La domanda di lavorazione CNC di parti di veicoli a nuova energia aumenta: la leggerezza e la dissipazione del calore sono fondamentali.

L'indagine ha seguito un quadro di progettazione strutturato. I componenti sono stati selezionati da sottosistemi critici dei NEV, tra cui alloggiamenti delle batterie, staffe dei motori e piastre di raffreddamento. I modelli di progettazione sono stati preparati utilizzando SolidWorks, garantendo una definizione precisa delle tolleranze dimensionali e delle finiture superficiali.

I dati sulle proprietà dei materiali sono stati raccolti dalle schede tecniche dei produttori e verificati in base agli standard ASTM e ISO. I parametri del processo di lavorazione sono stati derivati da precedenti rapporti industriali e convalidati attraverso la produzione di prova in un centro di lavorazione CNC.

• Apparecchiature di lavorazione: Centro di lavoro verticale a 5 assi con monitoraggio in tempo reale.
• Materiali: Leghe di alluminio (6061, 7075), acciaio inossidabile (304, 316L).
• Simulazione: Analisi agli Elementi Finiti (ANSYS) per modellare la dissipazione termica sotto carico.
• Metriche di valutazione: Accuratezza dimensionale (±0,01 mm), rugosità superficiale (Ra ≤ 0,8 μm) e coefficiente di trasferimento del calore.

Tutti i parametri e le configurazioni dei test sono stati documentati per garantire la riproducibilità.

Le leghe di alluminio hanno ottenuto fino a 45% di riduzione del peso rispetto ai componenti in acciaio inossidabile di uguale resistenza. Le piastre di raffreddamento in alluminio lavorato hanno mostrato una maggiore conducibilità termica, supportando l'efficienza del sistema batteria.

Tabella 1 Proprietà meccaniche e termiche dei materiali di prova

I risultati della simulazione (Fig. 1) mostrano che le piastre in alluminio hanno raggiunto temperature operative inferiori del 20–25% sotto carichi termici equivalenti rispetto all'acciaio inossidabile. Ciò supporta direttamente una maggiore durata della batteria e minori requisiti del sistema di raffreddamento.

Figura 1 Distribuzione della temperatura nelle piastre di raffreddamento in alluminio rispetto all'acciaio inossidabile.

Se confrontati con precedenti studi industriali (Li et al., 2022; Zhang & Chen, 2023), i risultati confermano che la precisione della lavorazione CNC migliora ulteriormente le prestazioni delle leghe leggere. A differenza dei componenti fusi o stampati, le parti lavorate hanno dimostrato un controllo della tolleranza superiore, fondamentale per l'assemblaggio nei NEV.

I benefici osservati derivano dall'elevata conducibilità termica delle leghe di alluminio e dalla precisione ottenibile con la lavorazione CNC. L'acciaio inossidabile rimane indispensabile per le parti che richiedono una durata eccezionale, come le staffe strutturali, dove i margini di sicurezza devono essere mantenuti.

I risultati si basano su condizioni di laboratorio controllate con produzione in lotti limitata. Le prove industriali su larga scala possono rivelare ulteriori sfide come l'usura degli utensili e l'efficienza dei costi nella produzione di massa.

Per i produttori, l'adozione della lavorazione CNC per i componenti dei NEV consente di bilanciare l'alleggerimento e le prestazioni. L'integrazione di materiali ibridi—alluminio per la gestione termica e acciaio inossidabile per i carichi strutturali—offre soluzioni ottimizzate.

I risultati confermano che la lavorazione CNC è fondamentale per far progredire la produzione di parti per NEV. Le leghe di alluminio offrono una riduzione del peso e prestazioni termiche superiori, mentre l'acciaio inossidabile garantisce la sicurezza strutturale. La combinazione di entrambi i materiali attraverso la lavorazione di precisione supporta le esigenze in evoluzione dei NEV. La ricerca futura dovrebbe concentrarsi sui processi ibridi che integrano la CNC con la produzione additiva per migliorare ulteriormente la flessibilità di progettazione e l'efficienza dei costi.