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首頁(yè) > 資訊中心保時(shí)捷青島3D打印鋁合金活塞
發(fā)布時(shí)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(cè)試。測(cè)試結(jié)果是該部件不僅存活了下來(lái)
據(jù)了解，保時(shí)捷涉足3D打印方面已有一段時(shí)間。這家汽車(chē)制造商表示，自上世紀(jì)90年代以來(lái)，他們就一直在使用3D打印技術(shù)進(jìn)行快速原型制作和零部件開(kāi)發(fā)，目前對(duì)外銷(xiāo)售的約有20個(gè)塑料、鋼材和合金打印的傳統(tǒng)汽車(chē)Porsche Classic生產(chǎn)零部件。最近，911和718賽車(chē)運(yùn)動(dòng)車(chē)型的桶式座椅開(kāi)始接受訂單，客戶(hù)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(chē)領(lǐng)域最具雄心的應(yīng)用。
這個(gè)過(guò)程開(kāi)始于利用3D打印優(yōu)勢(shì)重新設(shè)計(jì)活塞。保時(shí)捷通過(guò)使用計(jì)算機(jī)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(chē)制造商所稱(chēng)的利用有機(jī)結(jié)構(gòu)形狀的“仿生”設(shè)計(jì)。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(lái)進(jìn)行去除。
保時(shí)捷還能將一個(gè)冷卻管道整合到活塞的結(jié)構(gòu)并單獨(dú)對(duì)特殊的雙噴射油噴嘴
據(jù)了解，保時(shí)捷的活塞是在一臺(tái)高精度的Trumpf TruPrint 3000激光3D打印機(jī)上制造，該打印機(jī)通過(guò)強(qiáng)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(zhuān)有鋁合金，由其合作伙伴和零部件制造商Mahle開(kāi)發(fā)和提供。每個(gè)活塞由約1200層熔融合金組成，打印大概要花費(fèi)12個(gè)小時(shí)。幸運(yùn)的是，它們能夠進(jìn)行批量打印。
保時(shí)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(shí)還要確保跟蔡司展開(kāi)緊密合作以此來(lái)用光學(xué)顯微鏡檢查、電鏡掃描、X光顯微鏡和3D掃描對(duì)材料展開(kāi)測(cè)試和測(cè)量。此外，打印活塞還被拆解并分析。
在實(shí)驗(yàn)室里，六個(gè)活塞被裝進(jìn)了一臺(tái)911 GT2 RS的3.8L雙渦輪增壓平六缸發(fā)動(dòng)機(jī)中并由此開(kāi)始了耐久性測(cè)試。評(píng)估內(nèi)容包括24小時(shí)的模擬高速駕駛、以250公里/小時(shí)的平均速度駕駛、超6000公里的賽道駕駛等。保時(shí)捷甚至還模擬了加油過(guò)程的停車(chē)。接下來(lái)，工程師們?cè)跐M(mǎn)載的情況下讓活塞運(yùn)轉(zhuǎn)135小時(shí)，在不同速度的拖拉載荷下運(yùn)轉(zhuǎn)25小時(shí)。200小時(shí)后，測(cè)試成功，6個(gè)活塞全部通過(guò)。
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(kāi)發(fā)階段，且還沒(méi)有確定的具體生產(chǎn)計(jì)劃。然而，保時(shí)捷清楚的是，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在這里，并且有了一個(gè)路線(xiàn)圖讓更多的3D打印部件進(jìn)入到特殊的系列汽車(chē)并最終實(shí)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(xiàng)技術(shù)甚至還有望在電動(dòng)汽車(chē)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(chē)研發(fā)和生產(chǎn)的一個(gè)重要組成部分，”Ickinger說(shuō)道。
實(shí)際上，保時(shí)捷并不是唯一一家開(kāi)發(fā)增材制造部件的汽車(chē)制造商。寶馬也投資了金屬3D打印，并在其Mini Yours項(xiàng)目中試驗(yàn)了3D打印定制部件。與此同時(shí)，法國(guó)超級(jí)跑車(chē)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(dòng)鉗。
據(jù)了解，保時(shí)捷涉足3D打印方面已有一段時(shí)間。這家汽車(chē)制造商表示，自上世紀(jì)90年代以來(lái)，他們就一直在使用3D打印技術(shù)進(jìn)行快速原型制作和零部件開(kāi)發(fā)，目前對(duì)外銷(xiāo)售的約有20個(gè)塑料、鋼材和合金打印的傳統(tǒng)汽車(chē)Porsche Classic生產(chǎn)零部件。最近，911和718賽車(chē)運(yùn)動(dòng)車(chē)型的桶式座椅開(kāi)始接受訂單，客戶(hù)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(chē)領(lǐng)域最具雄心的應(yīng)用。
這個(gè)過(guò)程開(kāi)始于利用3D打印優(yōu)勢(shì)重新設(shè)計(jì)活塞。保時(shí)捷通過(guò)使用計(jì)算機(jī)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(chē)制造商所稱(chēng)的利用有機(jī)結(jié)構(gòu)形狀的“仿生”設(shè)計(jì)。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(lái)進(jìn)行去除。
保時(shí)捷還能將一個(gè)冷卻管道整合到活塞的結(jié)構(gòu)并單獨(dú)對(duì)特殊的雙噴射油噴嘴
據(jù)了解，保時(shí)捷的活塞是在一臺(tái)高精度的Trumpf TruPrint 3000激光3D打印機(jī)上制造，該打印機(jī)通過(guò)強(qiáng)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(zhuān)有鋁合金，由其合作伙伴和零部件制造商Mahle開(kāi)發(fā)和提供。每個(gè)活塞由約1200層熔融合金組成，打印大概要花費(fèi)12個(gè)小時(shí)。幸運(yùn)的是，它們能夠進(jìn)行批量打印。
保時(shí)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(shí)還要確保跟蔡司展開(kāi)緊密合作以此來(lái)用光學(xué)顯微鏡檢查、電鏡掃描、X光顯微鏡和3D掃描對(duì)材料展開(kāi)測(cè)試和測(cè)量。此外，打印活塞還被拆解并分析。
在實(shí)驗(yàn)室里，六個(gè)活塞被裝進(jìn)了一臺(tái)911 GT2 RS的3.8L雙渦輪增壓平六缸發(fā)動(dòng)機(jī)中并由此開(kāi)始了耐久性測(cè)試。評(píng)估內(nèi)容包括24小時(shí)的模擬高速駕駛、以250公里/小時(shí)的平均速度駕駛、超6000公里的賽道駕駛等。保時(shí)捷甚至還模擬了加油過(guò)程的停車(chē)。接下來(lái)，工程師們?cè)跐M(mǎn)載的情況下讓活塞運(yùn)轉(zhuǎn)135小時(shí)，在不同速度的拖拉載荷下運(yùn)轉(zhuǎn)25小時(shí)。200小時(shí)后，測(cè)試成功，6個(gè)活塞全部通過(guò)。
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(kāi)發(fā)階段，且還沒(méi)有確定的具體生產(chǎn)計(jì)劃。然而，保時(shí)捷清楚的是，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在這里，并且有了一個(gè)路線(xiàn)圖讓更多的3D打印部件進(jìn)入到特殊的系列汽車(chē)并最終實(shí)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(xiàng)技術(shù)甚至還有望在電動(dòng)汽車(chē)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(chē)研發(fā)和生產(chǎn)的一個(gè)重要組成部分，”Ickinger說(shuō)道。
實(shí)際上，保時(shí)捷并不是唯一一家開(kāi)發(fā)增材制造部件的汽車(chē)制造商。寶馬也投資了金屬3D打印，并在其Mini Yours項(xiàng)目中試驗(yàn)了3D打印定制部件。與此同時(shí)，法國(guó)超級(jí)跑車(chē)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(dòng)鉗。
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