اطوكشي يكي از فرآيندهاي شكل دهي ورق فلزي است كه معمولا در آن ضخامت جداره‌ي قطعه‌اي فنجان شكل كاهش يافته و در عوض به ارتفاع آن افزوده مي‌شود. در روش‌هاي مرسوم توليد ليوان‌هاي جدار نازك شده، به دليل كوچك بودن نرخ كاهش سطح در هر مرحله، نياز به چندين مرحله اطوكشي پيش مي آيد كه در طرح حاضر با استفاده از فشار هيدرواستاتيك و طراحي جديد براي قالب و اعمال نيروها و به تبع آن افزايش نرخ كاهش سطح، تعداد اين مراحل كاهش خواهد يافت. در اين طرح ، برخلاف رويه‌هاي مرسوم، اطوكشي نمونه‌ها از لبه‌ي ليوان شروع شده و سطح دروني قطعه اطو خواهد شد. حلقه‌ي اطوكشي بر سنبه‌اي سوار است كه آن را تا كف ليوان هدايت خواهد كرد. هم‌زمان، قطعه‌اي كه لودر نام‌گذاري شده است، نيروي نسبتا بزرگي به كف ليوان وارد مي‌كند و يك فشار هيدرواستاتيك هم به درون ليوان اعمال مي‌شود كه به كمك يكديگر كارپذيري ماده‌ي فلز را افزايش مي‌دهند. در ابتدا فرآيند عنوان شده در طرح موجود توسط نرم‌افزار ABAQUS شبيه‌سازي گرديد و پس از بدست آوردن اندازه هاي نزديك به بهينه، قالب و مواد خام اوليه طراحي، تهيه و ساخته شد و تست عملي صورت گرفت.

در اختراع صورت پذيرفته شده سعي برآن شده تا با ارائه روشي جديد مشكلات توليد قطعات با طول بلند و قطر داخلي كم به روش نوين اكستروژن معكوس با استفاده از فشار هيدرواستاتيكي سيال بجاي سمبه متحرك و حذف اصطكاك سطح بيلت با محفظه قالب را خذف و از مزاياي ممتاز روش هيدرواساتيك همانند بهبود خواص مكانيكي و همچنين همگني بهتر محصول بهره‮مند شويم. نحوه كار (مطابق شكل 1) به اين صورت است كه داخل سمبه ثابت محفظه‮اي تعبيه گرديده شده است كه بيلت در داخل آن قرار داده مي‮شود، در بالاي محفظه بيلت محفظه ديگري جهت متراكم نمودن سيال در نظر گرفته شده است كه به توسط سمبه متحرك سيال در آن فشرده شده و بر بالا و دور بيلت فشار هيدرو استاتيك وارد مي‮نمايد و به اين طريق بيلت فشرده و اكسترود مي‮گردد. در پايين محفظه بيلت (مطابق نقشه 1)، قطر محفظه نسبت به قطر بيلت كمي كمتر مي‮گردد تا در اين قسمت فرآيند آببندي جهت سيال تحت فشار صورت پذيرد. پروفيل سمبه ثابت به صورت گرد طراحي شده است و با بهنيه سازي‮هاي صورت پذيرفته بر روي پارامترهاي قالب مقدار نيروي شكل دهي به ميزان بالايي كاهش يافته است.

لوله‌هاي بدون درز يكي از محصولات پركاربرد در صنايع مختلف، از جمله خودروسازي و صنايع هوافضا است. در توليد اين لوله‌ها با افزايش قطر نيروي مورد نياز به شدت افزايش مي‌يابد كه مستلزم تجهيزات پيچيده و گران قيمت است، همچنين براي قطرهاي بزرگ‌تر از 10-12 اينچ (255-305 ميليمتر) محدوديت توليد وجودارد. روش حاضر به عنوان يك روش جديد و ابتكاري با استفاده از فشار سيال و سنبه متحرك قابليت توليد لوله‌هاي بدون درز با نيروي كم‌تر و قطرهاي بزرگ را داراست. همچنين افزايش قطر لوله كه عامل افزايش نيروي مورد نياز در روش‌هاي قبلي است به عنوان يك عامل كاهنده نيرو و فشار مورد نياز فرآيند محسوب مي‌شود و طور كلي عامل محدودكننده در روش‌هاي قبلي به عنوان يك مزيت و تسهيل كننده در روش حاضر محسوب مي‌شود. علاوه بر اين لوله‌هاي توليد شده در اين روش به علت اعمال كرنش‌هاي پلاستيك بزرگ داراي خواص مكانيكي بهبوديافته هستند.

اين اختراع كه در زمينه‌ مهندسي مكانيك و زير شاخه ‌مهندسي به مفهوم عام آن و مهندسي برق صورت گرفته است، به منظور طراحي خودرويي مي‌باشد كه براي حركت از انرژي خورشيد استفاده مي‌كند. خودرو اين انرژي را از طريق سلول‌هاي خورشيدي به دست آورده و در باتري ذخيره نموده و در نهايت موتور الكتريكي را به كار مي‌اندازد. لازم به ذكر است كه باتري‌هاي تعبيه شده امكان شارژ از طريق برق شهري را دارا مي‌باشند و در هر بار شارژ، امكان تأمين انرژي در حدود 6 ساعت را فراهم مي‌كنند. در طراحي اين خودرو سعي بر آن بوده است كه طرح نهايي به خودروهاي شهري نزديك‌تر باشد. براي اين منظور از تجهيزات ويژه‌اي در خودرو همانند سيستم تهويه و دوربين استفاده شده است. در غزال ايراني 3 نسبت به طرح‌هاي گذشته حداكثر سرعت ماشين افزايش يافته است و در طراحي آن از دو موتور الكتريكي استفاده شده است. اين دو موتور الكتريكي داراي سيستم بازيافت انرژي هنگام كاهش سرعت يا ترمز مي‌باشند. از ديگر بهبودهاي طرح حاضر نسبت به طرح‌هاي پيشين دو نفره بودن خودرو مي‌باشد و براي كاهش وزن بدنه خودرو از فيبر كربن استفاده شده است.

چاپگر سه بعدي با استفاده از اكستروژن فلز نيمه جامد- فنآوري چاپ سه بعدي راه توليد قطعات جديد و پيچيده را از هر جنسي باز كرده است. روش هاي فعلي چاپ سه بعدي فلزات غالبا بر مبناي پودر فلزات بوده و قطعات از طريق زينتر يا ذوب اين ذرات به صورت لايه لايه روي هم ساخته مي شوند. هزينه هاي بالاي تجهيزات و توليد، زمان زياد و همچنين ساختار متالورژيكي نامطلوب روش هاي كنوني، مخترعين را بر آن داشت تا روشي نوين براي چاپ قطعات فلزي ابداع كنند. در اين دستگاه از چاپ فلز در حالت نيمه جامد استفاده مي شود. براي فلزات تنها در اين حالت ماده مي توان رفتار رئولوژيك كنترل شده بدست آورد و فرآيندي بر مبناي اكستروژن و لايه گذاري باريكه فلزي توسعه داد. اين دستگاه كاربرد هاي بسياري دارد كه مي توان قطعات صنعتي پيچيده با ريزساختار همگن و استحكام مكانيكي بالا چاپ كرد. در چاپگر سه بعدي فلز نيمه جامد، ماده اوليه به صورت فيلماني فلزي كه قبلا عمليات ترمومكانيكال روي آن صورت گرفته است به دستگاه تغذيه مي شود و پس از عمليات گرمايشي مشخص و ايجاد ريز ساختار مطلوب از هد دستگاه اكسترود مي شود. اين روش براي سرعت هاي چاپ بالا و قطعات با ابعاد بزرگ با هزينه هاي پايين تر مناسب است.

خودرو غزال ايراني 2 براي شركت در مسابقات جهاني خودروهاي خورشيدي (WSC) طراحي گرديده است. مسابقات خودروهاي خورشيدي در ابتدا به عنوان ايده اي نو براي بررسي محدوديت هاي انرژي خورشيدي به منظور جايگزيني براي منابع انرژي تجديد ناپذير شروع گرديد. از آن پس به بعد مسابقات خودروهاي خورشيدي داراي شهرت فراوان گرديده و همه ساله در سرتاسر جهان اين مسابقات برگزار مي گردد. يكي از سرشناس ترين اين مسابقات WSC مي باشد كه مسيري نزديك به 3100 كيلومتر را در استراليا پوشش مي دهد. است. طراحي و ساخت خودرو خورشيدي غزال ايراني (2) در پاييز سال 1385 آغاز و در تابستان سال 1388 به پايان رسيد. در اين گزارش به بخشهاي مختلف طراحي و ساخت بطور كلي اشاره مي شود. اين بخش ها شامل قسمت هاي مكانيكي از قبيل آيروديناميك ، شاسي و بدنه، سيستم تعليق، سيستم فرمان، سيستم ترمز و نيز قسمتهاي الكتريكي و الكترونيكي شامل سلول هاي خورشيد، باطري، موتور الكتريكي، كنترلر، MPPT و امثالهم مي باشند. نقشه هاي فني طرح در توصيف كلي آمده است.

خلاصه: ‏اكستروژن معكوس يكي از فرايندهاي رايج براي توليد قطعات تو خالي با انتهاي بسته به شمار مي رود. از جمله محدوديت هاي موجود در فرايند اكستروژن معكوس، نيروي زياد لازم براي شكل دهي قطعه كار است. اين موضوع بخصوص براي قطعاتي كه داراي ديواره نازكي هستند، نمايان تر و مشكل سازتر است. يك طرح جديد براي قالب اكستروژن معكوس قطعات قوطي شكل ارائه گرديده است. در اين طرح بيلت اوليه داراي سطح مقطع كمتري است و لذا اين امر باعث مي شود تا بتوان با يك نيروي پرس ثابت، فشار بيشتري در مقايسه با روش هاي سنتي اكستروژن معكوس كه درآنها سطح مقطع بيلت بسيار بزرگتر است، تامين نمود. بدين ترتيب قطعات قوطي شكل كه نياز به نيروي پرس بالايي براي شكل دهي دارند را مي توان با پرس هاي به مراتب كوچكتر توليد نمود. با استفاده از اين روش مي توان نيروي پرس را با توجه به درصد ‏كاهش سطح مقطع بيلت، كاهش داد. البته با توجه به طراحي جديد نياز به اعمال كلمپ بر روي قالب است، كه مجموع نيروي كلمپ و نيروي پرس، كمتر از نيروي پرس براي توليد ‏محصول مشابه با طراحي هاي رايج است. مشكل ديگري كه در روش هاي رايج اكستروژن معكوس باعث صدمه خوردن به كيفيت محمول مي گردد، مسئله عدم يكواختي ضخامت ‏ديواره است. زيرا جريان مواد بخصوص در فشارهاي بالا باعث مي گردد تا سر سنبه تحت تاثيرنيروهاي حاصله در مركز قالب قرار گيرد ولذا جداره قوطي ضخامت يكنواخت ‏مناسبي را نخواهد داشت. در طرح ارائه شده اين موضوع نيز به خاطر استفاده از يك ماتريس دوبل رفع شده است. با استفاده از شبيه سازي هاي انجام شده قالب هاي اكستروژن معكوس با جديد طراحي و ساخته شدند وآزمايش هايي با فلز سرب انجام پذيرفت. نتايج آزمايش توليد قوطي هاي موفقيت آميز با اين روش بوده است. مقايسه نتايج آزمايش و شبيه سازي نيز توافق خوبي را نشان مي دهد.

توليد انرژي الكتريكي در خودرو با مصرف سوخت و توليد گازهاي آلاينده همراه است و هزينه زيادي در بردارد. در اين اختراع با استفاده از سلولهاي خورشيدي مجهز به الگوريتم ردياب نقطه بيشينه توان و با كنترل دينام خودرو به‌وسيله يك برد الكترونيكي، مصرف سوخت خودرو كاهش مي يابد. در اين طرح يك مترمربع سلول خورشيدي به‌صورت دو آرايه‌ي موازي بر روي سقف خودرو نصب مي شود. با استفاده از يك مبدل DC/DC كاهنده مجهز به الگوريتم رديابي نقطه بيشينه توان رسانايي افزايشي، بيشترين توان در دسترس از سلولهاي خورشيدي استخراج ميگردد و با ساختار ارائه شده در باتري خودرو ذخيره شده و تمامي مصارف الكتريكي خودرو را تغذيه مي‌نمايد. بدين ترتيب در ساختار جديد سيستم الكتريكي خودرو، هر سه منبع دينام، باتري و سلولهاي خورشيدي به‌صورت موازي به تأمين انرژي مورد نياز بارها ميپردازند. مديريت انرژي الكتريكي بين اين منابع و بارها با استفاده از يك برد الكترونيكي طراحي شده براي دينام انجام ميگيرد. اين برد با كنترل جريان تحريك دينام و در نتيجه كنترل ولتاژ خروجي دينام و قطع آن با توجه به شرايط مختلف عملكرد سامانه، باعث كاهش بار دينام از روي موتور خودرو، كاهش مصرف سوخت و آلاينده‌ها مي‌شود.

در اختراع صورت پذيرفته با استفاده از روشي جديد كه مبتني بر اصولي ساده و بديهي است مقدار نيروي شكل دهي فرايند اكستروژن معكوس به ميزان قابل توجهي كاهش يافته است. ايده جديد در واقع ايده‎اي بسيار ساده است و از اينجا ناشي مي‎شود كه طبق رابطه زير با ثابت نگه داشتن فشار رابطه‎اي مستقيم بين سطح مقطع و نيرو پديد مي‎آيد و هرگاه سطح مقطع كاهش يابد ميزان نيرو نيز مي‎بايست كاهش يابد، به عبارت ديگر اگر بتوان براي ساخت يك محصول، يك بيلت با سطح مقطع كوچكتري را اكسترود نمود آنگاه همان فشار را كه براي بيلت بزرگتر با نيروي بزرگتري ايجاد شده در اين حالت با نيروي كمتري ايجاد مي‎شود. (نحوه عملكرد در شكل 1 آورده شده است.) P=F/A در اين روش قالب شامل سه قسمت اصلي سمبه ثابت، ماتريس و سمبه متحرك مي‎باشد. در داخل سمبه ثابت حفره‎اي تعبيه شده است كه بيلت در داخل آن قرار داده مي‎شود و با اعمال فشار از طريق سمبه متحرك فرايند اكستروژن صورت مي‎پذيرد. پروفيل سمبه ثابت (همانند نقشه1) به صورت گرد طراحي شده است. پروفيل بهينه سازي شده توانسته است ميزان نيروي شكل دهي را به مقدار زيادي كاهش دهد.