کاربردهای صنعتی و ساختمانی پروفیل‌های آلومینیومی

پروفیل‌های آلومینیومی اکسترود‌ شده به دلیل ترکیب منحصربه‌فردی از سبکی، استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت شکل‌دهی، در طیف گسترده‌ای از صنایع به‌کار می‌روند.​

در این بخش، به مهم‌ترین حوزه‌های کاربرد صنعتی و ساختمانی پروفیل‌های آلومینیومی و مثال‌های هرکدام می‌پردازیم.

‎‌

صنعت ساختمان و معماری

حوزه ساختمان بزرگ‌ترین مصرف‌کننده پروفیل‌های آلومینیومی است​

عناصر معماری متعددی از اکستروژن آلومینیوم ساخته می‌شوند:

• در و پنجره‌های آلومینیومی: چارچوب درب‌ها و پنجره‌های مدرن غالباً از آلومینیوم اکسترود‌شده (مانند پروفیل‌های کرتین‌وال یا نما) ساخته می‌شود که سبکی و دوام را توأمان دارد. این پروفیل‌ها در برابر شرایط جوی مقاوم بوده و با آنودایز یا رنگ پودری دارای ظاهری زیبا و عمر طولانی می‌شوند
• نمای ساختمان و سازه‌های شیشه‌ای: سیستم‌های نما (Curtain Wall) از تیرها و ستون‌های آلومینیومی اکسترود‌شده تشکیل شده‌اند که شیشه‌ها را نگه می‌دارند. به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا، امکان ایجاد نماهای تمام‌شیشه‌ای در برج‌ها و ساختمان‌های مرتفع را فراهم کرده‌اند. همچنین سقف‌های نورگیر و سایبان‌های بزرگ (اسکای‌لایت‌ها) با استفاده از پروفیل‌های مستحکم اما سبک آلومینیومی ساخته می‌شوند​.
• سازه‌های سبک و پیش‌ساخته: در سازه‌های فضاکار، سالن‌های صنعتی و سازه‌های نمایشگاهی از اتصالات و المان‌های آلومینیومی استفاده می‌شود. پروفیل‌های مهارشده با گره‌های اتصال، امکان ایجاد دهانه‌های بزرگ بدون ستون میانی را فراهم می‌کنند. مثال بارز، سالن‌های نمایشگاهی مدولار است که توسط قاب‌های آلومینیومی به سرعت نصب می‌شوند.

از دیگر کاربردها می‌توان به نرده‌ها و جان‌پناه‌ها، درپوش‌های نما، کرکره‌های غلتان، چارچوب آسانسورها و قالب‌های مدولار بتنی اشاره کرد. آلومینیوم برای محیط‌های بیرونی بسیار مناسب است زیرا لایه اکسیدی محافظ، آن را در برابر زنگ‌زدگی مقاوم می‌کند​

به علاوه، ساخت قطعات پیش‌ساخته در کارخانه و نصب سریع در محل، هزینه و زمان ساخت‌وساز را کاهش می‌دهد​

‌‎‏

صنعت خودروسازی و حمل‌ونقل

تمایل صنعت حمل‌ونقل به سوی کاهش وزن برای بهبود بازده سوخت و عملکرد، باعث رشد عظیم کاربرد آلومینیوم اکسترود‌شده در خودروها، وسایل نقلیه ریلی، دریایی و هوافضا شده است​

چند مثال برجسته:

• اجزای سازه‌ای خودرو: بسیاری از خودروهای مدرن دارای اجزای اکسترود‌شده نظیر ریل‌های طولی شاسی، سپرها (Crash Box)، قاب درها و قاب باتری خودروهای برقی هستند​. آلومینیوم با کاهش وزن خودرو، مصرف سوخت (یا مصرف باتری) و آلایندگی را کاهش می‌دهد. به عنوان نمونه، جایگزینی قطعات فولادی با آلومینیوم اکسترود‌شده می‌تواند وزن را به نصف کاهش دهد و در عین حال استحکام کافی برای جذب انرژی تصادف را تأمین کند​. خودروسازان برای شاسی‌های فضایی برخی خودروهای اسپرت (مانند Lotus Elise) از پروفیل‌های آلومینیومی استفاده کرده‌اند که با چسب و پیچ مونتاژ می‌شوند و شاسی‌ای بسیار سبک ولی مستحکم ایجاد می‌کنند.
  
• صنعت ریلی و واگن‌ها: بدنه قطارهای پرسرعت و مترو اغلب از آلومینیوم ساخته می‌شود. تولید پنل‌های بزرگ بدنه به روش اکستروژن توخالی امکان‌پذیر است که سپس جوشکاری یا پرچ می‌شوند. مثلاً مقاطع جدار جانبی قطار Shinkansen ژاپن و بسیاری از واگن‌های مترو دارای پروفیل‌های اکسترود‌شده طولی‌اند که باعث شده ساختار واگن سبک‌تر و ضدزنگ باشد و مصرف انرژی قطار کاهش یابد. همچنین پروفیل‌های آلومینیومی برای سقف و کف واگن‌ها و قاب پنجره‌های قطار استفاده می‌شود. در صنعت هوافضا نیز تیرک‌ها و تقویت‌کننده‌های بال هواپیما (stringerها) را از آلومینیوم اکسترود‌شده می‌سازند تا وزن سازه کمینه و بهره‌وری افزایش یابد.
  
• کشتی‌سازی و صنایع دریایی: در شناورها و کشتی‌های تندرو، آلومینیوم به دلیل سبکی و مقاومت به خوردگی در آب دریا جایگزین فولاد شده است. عرشه‌های هلیکوپتر در کشتی‌ها، سازه‌های عرشه و نرده‌های حفاظتی اغلب از پروفیل‌های آلومینیوم ساخته می‌شوند. برای مثال، در قایق‌های گشتی سریع، استفاده از اسکلت آلومینیومی سبب شده سرعت و مانورپذیری بهبود یابد در حالی که دوام سازه حفظ شود.

‌‎‏

صنایع الکتریکی و الکترونیک

آلومینیوم دارای رسانایی حرارتی و الکتریکی بالا است و پروفیل‌های اکسترود‌شده این مزیت را در شکل‌های گوناگون به خدمت می‌گیرند​

چند نمونه کاربرد:

• هیت‌سینک‌ها (گرماگیرها): انواع مبدل‌های حرارتی و رادیاتورها از آلومینیوم اکسترود‌شده ساخته می‌شوند، زیرا می‌توان پره‌های خنک‌کننده نازک و متعدد را در یک پروفیل یکپارچه ایجاد کرد. برای مثال، هیت‌سینک پردازنده‌های کامپیوتر یا درایورها و LEDهای پرقدرت معمولاً اکسترود آلومینیومی است که سپس ماشین‌کاری جزئی می‌شود. آلومینیوم تقریباً ۳ برابر سبک‌تر از مس است اما رسانایی حرارتی‌اش مطلوب بوده و برای دفع حرارت تجهیزات الکترونیکی ایده‌آل است.
  
• بدنه و محفظه تجهیزات برقی: بسیاری از محفظه‌های منبع تغذیه، اینورترهای صنعتی، کیس تجهیزات مخابراتی و جعبه‌باتری‌ها از پروفیل‌های آلومینیومی ساخته می‌شوند. مثلاً قاب منابع تغذیه سوئیچینگ یا شارژرهای خودرو برقی را اکسترود آلومینیوم می‌سازند تا هم ساختار نگهدارنده و هم انتقال حرارت را انجام دهد.
  
• سیم‌ها و هادی‌ها: هر چند سیم‌های آلومینیومی به صورت اکسترود (کشش) تولید می‌شوند نه اکستروژن پروفیل، اما ذکر این نکته مهم است که در انتقال برق فشارقوی، رساناهای آلومینیومی جایگزین مس شده‌اند. همچنین شین‌باس‌های آلومینیومی در تابلو برق‌ها به روش اکستروژن ساخته می‌شوند و به دلیل وزن کمتر نسبت به مس و قیمت پایین‌تر، مزیت دارند.

به طور کلی در صنعت برق، هر جا نیاز به هادی سبک یا قطعه‌ای برای دفع حرارت باشد، آلومینیوم اکسترود‌شده کاندیدای اصلی است. برای مثال، بدنه موتورهای الکتریکی کوچک (استاتور هوزینگ) یا پوسته خازن‌های قدرت از لوله‌های آلومینیومی اکسترود‌شده ساخته می‌شوند که هم نقش حفاظتی دارند و هم حرارت را به محیط منتقل می‌کنند.

‌‎‏

کالاهای مصرفی و صنایع عمومی

هرچند کاربرد پروفیل‌های آلومینیومی در محصولات مصرفی سهم کمتری نسبت به ساختمان و حمل‌ونقل دارد​ اما همچنان حضورشان گسترده است:

• لوازم خانگی و مبلمان: پروفیل آلومینیوم در لوازم خانگی مانند پایه‌ها و اسکلت بسیاری از میز‌ها، صندلی‌های سبک، قفسه‌های فروشگاهی و مبلمان مدرن و… کاربرد دارد. به عنوان مثال، چارچوب یک میز تاشوی سفری یا بدنه چمدان‌های آلومینیومی سبک از مقاطع اکسترودشده تشکیل شده است.
  
• تجهیزات ورزشی و تفریحی: پروفیل آلومینیوم در تجهیزات ورزشی از جمله چوب‌های بیسبال، دسته‌های چتر نجات، بدنه دوچرخه‌های حرفه‌ای، پایه‌های چادرهای مسافرتی و … کاربرد دارد . آلومینیوم به دلیل سبکی و شکل‌پذیری این امکان را می‌دهد که محصولات ورزشی قابل حمل و در عین حال مقاوم تولید شوند. برای مثال، شرکت‌های سازنده دوچرخه، برخی مدل‌های خود را با فریم آلومینیومی اکسترود‌شده عرضه می‌کنند که سبکتر از فولاد است و سواری راحت‌تری فراهم می‌کند​.
  
• ماشین‌آلات و خطوط تولید: در کارخانه‌ها، سیستم‌های نقاله، فریم ربات‌ها، میزهای کار و قفسه‌های ابزار از پروفیل‌های استاندارد آلومینیومی (معروف به پروفیل‌های شیاردار T-slot) ساخته می‌شوند. این پروفایل‌ها به دلیل مدولار بودن، امکان مونتاژ سریع خطوط و تجهیزات را می‌دهند. تقریباً تمام سیستم‌های فریم‌بندی مدولار (مثل پروفیل ۲۰×۲۰، ۴۰×۴۰ و …) آلومینیومی هستند که در صنعت برای ساخت سازه‌های پشتیبان به کار می‌روند.

از دیگر موارد می‌توان به بدنه چمدان‌ها، چراغ‌قوه‌های آلومینیومی، قاب دور نمایشگرها و تلویزیون‌ها، محفظه دوربین‌ها و تجهیزات عکاسی، و حتی بدنه ابزارآلات دستی مثل ترازهای نجاری اشاره کرد. در تمامی این کاربردها، معیار اصلی جمع‌بندی خواص مطلوب در یک ماده است: آلومینیوم به اندازه کافی سخت است، زنگ نمی‌زند، سبک است و می‌توان آن را به شکل‌های خلاقانه درآورد بدون اینکه هزینه ساخت بسیار بالا برود.

‍‌‎‌‎‏

نقش پروفیل‌های آلومینیوم در آینده

روندهای صنعتی نشان می‌دهد که نقش پروفیل‌های آلومینیومی در حوزه‌های نوظهور نیز پررنگ خواهد بود. به عنوان مثال، در توسعه زیرساخت‌های انرژی‌های تجدیدپذیر، پروفیل‌های آلومینیومی نقش کلیدی دارند؛ قاب پنل‌های خورشیدی و سازه‌های توربین بادی اغلب آلومینیومی هستند​

همچنین با گسترش خودروهای الکتریکی، نیاز به باتری‌های بزرگ افزایش یافته و شرکت‌ها برای ساخت محفظه‌های باتری ایمن و سبک به اکستروژن آلومینیوم روی آورده‌اند​

‌‎

جمع بندی

در مجموع، کاربردهای پروفیل‌های آلومینیومی ایراک به دلیل مزایای متعدد این ماده روزبه‌روز در حال گسترش است. صنایع ساختمان، حمل‌ونقل، الکترونیک و انرژی هر یک با بهره‌گیری از این پروفیل‌ها توانسته‌اند محصولات و سازه‌های کارآمدتری بسازند. آلومینیوم اکسترود‌شده خود را به عنوان یک ماده همه‌کاره و بهینه برای طراحی مهندسی قرن بیست‌ویکم تثبیت کرده است.

به اطلاعات تخصصی بیشتری نیاز دارید؟
با ما تماس بگیرید تا درباره‌ی راهکارهای خلاقانه در صنعت آلومینیوم اطلاعات بیشتری کسب کنید.