Rozwój przemysłu motoryzacyjnego jest ściśle powiązany z ewolucją procesów kształtowania plastycznego metali. Nowoczesne kucie i tłoczenie elementów nadwozia, podwozia oraz układów napędowych decyduje o jakości, bezpieczeństwie, masie i kosztach finalnego pojazdu. Coraz bardziej złożone wymagania dotyczące wytrzymałości, odporności na korozję, energochłonności zderzeń oraz redukcji masy wymuszają stosowanie innowacyjnych technologii wytwarzania. Producenci samochodów oraz dostawcy części z segmentu Tier 1 i Tier 2 inwestują w zaawansowane linie produkcyjne, zintegrowane z systemami symulacji numerycznej, automatyki i kontroli jakości, aby uzyskać konkurencyjną przewagę i spełnić rygorystyczne normy środowiskowe oraz bezpieczeństwa.

Znaczenie zaawansowanych procesów kucia i tłoczenia w motoryzacji

W przemyśle samochodowym kucie i tłoczenie należą do kluczowych metod wytwarzania komponentów konstrukcyjnych oraz elementów funkcjonalnych. Procesy te pozwalają nadawać metalom pożądane kształty przy jednoczesnym korzystnym kształtowaniu ich mikrostruktury, co przekłada się na wysoką wytrzymałość zmęczeniową i odporność na uszkodzenia eksploatacyjne.

Kucie polega na plastycznym odkształcaniu metalu przy użyciu sił ściskających, najczęściej z wykorzystaniem pras lub młotów kuźniczych. W motoryzacji proces ten jest stosowany przede wszystkim do wytwarzania części silnikowych i przeniesienia napędu, takich jak wały korbowe, wałki rozrządu, korbowody, zębatki, piasty kół czy elementy zawieszenia. Dzięki odpowiedniemu doborowi parametrów procesu oraz materiału, kucie umożliwia uzyskanie bardzo korzystnego rozkładu włókien w strukturze metalu, co zwiększa trwałość zmęczeniową komponentów poddawanych cyklicznym obciążeniom.

Tłoczenie, w odróżnieniu od kucia, wykorzystuje głównie stany naprężeń rozciągająco-ściskających i ścinających, a materiał jest kształtowany pomiędzy stemplami i matrycami w prasach mechanicznych lub hydraulicznych. Najszersze zastosowanie tłoczenia znajduje się w produkcji elementów karoserii: drzwi, maski, błotników, dachów, poszyć burt, a także licznych części wewnętrznych, wzmocnień, uchwytów czy obudów. Tłoczenie umożliwia uzyskanie cienkościennych części o skomplikowanych kształtach przy relatywnie niskim koszcie jednostkowym przy dużych seriach produkcyjnych.

Znaczenie innowacyjnych procesów w obu technologiach rośnie wraz z trendami w motoryzacji. Rozwój pojazdów elektrycznych, hybrydowych i autonomicznych powoduje zmianę struktury części, pojawianie się nowych wymagań materiałowych oraz konieczność integracji wielu funkcji w jednym komponencie. Odpowiedzią na te potrzeby jest m.in. kucie precyzyjne, tłoczenie na gorąco, formowanie z wykorzystaniem stopów lekkich, a także procesy łączące kształtowanie plastyczne z obróbką cieplną i laserową w ramach jednej zintegrowanej linii produkcyjnej.

Stały nacisk na redukcję masy pojazdów, wynikający zarówno z regulacji emisji CO₂, jak i oczekiwań klientów dotyczących zużycia paliwa oraz zasięgu samochodów elektrycznych, sprzyja rozwojowi technologii wykorzystywanych do formowania stopów aluminium, magnezu oraz wysokowytrzymałych stali AHSS (Advanced High Strength Steels). Zastosowanie cienkościennych, a przy tym wytrzymałych elementów, możliwe jest tylko wtedy, gdy proces kucie-tłoczenie jest stabilny, dobrze zoptymalizowany i wspierany przez narzędzia numeryczne, jak np. symulacje MES (Metoda Elementów Skończonych).

Jednym z kluczowych aspektów, który sprawia, że innowacyjne procesy kucia i tłoczenia są tak ważne w branży motoryzacyjnej, jest powtarzalność jakości. Nawet drobne wady powierzchniowe, pęknięcia lub niejednorodności materiałowe mogą prowadzić do poważnych awarii eksploatacyjnych. Dlatego tak duże znaczenie mają zaawansowane systemy kontroli online, czujniki siły, przemieszczeń, temperatur, a także zautomatyzowane systemy wizyjne monitorujące każdy element wychodzący z linii produkcyjnej. Wdrożenie rozwiązań Przemysłu 4.0 w kuźniach i tłoczniach umożliwia zbieranie dużych ilości danych procesowych, analizę trendów oraz wczesną detekcję odchyleń od parametrów nominalnych.

Nowoczesne technologie kucia części samochodowych

Proces kucia w motoryzacji przechodzi intensywną transformację z wykorzystaniem nowych metod zarówno w obszarze samego kształtowania, jak i przygotowania wsadu, projektowania narzędzi oraz zarządzania przepływem produkcji. Do kluczowych obszarów innowacji należą: kucie precyzyjne, kucie na gorąco i półgorąco (near-net-shape), integracja z obróbką cieplną, zaawansowane symulacje numeryczne oraz zastosowanie nowych materiałów wsadowych.

Kucie precyzyjne i near-net-shape

Kucie precyzyjne (precision forging) to technologia pozwalająca na uzyskanie elementów o kształtach bardzo zbliżonych do finalnego, co minimalizuje konieczność dalszej obróbki skrawaniem. W motoryzacji szczególnie istotne jest to w przypadku części silnikowych i przekładniowych, gdzie precyzyjnie ukształtowane zarysy uzębienia, czopów czy powierzchni współpracujących pozwalają ograniczyć czas i koszty obróbki wykańczającej, a także zużycie narzędzi.

Near-net-shape oznacza dążenie do takiego uformowania odkuwki, aby jej geometria była maksymalnie zbliżona do kształtu gotowej części, przy zachowaniu potrzebnych naddatków technologicznych. Stosuje się wielostopniowe procesy kucia w matrycach zamkniętych, często z wykorzystaniem zaawansowanych systemów automatycznego podawania wsadu oraz smarowania. Zastosowanie precyzyjnych układów pozycjonowania i sterowania ruchem suwaka prasy umożliwia uzyskanie tolerancji wymiarowych, które jeszcze kilkanaście lat temu były zarezerwowane dla obróbki skrawaniem.

Ważnym czynnikiem jest również optymalizacja przepływu materiału w czasie kucia. Odpowiednio zaprojektowane układy gniazd kuźniczych, stopniujące stopień odkształcenia, pozwalają uniknąć powstawania fałd, zaciągnięć, pustek oraz nadmiernego naprężenia w newralgicznych obszarach. Wykorzystanie symulacji numerycznych (np. DEFORM, QForm, Forge) umożliwia dobranie parametrów procesu jeszcze na etapie projektowania, co znacząco skraca czas wdrożenia nowych referencji i redukuje ilość prób technologicznych.

Zaawansowane materiały i kontrola mikrostruktury

W pojazdach nowej generacji coraz częściej stosuje się stale mikrostopowe, stale o podwyższonej hartowności, a także stopy aluminium i tytanu. W przypadku elementów kutych kluczowe jest precyzyjne sterowanie temperaturą wsadu, czasem nagrzewania oraz cyklem chłodzenia, aby uzyskać docelową mikrostrukturę, zapewniającą odpowiednią twardość, udarność i odporność zmęczeniową.

W innowacyjnych procesach kucia łączy się często etap odkształcania plastycznego z obróbką cieplną in-line, np. kontrolowanym chłodzeniem w matrycy lub bezpośrednim przesyłem odkuwek do pieców do hartowania i odpuszczania. Pozwala to zredukować ryzyko utleniania powierzchni, zachować korzystny rozkład naprężeń oraz skrócić czas całkowity cyklu produkcyjnego. Kontrola mikrostruktury odbywa się z użyciem szybkich metod badań nieniszczących, kamer termowizyjnych, pirometrów oraz wybranych pomiarów twardości i struktury ziaren w laboratorium jakości.

Wyraźnym trendem jest implementacja wielofazowych stali o złożonej mikrostrukturze, które po odpowiednim procesie kucia i obróbki cieplnej osiągają bardzo wysoką granicę plastyczności przy jednoczesnym zachowaniu akceptowalnej plastyczności. Dzięki temu możliwe jest projektowanie lżejszych, cieńszych, lecz bardziej wytrzymałych części, co jest kluczowe dla konstrukcji pojazdów o obniżonej masie własnej. Tego typu komponenty znajdują zastosowanie m.in. w układach zawieszenia, elementach nośnych nadwozia oraz w krytycznych częściach silnika.

Automatyzacja, robotyzacja i Przemysł 4.0 w kuźniach

Nowoczesne kuźnie samochodowe są w coraz większym stopniu zrobotyzowane. Zadania podawania wsadu, przekładania odkuwek między poszczególnymi gniazdami, smarowania matryc czy kontroli jakości są przejmowane przez roboty przemysłowe o wysokiej odporności na temperaturę i zapylenie. Automatyzacja zwiększa powtarzalność procesu, zmniejsza ryzyko błędów ludzkich, a przede wszystkim poprawia bezpieczeństwo pracy.

Wdrożenie koncepcji Przemysłu 4.0 oznacza, że prasy kuźnicze, piece nagrzewające, systemy chłodzenia oraz urządzenia kontrolne są zintegrowane w ramach sieci przemysłowych, umożliwiających bieżące zbieranie danych i ich analizę. Dzięki temu operacje, takie jak kucie wałów korbowych lub piast kół, są stale optymalizowane pod kątem ilości odpadu, zużycia energii, temperatury procesu i szybkości cyklu. Dane z czujników mogą być wykorzystane do predykcyjnego utrzymania ruchu, wykrywania anomalii oraz prognozowania zużycia narzędzi kuźniczych.

Coraz większe znaczenie zyskuje również integracja projektowania wyrobu i procesu. Konstruktorzy komponentów samochodowych współpracują z technologami kuźni, aby opracować geometrię części, która będzie jednocześnie optymalna funkcjonalnie i możliwa do wytworzenia przy minimalnych kosztach oraz ryzyku wad. Wykorzystanie cyfrowych bliźniaków (digital twins) linii kuźniczych pozwala bowiem zasymulować nie tylko proces samego odkształcania, lecz także przepływ materiału, zużycie energii i interakcję z systemem logistycznym zakładu.

Przykładowe zastosowania kutych części w pojazdach

Współczesny samochód zawiera wiele elementów produkowanych z zastosowaniem innowacyjnych procesów kucia. Można tu wymienić przykładowo:

• wały korbowe i korbowody w silnikach spalinowych, które muszą wykazywać wysoką odporność zmęczeniową oraz odporność na obciążenia udarowe,
• wałki rozrządu, elementy napędów rozrządu, koła zębate i przekładnie główne,
• piasty kół, zwrotnice, wahacze i inne części układów zawieszenia,
• elementy układów przeniesienia napędu w pojazdach elektrycznych, gdzie wymagana jest wysoka wytrzymałość przy możliwie niskiej masie,
• komponenty układów kierowniczych, takich jak przekładnie kierownicze, końcówki drążków i elementy łączące.

W każdym z tych przypadków innowacyjne kucie umożliwia uzyskanie połączenia wysokiej wytrzymałości, niskiej masy, dokładności wymiarowej i korzystnej ekonomiki produkcji. Dzięki temu możliwe jest spełnienie ostrych norm bezpieczeństwa i jednoczesne utrzymanie konkurencyjnych kosztów wytwarzania.

Innowacyjne procesy tłoczenia i formowania blach w produkcji samochodów

Tłoczenie blach jest podstawową technologią produkcji elementów nadwozi i wielu części strukturalnych samochodów. Rozwój tej dziedziny obejmuje zarówno zaawansowane materiały, jak i nowe metody formowania, w tym tłoczenie na gorąco, hydroformowanie, formowanie przy użyciu ciśnienia gazu, a także techniki wspomagane lokalnym nagrzewaniem laserowym. Innowacje te są odpowiedzią na rosnące wymagania dotyczące redukcji masy, zwiększania sztywności konstrukcji oraz poprawy właściwości zderzeniowych pojazdów.

Tłoczenie na gorąco i formowanie wysokowytrzymałych stali

Jednym z najważniejszych kierunków rozwoju jest tłoczenie na gorąco (hot stamping, press hardening). Proces ten polega na nagrzaniu półfabrykatu z wysokowytrzymałej stali borowej do temperatury austenityzacji, a następnie na szybkim przeniesieniu go do zimnej matrycy, w której następuje jednoczesne tłoczenie i hartowanie. W efekcie uzyskuje się element o bardzo wysokiej twardości i granicy plastyczności, zdolny do przejmowania znacznych obciążeń podczas zderzeń.

Typowymi komponentami wykonywanymi w tej technologii są belki zderzakowe, słupki środkowe i boczne, ramy drzwi, wzmocnienia progów, elementy klatek bezpieczeństwa w pojazdach sportowych, a także liczne części wewnętrznej struktury nadwozia. Dzięki zastosowaniu tłoczenia na gorąco można znacząco zmniejszyć grubość blachy przy zachowaniu, a często nawet poprawie, parametrów wytrzymałościowych. W rezultacie możliwe jest obniżenie masy pojazdu bez kompromisów w zakresie bezpieczeństwa biernego.

Kluczowe znaczenie ma tu precyzyjne sterowanie temperaturą, czasem transferu oraz szybkością chłodzenia. Linie do tłoczenia na gorąco wyposażone są w piece rolkowe lub tunelowe do nagrzewania wsadu, roboty do szybkiego przenoszenia rozgrzanych elementów oraz prasy o wysokiej sztywności, przystosowane do pracy w cyklach obejmujących równoczesne formowanie i hartowanie. Cały proces jest monitorowany za pomocą czujników temperatury, systemów wizyjnych i urządzeń kontrolujących parametry chłodzenia matryc.

Hydroformowanie i formowanie z pomocą ciśnienia

Hydroformowanie (hydroforming) to nowoczesna metoda kształtowania rur i blach przy użyciu wysokiego ciśnienia cieczy lub gazu. W przemyśle motoryzacyjnym znajduje zastosowanie głównie do produkcji przestrzennych elementów konstrukcyjnych nadwozia i podwozia, takich jak ramy pomocnicze, belki poprzeczne, kolumny kierownicze czy elementy struktur dachowych. Zaletą hydroformowania jest możliwość uzyskania kształtów, które byłyby bardzo trudne lub niemożliwe do wykonania tradycyjnymi metodami tłoczenia i gięcia.

Proces hydroformowania polega na umieszczeniu półfabrykatu (np. rury) w zamkniętej matrycy, a następnie wprowadzeniu cieczy pod wysokim ciśnieniem, które wypycha materiał na wewnętrzne ścianki formy. Dzięki równomiernemu rozkładowi ciśnienia można uzyskać elementy o stałej grubości ścianki i wysokiej dokładności wymiarowej. Stosowane są również warianty, w których element jest wstępnie gięty na zimno lub na gorąco, a następnie poddawany finalnemu kształtowaniu ciśnieniowemu.

Hydroformowanie wpisuje się w trend lekkiej konstrukcji nadwozi, ponieważ umożliwia integrację kilku części w jeden bardziej złożony komponent, co zmniejsza liczbę połączeń spawanych i zgrzewanych, a także poprawia sztywność skrętną oraz odporność na zginanie. Pozwala to obniżyć masę pojazdu i zwiększyć trwałość eksploatacyjną, szczególnie w obszarach narażonych na korozję oraz zmęczenie materiału.

Zaawansowane materiały blachowe i ich formowanie

Nowoczesne tłoczenie w motoryzacji bazuje w dużej mierze na wykorzystaniu zaawansowanych stali AHSS i UHSS (Ultra High Strength Steels), a także stopów aluminium serii 5xxx i 6xxx, magnezu oraz w mniejszym stopniu tytanu. Każdy z tych materiałów stawia inne wymagania technologiczne i wymusza stosowanie odpowiednio dobranych parametrów procesu.

Stale AHSS charakteryzują się wysoką granicą plastyczności oraz specyficzną mikrostrukturą (np. dual-phase, TRIP, TWIP), która umożliwia uzyskanie dobrego kompromisu między wytrzymałością a formowalnością. Wymagają one jednak precyzyjnego zarządzania procesem tłoczenia, w tym kontrolowania prędkości odkształcania, sił nacisku oraz współczynników tarcia. W celu uniknięcia pęknięć i pomarszczeń stosuje się zaawansowane układy docisków, smarowania i chłodzenia narzędzi, a także intensywnie korzysta z symulacji numerycznego formowania blach.

Stopy aluminium, cenione za niską gęstość i dobrą odporność korozyjną, są szeroko używane do produkcji maski, pokryw bagażnika, drzwi, dachów oraz całych struktur nadwozi w pojazdach klasy premium i elektrycznych. Ich formowanie wymaga uwzględnienia zjawisk takich jak sprężyste odkształcenie zwrotne (springback), które mogą znacząco wpływać na dokładność wymiarową części. Wprowadza się więc korekty geometrii narzędzi, a także stosuje zabiegi, takie jak lokalne nagrzewanie, aby zmniejszyć poziom naprężeń po procesie.

Stopy magnezu, jeszcze lżejsze od aluminium, wykorzystuje się głównie do elementów wymagających bardzo niskiej masy i dobrej sztywności, np. szkieletów tablic rozdzielczych, obudów komponentów elektronicznych, a także niektórych struktur foteli. Ze względu na ograniczoną formowalność w temperaturze pokojowej, często stosuje się formowanie na ciepło lub na gorąco, gdzie materiał wykazuje dużo lepszą podatność na odkształcenia. Wymaga to jednak bardzo dokładnej kontroli temperatury wsadu i narzędzi.

Cyfrowe wspomaganie projektowania procesów tłoczenia

Kolejnym obszarem innowacji jest szerokie wykorzystanie narzędzi cyfrowych do projektowania procesów tłoczenia. Za pomocą specjalistycznego oprogramowania CAE można jeszcze przed wykonaniem pierwszych narzędzi ocenić rozkład odkształceń, naprężeń, ryzyko pęknięć, powstawanie fałd oraz zjawisko springback. Pozwala to zoptymalizować kształt wykrojników, rozmieszczenie otworów, linię cięć oraz sekwencję operacji tłoczenia na transferowych liniach produkcyjnych.

W praktyce tworzy się tzw. cyfrowie bliźniacy całych procesów, obejmujący nie tylko samą operację kształtowania, ale również podawanie blachy, jej pozycjonowanie, przebieg kolejnych stacji na linii, a nawet logikę sterowania prasą i robotami. Dzięki temu można zminimalizować czas wdrożenia nowych modeli pojazdów, ograniczyć koszty przeróbek narzędzi oraz zapewnić wysoką powtarzalność jakości. Integracja danych z systemów pomiarowych 3D skanerów i maszyn współrzędnościowych z modelami symulacyjnymi umożliwia ciągłe doskonalenie procesu oraz szybkie reagowanie na odchylenia produkcyjne.

Tłoczenie w kontekście lekkich konstrukcji i elektromobilności

Dążenie do lekkich konstrukcji ma szczególne znaczenie w przypadku pojazdów elektrycznych, gdzie masa pojazdu bezpośrednio wpływa na zasięg i wydajność układu napędowego. Zastosowanie zaawansowanych technologii tłoczenia umożliwia projektowanie cienkościennych elementów strukturalnych, które zapewniają wysoką sztywność i odporność zderzeniową przy jednoczesnym obniżeniu masy. Dotyczy to zarówno klasycznych elementów karoserii, jak i specjalnych obudów modułów baterii trakcyjnych, osłon podłogowych czy struktur chroniących układ wysokiego napięcia.

W pojazdach elektrycznych często stosuje się konstrukcje hybrydowe, łączące elementy tłoczone ze stali, aluminium i kompozytów. Wymaga to precyzyjnej koordynacji procesów wytwarzania, aby elementy te mogły być łatwo zmontowane i zapewniały wymagane charakterystyki mechaniczne oraz odporność na warunki eksploatacji. Tłoczenie jest tutaj łączone z procesami nitowania, klejenia strukturalnego, spawania laserowego oraz zgrzewania punktowego, tworząc złożone układy konstrukcyjne.

Rozwój technologii tłoczenia wpisuje się także w koncepcję zrównoważonej mobilności. Zastosowanie lżejszych elementów oznacza nie tylko redukcję zużycia paliwa lub energii elektrycznej, ale też mniejsze obciążenie środowiska na etapach produkcji i recyklingu. Dzięki możliwościom formowania zaawansowanych stali i stopów lekkich producenci mogą projektować pojazdy o zwiększonym udziale materiałów, które po zakończeniu cyklu życia nadają się do powtórnego przetworzenia. W tym kontekście znaczenia nabiera również efektywność materiałowa procesów tłoczenia, minimalizacja odpadu oraz zastosowanie technologii umożliwiających recykling złomu blachowego w ramach jednego łańcucha dostaw.

Integracja kucia i tłoczenia z innymi technologiami wytwarzania

Rozwój nowoczesnych pojazdów wymaga coraz większej integracji procesów wytwórczych. Kucie i tłoczenie nie funkcjonują już jako odrębne etapy, lecz wchodzą w skład złożonych łańcuchów technologicznych, w których łączą się z obróbką skrawaniem, spawaniem laserowym, obróbką cieplno-chemiczną, a także z wytwarzaniem addytywnym. Dzięki temu możliwe jest tworzenie innowacyjnych rozwiązań konstrukcyjnych, zapewniających przewagę konkurencyjną producentom samochodów.

Łączenie kucia z obróbką skrawaniem i obróbką cieplną

W przypadku wielu części funkcjonalnych, takich jak wały korbowe, przekładnie czy elementy zawieszenia, odkuwka stanowi półfabrykat do dalszej obróbki skrawaniem. Integracja tych procesów w ramach jednej linii produkcyjnej pozwala skrócić czas przejścia wyrobu przez zakład, zredukować transport wewnętrzny i zminimalizować liczbę operacji pośrednich. Odkuwka po procesie kucia jest wstępnie oczyszczana, poddawana kontrolowanemu chłodzeniu lub hartowaniu, a następnie kierowana bezpośrednio na zautomatyzowane linie tokarsko-frezarskie.

Coraz częściej stosuje się też tzw. „near-net machining”, gdzie kształt odkuwki jest tak dopasowany, aby operacje skrawania ograniczały się do obróbki powierzchni współpracujących, otworów i gwintów. Dzięki temu można znacząco obniżyć zużycie narzędzi skrawających, skrócić czas cyklu i zmniejszyć ilość wiórów. Dodatkowo integracja z obróbką cieplną, w tym z indywidualnie dobranymi sekwencjami hartowania, odpuszczania i azotowania, pozwala na optymalizację właściwości warstwy wierzchniej oraz trwałości zmęczeniowej elementu.

Połączenie tłoczenia z technologiami łączenia i wykańczania

Wytwarzanie elementów karoserii i struktur nośnych pojazdu wymaga połączenia wielu detali tłoczonych w złożone podzespoły. Stosuje się tu techniki zgrzewania punktowego, spawania laserowego, lutowania, nitowania samoprzebijającego oraz klejenia strukturalnego. W nowoczesnych zakładach motoryzacyjnych projekt procesu uwzględnia zarówno etapy kształtowania blach, jak i ich późniejsze łączenie, aby zminimalizować naprężenia montażowe i zapewnić odpowiednią geometrię nadwozia.

W obszarze spawania laserowego innowacje obejmują zastosowanie zrobotyzowanych stanowisk z systemami śledzenia spoiny, adaptacyjną regulację parametrów oraz integrację z pomiarami geometrycznymi 3D. Umożliwia to łączenie elementów tłoczonych ze stali, aluminium i kompozytów w sposób zapewniający wysoką powtarzalność i minimalne wprowadzanie ciepła, co jest szczególnie ważne przy cienkościennych strukturach nadwozia. Klejenie strukturalne z kolei pozwala na równomierne przenoszenie obciążeń w dużych płaszczyznach, zwiększając sztywność oraz tłumienie drgań.

Ważnym aspektem jest również wykańczanie powierzchni po tłoczeniu, obejmujące gratowanie, usuwanie ostrych krawędzi, obróbkę krawędzi ciętych oraz zabezpieczenia antykorozyjne. Nowoczesne linie produkcyjne integrują procesy śrutowania, fosforanowania, cynkowania ogniowego, kataforezy (KTL) oraz malowania proszkowego, tak aby elementy tłoczone były od razu przygotowane do montażu końcowego i eksploatacji w wymagających warunkach środowiskowych.

Wytwarzanie hybrydowe i addytywne w połączeniu z kuciem i tłoczeniem

W ostatnich latach coraz większą uwagę w przemyśle motoryzacyjnym przyciąga wytwarzanie addytywne (druk 3D) metali i polimerów. Choć technologia ta nie zastępuje masowego kucia i tłoczenia, to jednak doskonale je uzupełnia w określonych zastosowaniach, takich jak produkcja narzędzi, prototypów, elementów o bardzo złożonej geometrii oraz części niskoseryjnych i personalizowanych.

W połączeniu z kuciem wytwarzanie addytywne wykorzystywane jest m.in. do produkcji matryc i stempli z wewnętrznymi kanałami chłodzącymi o zoptymalizowanej geometrii. Dzięki temu można lepiej kontrolować temperaturę narzędzi, skrócić czas cyklu i zwiększyć trwałość eksploatacyjną form. Podobne podejście stosuje się w tłoczniach, gdzie druk 3D umożliwia tworzenie elementów oprzyrządowania o skomplikowanych kanałach, poprawiających rozkład temperatur i przepływ smarów.

Wytwarzanie hybrydowe, polegające na łączeniu elementów kutych, tłoczonych i wytwarzanych addytywnie, otwiera nowe możliwości projektowe. Możliwe jest np. wykonanie bazowego kształtu o wysokiej wytrzymałości metodą kucia lub tłoczenia, a następnie dobudowanie lokalnych struktur funkcjonalnych, kanałów chłodzenia czy złożonych mocowań techniką addytywną. Takie podejście sprzyja redukcji masy, integracji funkcji oraz personalizacji komponentów, szczególnie w pojazdach specjalistycznych, sportowych i luksusowych.

Ekologia, energooszczędność i gospodarka obiegu zamkniętego

Innowacyjne procesy kucia i tłoczenia są coraz częściej projektowane z myślą o minimalizacji wpływu na środowisko. Dotyczy to zarówno zużycia energii, jak i emisji CO₂, gospodarki odpadami oraz możliwości recyklingu materiałów. Modernizacja pras, pieców nagrzewających oraz systemów chłodzenia pozwala obniżyć zużycie energii poprzez odzysk ciepła, lepszą izolację termiczną, zastosowanie napędów serwohydraulicznych i elektrycznych, a także optymalizację geometrii odkuwek i tłoczek w celu zmniejszenia masy wsadu.

Gospodarka obiegu zamkniętego w zakładach motoryzacyjnych obejmuje segregację i recykling złomu stalowego oraz aluminiowego powstającego podczas kucia i tłoczenia. Materiał ten może być ponownie przetopiony i wykorzystany do produkcji nowych wsadów, co zmniejsza zapotrzebowanie na surowce pierwotne i ogranicza emisje związane z ich wydobyciem i przetwarzaniem. W przypadku aluminium szczególnie ważne jest odzyskiwanie złomu o wysokiej czystości, co umożliwia jego bezpośrednie zastosowanie w zastosowaniach wymagających określonych właściwości mechanicznych i korozyjnych.

Ekologiczny wymiar innowacyjnych procesów kucia i tłoczenia wyraża się również w zastosowaniu nowoczesnych środków smarnych, przyjaznych środowisku, oraz w ograniczaniu emisji pyłów i gazów procesowych. Wdrażane są systemy filtracji powietrza, odzysku smarów, oczyszczania ścieków technologicznych oraz monitoringu hałasu. Działania te nie tylko spełniają wymogi regulacji środowiskowych, ale także wpływają na poprawę warunków pracy i wizerunku przedsiębiorstw jako odpowiedzialnych społecznie.

W ujęciu strategicznym innowacyjne procesy kucia i tłoczenia stają się integralnym elementem długoterminowych planów rozwoju producentów pojazdów i ich dostawców. Dzięki zaawansowanym technologiom kształtowania metali możliwe jest tworzenie konstrukcji lżejszych, trwalszych i bezpieczniejszych, przy jednoczesnym zmniejszeniu kosztów eksploatacyjnych oraz wpływu na środowisko. W dobie transformacji motoryzacji w kierunku elektromobilności, pojazdów autonomicznych i usług mobilnościowych, nowoczesne podejście do kucia i tłoczenia pozostaje jednym z fundamentów przewagi konkurencyjnej całej branży.