Ketika berfokus pada efisiensi material dalam desain bagian pengecoran aluminium sehubungan dengan pertimbangan berat, beberapa persyaratan khusus harus dipenuhi untuk memastikan bahwa bagian tersebut ringan dan kuat secara struktural. Berikut rincian persyaratan tersebut:
Ketebalan dinding harus dikurangi sebanyak mungkin tanpa mengurangi integritas struktural bagian tersebut. Dinding yang lebih tipis mengurangi berat keseluruhan, namun tetap harus cukup tebal untuk memungkinkan aliran aluminium cair yang baik selama pengecoran dan untuk menahan tekanan operasional yang akan dihadapi bagian tersebut.
Jika memungkinkan, pertahankan ketebalan dinding yang seragam di seluruh bagian untuk mencegah masalah seperti pendinginan yang tidak merata, lengkungan, dan tekanan internal, yang dapat menyebabkan cacat atau kegagalan. Dinding yang seragam juga berkontribusi pada penggunaan material yang lebih dapat diprediksi dan efisien.
Daripada menambah ketebalan dinding, gunakan rusuk untuk memperkuat area yang membutuhkan kekuatan tambahan. Tulang rusuk memberikan dukungan yang diperlukan tanpa menambah bobot secara signifikan, sehingga meningkatkan efisiensi dan kinerja material. Tempatkan tulang rusuk secara strategis untuk menopang area dengan tekanan tinggi atau untuk mencegah deformasi, pastikan bahwa material hanya ditambahkan di tempat yang paling efektif.
Jika memungkinkan, rancang bagian tersebut dengan bagian berongga untuk mengurangi penggunaan dan berat material secara signifikan. Inti dapat digunakan selama pengecoran untuk menciptakan rongga ini, sehingga mengurangi massa keseluruhan tanpa mengurangi kekuatan. Inti harus dirancang untuk meminimalkan penggunaan material sambil tetap mempertahankan kekuatan dan fungsionalitas yang diperlukan dari bagian tersebut. Pendekatan ini khususnya efektif pada area tanpa beban yang membutuhkan lebih sedikit material.
Distribusikan material hanya pada tempat yang diperlukan untuk memikul beban atau menahan tekanan. Hindari material yang tidak diperlukan di area bertekanan rendah, sehingga akan mengurangi bobot dan menghemat material. Gunakan bagian yang meruncing untuk bertransisi di antara ketebalan yang berbeda, yang membantu mempertahankan kekuatan sekaligus meminimalkan bobot. Tapering juga dapat membantu aliran aluminium cair selama pengecoran, sehingga mengurangi kemungkinan cacat.
Pilih paduan aluminium yang menawarkan rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, memastikan bahwa komponen tetap ringan namun tetap memenuhi persyaratan struktural. Paduan yang berbeda menawarkan tingkat kekuatan, keuletan, dan ketahanan korosi yang berbeda-beda, sehingga pilihan paduan harus selaras dengan kebutuhan spesifik suku cadang. Pertimbangkan sifat pengecoran dari paduan yang dipilih, seperti fluiditas, penyusutan, dan ketahanan terhadap sobek panas, karena hal ini dapat mempengaruhi berat akhir dan efisiensi bagian cor.
Jika memungkinkan, integrasikan beberapa fungsi ke dalam satu bagian untuk mengurangi kebutuhan komponen tambahan, yang dapat menurunkan bobot keseluruhan. Misalnya, mendesain bagian yang berfungsi sebagai penopang struktural dan rumah dapat mengurangi penggunaan material dan menyederhanakan perakitan. Kurangi kebutuhan akan pengencang tambahan dengan menggabungkan fitur seperti snap fit, lugs, atau sambungan terintegrasi ke dalam desain. Pendekatan ini tidak hanya mengurangi bobot tetapi juga menyederhanakan perakitan dan menurunkan biaya.
Metode pengecoran yang berbeda (misalnya die casting, sand casting, investment casting) memiliki kemampuan berbeda dalam hal ketebalan dinding, kompleksitas, dan presisi. Pilih metode yang memungkinkan dinding tertipis dan penggunaan material paling efisien sekaligus memenuhi standar kualitas dan kinerja. Rancang cetakan untuk memastikan aliran material efisien dan kelebihan material (seperti pada sprues, riser, atau sistem gating) diminimalkan . Desain cetakan yang efisien dapat mengurangi limbah dan memastikan bahwa material digunakan secara efektif pada bagian akhir.
Lakukan analisis dan simulasi tegangan untuk mengidentifikasi area di mana material dapat dikurangi tanpa mengurangi kekuatan atau fungsionalitas. FEA dapat membantu mengoptimalkan desain dengan menunjukkan mana material yang tidak diperlukan dan mana yang penting. Gunakan proses desain berulang, didukung oleh alat simulasi, untuk terus menyempurnakan desain komponen demi efisiensi material maksimum. Hal ini dapat melibatkan sedikit penyesuaian pada ketebalan dinding, penempatan rusuk, dan fitur lainnya berdasarkan data kinerja.
Dalam industri seperti dirgantara atau otomotif, sering kali terdapat batasan berat komponen yang ketat. Desain harus memenuhi persyaratan ini namun tetap memenuhi semua kebutuhan struktural dan fungsional. Pastikan bagian akhir memenuhi semua standar sertifikasi dan pengujian yang relevan untuk berat dan efisiensi material, yang mungkin diperlukan untuk keselamatan, kinerja, atau kepatuhan terhadap peraturan.
Dengan memenuhi persyaratan ini, desainer dapat membuat komponen pengecoran aluminium yang tidak hanya ringan namun juga efisien dalam hal penggunaan material, hemat biaya, dan berfungsi penuh untuk aplikasi yang diinginkan. Pendekatan ini membantu memaksimalkan manfaat aluminium sebagai bahan ringan sekaligus memastikan bahwa suku cadang memenuhi semua standar kinerja dan daya tahan yang diperlukan.
