Μια κορυφαία επεξεργασία από αλουμινίο, που εξασφάλισε χαμηλότερο βάρος

Οι τροχοί SpinForged της Yamaha, που αναπτύχθηκαν για τη νέα μοτοσυκλέτα MT-09 του 2021, καθιέρωσαν έναν νέο και πρωτοποριακό τρόπο μείωσης του βάρους, μέσω της διαδικασίας Spin Forming με την οποία κατασκευάζονται. Ένας από τους βασικούς παράγοντες που οδήγησε στην επιτυχημένη εφαρμογή αυτής της μεθόδου με μια μοτοσυκλέτα μαζικής παραγωγής για πρώτη φορά στον κόσμο, ήταν η ανάπτυξη ενός ειδικού κράματος αλουμινίου, ειδικά προσαρμοσμένου για σχηματισμό ροής από τα εσωτερικά τμήματα έρευνας υλικών της Yamaha. Σε αυτό το τεύχος, παρουσιάζουμε την ειδικό στον τομέα της έρευνας αλουμινίου της Yamaha, η οποία διαδραμάτισε σημαντικό ρόλο στη διαδικασία ανάπτυξης αυτών των νέων, ελαφριών τροχών και σε μερικές από τις προκλήσεις που αντιμετώπισε.

Αξιοποιώντας το ταλέντο μιας ειδικής στον τομέα της έρευνας αλουμινίου

«Αλλάζοντας μόνο μερικές προδιαγραφές, μπορούμε να αλλάξουμε πλήρως τον τρόπο με τον οποίο αντιδρά το αλουμίνιο ή κατά κάποιο τρόπο την προσωπικότητά του», λέει η Kahori Oshima από τη Διεύθυνση Υλικών της Yamaha Motor. Η ίδια μιλάει για το μέταλλο σαν να συστήνει με χαρά έναν φίλο ή μια στενή γνωριμία. «Μερικές φορές μπορεί να είναι πραγματικά ευαίσθητο, προσφέροντάς μας μηδενικά περιθώρια για προσαρμογές.» Παρά την «προσωπικότητά» του, το αλουμίνιο είναι ένα απαραίτητο υλικό που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία των μοτοσυκλετών, των εξωλέμβιων μηχανών και διάφορων άλλων προϊόντων της Yamaha.

Από τότε που έγινε μέλος της οικογένειας της Yamaha, η Oshima εργάζεται ως ερευνήτρια υλικών με εξειδίκευση στο αλουμίνιο. Η δουλειά και τα αποτελέσματα της έχουν κερδίσει τους επαίνους και την εμπιστοσύνη των υπεύθυνων ανάπτυξης και παραγωγής της Yamaha. «Εργάζεται σαν μία μπαρτέντερ του αλουμινίου και οι δεξιότητές της στην παρασκευή αυτών των «κοκτέιλ» είναι κάτι για το οποίο η Yamaha αισθάνεται ιδιαίτερα υπερήφανη» δηλώνει ο προϊστάμενός της.

Επιπλέον, παρόλο που το ίδιο το υλικό μπορεί να αναφέρεται απλώς ως «αλουμίνιο», οι απαιτήσεις από αυτό μπορούν να διαφέρουν σημαντικά, ανάλογα με το προϊόν, πού θα χρησιμοποιηθεί ένα εξάρτημα, αλλά και τη μέθοδο επεξεργασίας που απαιτείται. «Η Yamaha διαθέτει μια τεράστια συλλογή «συνταγών» αλουμινίου που έχουν δημιουργηθεί από τους προκατόχους μας και αυτό είναι ένα από τα δυνατά μας σημεία», συνεχίζει η Oshima. «Θεωρούμε ότι το αλουμίνιο αποτελεί έναν τομέα κατασκευής στον οποίο δεν πρέπει να μας ξεπεράσουν ποτέ. Πιστεύω ότι πίσω από αυτό κρύβεται το γεγονός ότι στην Yamaha κάνουμε εδώ και πολύ καιρό τη χύτευση μόνοι μας. Αυτή η αυτοπεποίθηση και η υπερηφάνεια αποτελούν τους παράγοντες που μας ωθούν.»

Η ενασχόληση με το αλουμίνιο περιλαμβάνει προσεκτικό έλεγχο της θερμοκρασίας του καυτού και λιωμένου μετάλλου, την ανάμειξη του μυστικού μείγματος πρόσθετων στοιχείων και, στη συνέχεια, τη θερμική επεξεργασία του σχηματισμένου τεμαχίου για την ολοκλήρωσή του. Το καθήκον της Oshima ως ερευνήτρια είναι να αξιοποιεί τις ακαδημαϊκές γνώσεις της αλλά και να εφαρμόζει νέες ιδέες προκειμένου να ανακαλύπτει τη σωστή ισορροπία ακαμψίας και ευελιξίας, επιδιώκοντας όχι μόνο άριστη γενική δύναμη και ανθεκτικότητα, αλλά και ομορφιά.

Καινοτομίες που γεννιούνται στο εργοστάσιο

Οι νέοι τροχοί αλουμινίου στις νέες μοτοσυκλέτες MT-09 του 2021, έχουν υποβληθεί σε επεξεργασία με σχηματισμό μορφής και αποτελούν ξεχωριστό παράδειγμα της έρευνας της Oshima.

Κατά την ανάπτυξη αυτού του μοντέλου, η Yamaha ανέλαβε μια νέα και φιλόδοξη πρόκληση για ακραία μείωση του βάρους, με επίκεντρο την ιδέα ότι, αν με κάποιον τρόπο ήταν δυνατή η ενίσχυση των βασικών χαρακτηριστικών του αλουμινίου, αυτό θα δημιουργούσε νέες καινοτομίες από το ίδιο το εργοστάσιο. Το μηχανολογικό τμήμα και το τμήμα παραγωγής αφοσιώθηκαν στο συγκεκριμένο έργο και κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα ειδικό κράμα αλουμινίου και μια διαδικασία θερμικής επεξεργασίας που θαύμασαν ακόμη και οι προκάτοχοί τους. Αυτός ο συνδυασμός επέτρεψε στην εταιρεία να προσφέρει τους πρώτους τροχούς μοτοσυκλέτας μαζικής παραγωγής και σχηματισμού ροής. Με ονομασία Yamaha SpinForged Wheels, ο κάθε τροχός διαθέτει ζάντες με πάχος μόλις 2 mm (σε σύγκριση με τα 3,5 mm στο προηγούμενο μοντέλο), ενώ οι μπροστινοί και πίσω τροχοί μαζί είναι ελαφρύτεροι κατά 0,7 kg. Η μείωση του βάρους είναι μια από τις απαιτητικότερες εργασίες στον κλάδο. Μια τέτοια επιτυχία καθιστά αυτούς τους τροχούς να θεωρούνται καινοτόμοι.

«Αυτό που μας δυσκόλεψε περισσότερο ήταν ότι δεν είχαμε μετρήσεις να βασιστούμε. Χωρίς αυτές για αξιολόγηση, δεν μπορούμε να ξέρουμε πού να θέσουμε τους στόχους μας, οπότε ήταν πραγματικά δύσκολο να αναπτύξουμε ένα υλικό και να δημιουργήσουμε μια κατάλληλη μέθοδο αξιολόγησης ταυτόχρονα», παραδέχεται η Oshima. Ωστόσο, ο κόπος και η σκληρή δουλειά έκαναν αυτό το επίτευγμα ακόμη πιο σημαντικό και η ίδια αισθάνεται ιδιαίτερα υπερήφανη για αυτούς τους τροχούς.

«Για παράδειγμα, αν μιλάμε μόνο για τη δύναμη, το σίδερο είναι καλύτερο από το αλουμίνιο. Από την άλλη, το αλουμίνιο έχει πλεονεκτήματα όπως χαμηλό βάρος, αντοχή στη διάβρωση, υψηλή ικανότητα επεξεργασίας και την ομορφιά του. Ακόμη κι αν η Monozukuri μας αλλάξει στο μέλλον, είμαι βέβαιη ότι το αλουμίνιο θα παραμείνει το υλικό που προτιμάμε. Πιστεύω ότι ο ρόλος μου ως ερευνήτρια υλικών είναι να αξιοποιώ και να ενισχύω αυτήν την προοπτική.»

Το ταξίδι χύτευσης της Yamaha Motor

Οι ρίζες μας στην τεχνολογία της χύτευσης βρίσκονται στις τεχνικές που χρησιμοποιούνται για τη χύτευση πλαισίων για πιάνο, στην εταιρεία Nippon Gakki Co., Ltd. (τη σημερινή Yamaha Corporation). Αυτές οι τεχνικές προσαρμόστηκαν και εφαρμόστηκαν για τη δημιουργία του κινητήρα και των εξαρτημάτων για την πρώτη μοτοσικλέτα Yamaha το 1955, την YA-1. Από τότε, η Yamaha συνέχισε να χυτεύει διάφορα εξαρτήματα, όχι μόνο για τις μηχανές των μοτοσυκλετών, αλλά και για πλαίσια, προϊόντα θαλάσσης, μηχανές αυτοκινήτων και πολλά άλλα, όλα εσωτερικά στην εταιρεία. Η δυνατότητα χύτευσης τόσο μεγάλων όσο και μικρότερων εξαρτημάτων, εσωτερικά στην εταιρεία, κατέστησε την Yamaha ως ένα σπάνιο παράδειγμα ανάμεσα στους κατασκευαστές μοτοσυκλετών παγκοσμίως.

Η παραγωγή τροχών για τις μοτοσυκλέτες μας αποτελεί καλό παράδειγμα αυτής της δυνατότητας. Εκτός από τις χυτές ζάντες αλουμινίου, η Yamaha κατάφερε να χυτεύσει ζάντες μαγνησίου για μαζική παραγωγή με την YZF-R1 το 2015, κάτι που κάποτε θεωρείτο ανέφικτο για προϊόντα υψηλού όγκου πωλήσεων. Η διαδικασία σχηματισμού ροής για τη δημιουργία των τροχών SpinForged της Yamaha είχε επίσης χρησιμοποιηθεί συχνά κατά την παραγωγή τροχών για αυτοκίνητα. Ωστόσο, οι τροχοί μοτοσυκλέτας χρειάζονται ελκυστικό σχεδιασμο και στις δύο πλευρές και επομένως η προσαρμογή του σχηματισμού ροής για τον κλάδο μας περιλάμβανε μεγάλα εμπόδια. Προκειμένου να ανταποκριθεί κατάλληλα, η Yamaha επέλεξε προσεκτικά μια παραλλαγή αλουμινίου με την οποία πειραματίστηκε επαναλαμβανόμενα με διαφορετικούς συνδυασμούς κραμάτων, σε αναζήτηση της σωστής δύναμης και ανθεκτικότητας και κατέληξε στην ιδανική μέθοδο θερμικής επεξεργασίας. Το αποτέλεσμα αυτής της εργασίας ήταν οι τροχοί SpinForged της Yamaha.

Τα εργοστάσια της Yamaha έχουν δημιουργήσει πολλές νέες τεχνολογίες στη χύτευση, από την τεχνολογία χύτευσης αλουμινίου με ελεγχόμενη πλήρωση (CF) και δυνατότητα μαζικής παραγωγής μεγάλων αλλά λεπτών εξαρτημάτων, έως τον κύλινδρο DiASil αποκλειστικά από αλουμίνιο, που αποτελεί μια παγκόσμια πρωτιά. Αυτά τα κατορθώματα ενισχύουν την εδραιωμένη υπερηφάνεια των τεχνιτών της Yamaha, οι οποίοι θεωρούν ότι η εξειδίκευση της εταιρείας στη χύτευση αλουμινίου είναι ένα από τα σπουδαιότερα πλεονεκτήματά της και ένας τομέας στον οποίο θα πρέπει πάντα να ηγείται.