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首頁 > 資訊中心保時捷青島3D打印鋁合金活塞
發(fā)布時間：2020-07-17
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了其911 GT2 RS引擎3D打印活塞的首次耐久性測試。測試結(jié)果是該部件不僅存活了下來
據(jù)了解，保時捷涉足3D打印方面已有一段時間。這家汽車制造商表示，自上世紀(jì)90年代以來，他們就一直在使用3D打印技術(shù)進行快速原型制作和零部件開發(fā)，目前對外銷售的約有20個塑料、鋼材和合金打印的傳統(tǒng)汽車Porsche Classic生產(chǎn)零部件。最近，911和718賽車運動車型的桶式座椅開始接受訂單，客戶可以指定3D打印的坐墊和靠背表面的硬度、顏色和形狀。然而活塞可能是3D打印技術(shù)在汽車領(lǐng)域最具雄心的應(yīng)用。
這個過程開始于利用3D打印優(yōu)勢重新設(shè)計活塞。保時捷通過使用計算機模擬和人工智能優(yōu)化了活塞的支撐形狀和底層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、去除了不必要的材料并添加了必要的材料。其結(jié)果就是該汽車制造商所稱的利用有機結(jié)構(gòu)形狀的“仿生”設(shè)計。部分3D打印優(yōu)化包括最小化支持材料，而不再需要加工來進行去除。
保時捷還能將一個冷卻管道整合到活塞的結(jié)構(gòu)并單獨對特殊的雙噴射油噴嘴
據(jù)了解，保時捷的活塞是在一臺高精度的Trumpf TruPrint 3000激光3D打印機上制造，該打印機通過強大、準(zhǔn)確的激光焊接精細(xì)金屬粉末，一次只能打印出0.02到0.1毫米的一層。所用材料則是一種名為M174+的專有鋁合金，由其合作伙伴和零部件制造商Mahle開發(fā)和提供。每個活塞由約1200層熔融合金組成，打印大概要花費12個小時。幸運的是，它們能夠進行批量打印。
保時捷及其合作伙伴要求最終產(chǎn)品的屬性能跟鑄型材料生產(chǎn)的活塞相媲美，但與此同時還要確保跟蔡司展開緊密合作以此來用光學(xué)顯微鏡檢查、電鏡掃描、X光顯微鏡和3D掃描對材料展開測試和測量。此外，打印活塞還被拆解并分析。
在實驗室里，六個活塞被裝進了一臺911 GT2 RS的3.8L雙渦輪增壓平六缸發(fā)動機中并由此開始了耐久性測試。評估內(nèi)容包括24小時的模擬高速駕駛、以250公里/小時的平均速度駕駛、超6000公里的賽道駕駛等。保時捷甚至還模擬了加油過程的停車。接下來，工程師們在滿載的情況下讓活塞運轉(zhuǎn)135小時，在不同速度的拖拉載荷下運轉(zhuǎn)25小時。200小時后，測試成功，6個活塞全部通過。
據(jù)了解，這種3D打印的鋁活塞比GT2 RS通常使用的鍛造活塞輕10%，并
目前，3D打印的GT2 RS活塞仍處于早期開發(fā)階段，且還沒有確定的具體生產(chǎn)計劃。然而，保時捷清楚的是，這項技術(shù)已經(jīng)在這里，并且有了一個路線圖讓更多的3D打印部件進入到特殊的系列汽車并最終實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。此外，隨著研究將銅作為3D打印材料，這項技術(shù)甚至還有望在電動汽車制造中找到有趣的新應(yīng)用。
“我確信增材制造最遲在10年內(nèi)將成為汽車研發(fā)和生產(chǎn)的一個重要組成部分，”Ickinger說道。
實際上，保時捷并不是唯一一家開發(fā)增材制造部件的汽車制造商。寶馬也投資了金屬3D打印，并在其Mini Yours項目中試驗了3D打印定制部件。與此同時，法國超級跑車制造商布加迪也曾展示了依靠3D打印技術(shù)制造的鈦制制動鉗。
據(jù)了解，保時捷涉足3D打印方面已有一段時間。這家汽車制造商表示，自上世紀(jì)90年代以來，他們就一直在使用3D打印技術(shù)進行快速原型制作和零部件開發(fā)，目前對外銷售的約有20個塑料、鋼材和合金打印的傳統(tǒng)汽車Porsche Classic生產(chǎn)零部件。最近，911和718賽車運動車型的桶式座椅開始接受訂單，客戶可以指定3D打印的坐墊和靠背表面的硬度、顏色和形狀。然而活塞可能是3D打印技術(shù)在汽車領(lǐng)域最具雄心的應(yīng)用。
這個過程開始于利用3D打印優(yōu)勢重新設(shè)計活塞。保時捷通過使用計算機模擬和人工智能優(yōu)化了活塞的支撐形狀和底層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、去除了不必要的材料并添加了必要的材料。其結(jié)果就是該汽車制造商所稱的利用有機結(jié)構(gòu)形狀的“仿生”設(shè)計。部分3D打印優(yōu)化包括最小化支持材料，而不再需要加工來進行去除。
保時捷還能將一個冷卻管道整合到活塞的結(jié)構(gòu)并單獨對特殊的雙噴射油噴嘴
據(jù)了解，保時捷的活塞是在一臺高精度的Trumpf TruPrint 3000激光3D打印機上制造，該打印機通過強大、準(zhǔn)確的激光焊接精細(xì)金屬粉末，一次只能打印出0.02到0.1毫米的一層。所用材料則是一種名為M174+的專有鋁合金，由其合作伙伴和零部件制造商Mahle開發(fā)和提供。每個活塞由約1200層熔融合金組成，打印大概要花費12個小時。幸運的是，它們能夠進行批量打印。
保時捷及其合作伙伴要求最終產(chǎn)品的屬性能跟鑄型材料生產(chǎn)的活塞相媲美，但與此同時還要確保跟蔡司展開緊密合作以此來用光學(xué)顯微鏡檢查、電鏡掃描、X光顯微鏡和3D掃描對材料展開測試和測量。此外，打印活塞還被拆解并分析。
在實驗室里，六個活塞被裝進了一臺911 GT2 RS的3.8L雙渦輪增壓平六缸發(fā)動機中并由此開始了耐久性測試。評估內(nèi)容包括24小時的模擬高速駕駛、以250公里/小時的平均速度駕駛、超6000公里的賽道駕駛等。保時捷甚至還模擬了加油過程的停車。接下來，工程師們在滿載的情況下讓活塞運轉(zhuǎn)135小時，在不同速度的拖拉載荷下運轉(zhuǎn)25小時。200小時后，測試成功，6個活塞全部通過。
據(jù)了解，這種3D打印的鋁活塞比GT2 RS通常使用的鍛造活塞輕10%，并
目前，3D打印的GT2 RS活塞仍處于早期開發(fā)階段，且還沒有確定的具體生產(chǎn)計劃。然而，保時捷清楚的是，這項技術(shù)已經(jīng)在這里，并且有了一個路線圖讓更多的3D打印部件進入到特殊的系列汽車并最終實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。此外，隨著研究將銅作為3D打印材料，這項技術(shù)甚至還有望在電動汽車制造中找到有趣的新應(yīng)用。
“我確信增材制造最遲在10年內(nèi)將成為汽車研發(fā)和生產(chǎn)的一個重要組成部分，”Ickinger說道。
實際上，保時捷并不是唯一一家開發(fā)增材制造部件的汽車制造商。寶馬也投資了金屬3D打印，并在其Mini Yours項目中試驗了3D打印定制部件。與此同時，法國超級跑車制造商布加迪也曾展示了依靠3D打印技術(shù)制造的鈦制制動鉗。
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