las formas requeridas por el sistema hidráulico, las conexiones y las herramientas.

La selección del material es un factor importante

La elección del material puede tener un gran impacto en la creación de componentes ligeros. RAM dice que eligió usar aluminio porque no solo es más liviano, sino que también ofrece una buena protección contra la corrosión. Además, no requiere pintura, lo que reduce aún más el peso.

Una amplia variedad de grados de aluminio están fácilmente disponibles en el mercado, dijo Skurat. Con las muchas opciones disponibles, RAM puede mecanizar diferentes componentes y materiales de diferentes resistencias para garantizar que funcionen bien en una aplicación determinada.

A diferencia de algunos materiales compuestos en el mercado actual, el aluminio también es fácil de mecanizar. También es beneficioso, señala, que el aluminio sea más rentable en comparación con algunos de los otros materiales livianos disponibles, como el acero de alta resistencia o los compuestos.

Jeff Grabowski, gerente de desarrollo comercial, QuesTek Innovaciones LLC — Proveedor de tecnologías de ingeniería computacional integrada de materiales (ICME): la industria de la energía hidráulica tiene un gran deseo de tubos y varillas más ligeros y de paredes más delgadas. Sin embargo, el pandeo puede convertirse en un problema.

Para superar este problema, dijo que la empresa podría usar acero de mayor resistencia. Los fabricantes de componentes de energía hidráulica también pueden usar acero modificado con partículas de cerámica, lo que puede aumentar la rigidez y el módulo elástico mientras mantiene la resistencia. Esto ayudará a resistir el pandeo y permitirá tubos o cilindros de paredes más delgadas.

Sin embargo, el costo es un factor a considerar. El acero puede ser costoso y los fabricantes deben determinar si vale la pena usar este material de mayor costo para su aplicación.»Descubrimos que en muchas industrias con ciertos componentes, vale la pena pagar más para obtener mejores materiales para resolver sus problemas», dijo Grabowski.

QuesTek ha desarrollado acero para aplicaciones que aumentan los costos, como la industria aeroespacial y la defensa. Para estos, el peso es un factor, pero también lo es la resistencia, lo que hace que el costo más alto valga la pena.

Por ejemplo, el desarrollo de los aceros carburables de hierro C61 y C64 ha permitido que los engranajes de transmisión de los helicópteros militares sean más de un 20 por ciento más ligeros que los aceros utilizados anteriormente. QuesTek también pudo diseñar el acero para una mayor resistencia a la temperatura, lo que permitió que los engranajes funcionaran por más tiempo sin el uso de aceite.»Es importante», dijo Grabowski.»Si el tanque recibe un golpe y tiene una fuga, la microestructura del acero tradicional se descompone y es posible que tenga 10 o 15 minutos hasta que se convierta en mantequilla y haga que el helicóptero se estrelle, pero el material puede durar casi 90 minutos».

La compañía también está trabajando en un proyecto de hierro fundido para ver si puede mejorar la combinación de resistencia y dureza para el aligeramiento, dijo Grabowski. El proyecto se encuentra actualmente en las primeras etapas, pero dijo que aunque el material se ha utilizado en muchas aplicaciones durante los últimos siglos, todavía hay oportunidades de mejora en el desarrollo del hierro fundido.

Para algunos hierros dúctiles de uso común, la compañía cree que existe la oportunidad de modificar la química para mejorar la resistencia o la ductilidad, lo que permite un peso más ligero o una mayor densidad de potencia, dijo.

Ligero en una trayectoria de crecimiento

Como una variedad de industrias y aplicaciones, desde vehículos de pasajeros hasta maquinaria agrícola y aeroespacial, pueden beneficiarse del uso de componentes más livianos, su desarrollo continuará creciendo en los próximos años, especialmente a medida que se acelere la electrificación.

El aligeramiento es actualmente una aplicación de nicho, pero se espera que los fabricantes busquen soluciones más livianas en los próximos años, dijo Skurat. Dijo que RAM quería crear tamaños alternativos y diferentes combinaciones de varillas para su diseño de cilindro de aluminio para que pudiera usarse en una variedad de aplicaciones.

Además, la empresa puede considerar fabricar un cilindro liviano basado en un diseño hidráulico.Él espera que muchos componentes sean similares, pero con diferentes sellos y diseños. Si bien muchos cilindros en muchas aplicaciones ya están hechos de aluminio, el impulso para un mayor peso ligero puede aumentar su uso.

Darrell Mirva, gerente de ingeniería de RAM Industries, concluye: «Veremos una demanda creciente de [peso ligero]».»Creemos que esta es un área muy prometedora y vemos enormes beneficios para los usuarios finales».

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