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保時捷開發3D打印發動機活塞,建立高應力驅動部件增材制造

來源:奧蘭電子科技 時間:2020-07-20 10:32:49 瀏覽量:
近日,保時捷發布了通過粉末床選區激光熔化3D打印技術為911 GT2 RS雙渦輪增壓發動機生產的活塞。在這一應用中,通過面向增材制造的設計實現輕量化不是唯一的目的,保時捷還通過優化活塞的設計使發動機獲得更強動力與更高效率。

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保時捷3D打印發動機活塞。來源:保時捷

block 唯有增材制造才能實現的設計

保時捷在設計3D打印活塞時,活塞的結構針對作用在活塞上的負載進行了優化。

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來源:保時捷

根據保時捷公布的數據,來自先期開發項目的活塞重量比鍛造批量生產的活塞輕百分之十。在活塞頂蓋中具有一個集成的封閉式冷卻通道,這是傳統方法無法實現的。

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來源:保時捷

借助新型、輕量化的增材制造活塞,保時捷團隊可以提高發動機轉速,降低活塞上的溫度負荷并優化燃燒。這些通過面向增材制造設計而獲得的性能,使得700 PS的雙渦輪增壓發動機有可能獲得多達30 PS的額外的動力,同時提高了效率。

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選區激光熔化設備正在制造活塞。來源:保時捷

     911 GT2 RS發動機活塞的增材制造技術為選區激光熔化,材料是一種特殊的鋁合金粉末。德國通快(Trumpf)是這個項目的合作伙伴之一。保時捷對增材制造活塞進行了測試,目前生產的所有組件已通過測試。

block Review

      盡管對于金屬3D打印直接制造汽車零部件的質疑一直存在,但領先的汽車制造商仍在質疑中尋求結合點與突破點。保時捷已經在多個領域采用增材制造工藝。例如,從2020年5月開始,為911和718系列提供3D打印人體形態座椅,座椅靠墊和靠背表面采用了3D打印點陣結構,保時捷通過設計來調整點陣結構的硬度,為其汽車用戶提供三個硬度級別的座椅。

      在動力總成零部件增材制造領域,除了本期分享的發動機活塞之外,保時捷還與GKN 合作通過金屬3D打印開發新型電子驅動動力總成的新應用。GKN根據粉末床金屬熔融(PBF) 增材制造的特點,針對更高的設計自由度、更高效、更集成的動力系統開發了特定的鋼材料,這種鋼材料能夠承受高磨損和負載,并結合3D打印所實現的功能集成進一步減輕重量。保時捷工程部門則研究如何在其電子驅動動力系統中實施新材料。采用結構優化技術結合GKN的材料,保時捷實現了差速器的獨特設計(包括齒圈),通過這種齒輪減重和剛性形狀的組合,實現了更高效的傳動。隨著金屬增材制造繼續發展并成為主流工藝,3D打印差速器不僅可以擴展到原型或賽車運動,而且還可以擴展到批量生產。保時捷已為新一代電子驅動動力總成零部件架設了通向未來之路。

      顯然,3D打印在汽車領域的應用早已不再局限于原型。寶馬汽車更是認為在3D打印催生輕量化汽車生產趨勢的潮流下,3D打印是一個必然的生產手段,而寶馬要捍衛領先的汽車品牌地位,則必須通過3D打印技術實現汽車體驗的升級。2020年6月,寶馬投資超1億元的慕尼黑3D打印工廠正式啟動,將原型生產和批量零件的生產整合到了一起。寶馬慕尼黑3D打印工廠的目標是將越來越多的3D打印技術用于汽車生產,并在流程鏈中實施新的自動化概念。這將使寶馬能夠簡化用于批量生產的組件制造并加快迭代速度。同時,寶馬正在與車輛開發、零部件生產、采購和供應商網絡以及寶馬的其他各個領域進行合作,以系統地集成3D打印技術并有效地利用。

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