中年|保时捷开发3D打印发动机活塞，建立高应力驱动部件增材制造里程碑！
近日 ， 保时捷发布了通过粉末床选区激光熔化3D打印技术为911 GT2 RS双涡轮增压发动机生产的活塞 。 在这一应用中 ， 通过面向增材制造的设计实现轻量化不是唯一的目的 ， 保时捷还通过优化活塞的设计使发动机获得更强动力与更高效率 。
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保时捷3D打印发动机活塞
来源：保时捷
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唯有增材制造
才能实现的设计
保时捷在设计3D打印活塞时 ， 活塞的结构针对作用在活塞上的负载进行了优化 。
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【中年|保时捷开发3D打印发动机活塞，建立高应力驱动部件增材制造里程碑！】▲来源：保时捷
根据保时捷公布的数据 ， 来自先期开发项目的活塞重量比锻造批量生产的活塞轻百分之十 。 在活塞顶盖中具有一个集成的封闭式冷却通道 ， 这是传统方法无法实现的 。
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▲来源：保时捷
借助新型、轻量化的增材制造活塞 ， 保时捷团队可以提高发动机转速 ， 降低活塞上的温度负荷并优化燃烧 。 这些通过面向增材制造设计而获得的性能 ， 使得700 PS的双涡轮增压发动机有可能获得多达30 PS的额外的动力 ， 同时提高了效率 。
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▲选区激光熔化设备正在制造活塞
911 GT2 RS发动机活塞的增材制造技术为选区激光熔化 ， 材料是一种特殊的铝合金粉末 。 德国通快（Trumpf）是这个项目的合作伙伴之一 。
保时捷对增材制造活塞进行了测试 ， 目前生产的所有组件已通过测试 。
3D科学谷
Review
尽管对于金属3D打印直接制造汽车零部件的质疑一直存在 ， 但领先的汽车制造商仍在质疑中寻求结合点与突破点 。
根据3D科学谷的市场观察 ， 保时捷已经在多个领域采用增材制造工艺 。 例如 ， 从2020年5月开始 ， 为911和718系列提供3D打印人体形态座椅 ， 座椅靠垫和靠背表面采用了3D打印点阵结构 ， 保时捷通过设计来调整点阵结构的硬度 ， 为其汽车用户提供三个硬度级别的座椅 。
在动力总成零部件增材制造领域 ， 除了本期分享的发动机活塞之外 ， 保时捷还与GKN 合作通过金属3D打印开发新型电子驱动动力总成的新应用 。 GKN根据粉末床金属熔融（PBF) 增材制造的特点 ， 针对更高的设计自由度、更高效、更集成的动力系统开发了特定的钢材料 ， 这种钢材料能够承受高磨损和负载 ， 并结合3D打印所实现的功能集成进一步减轻重量 。 保时捷工程部门则研究如何在其电子驱动动力系统中实施新材料 。 采用结构优化技术结合GKN的材料 ， 保时捷实现了差速器的独特设计（包括齿圈） ， 通过这种齿轮减重和刚性形状的组合 ， 实现了更高效的传动 。 随着金属增材制造继续发展并成为主流工艺 ， 3D打印差速器不仅可以扩展到原型或赛车运动 ， 而且还可以扩展到批量生产 。 保时捷已为新一代电子驱动动力总成零部件架设了通向未来之路 。
显然 ， 3D打印在汽车领域的应用早已不再局限于原型 。 根据3D科学谷的市场观察 ， 宝马汽车更是认为在3D打印催生轻量化汽车生产趋势的潮流下 ， 3D打印是一个必然的生产手段 ， 而宝马要捍卫领先的汽车品牌地位 ， 则必须通过3D打印技术实现汽车体验的升级 。 2020年6月 ， 宝马投资超1亿元的慕尼黑3D打印工厂正式启动 ， 将原型生产和批量零件的生产整合到了一起 。 宝马慕尼黑3D打印工厂的目标是将越来越多的3D打印技术用于汽车生产 ， 并在流程链中实施新的自动化概念 。 这将使宝马能够简化用于批量生产的组件制造并加快迭代速度 。 同时 ， 宝马正在与车辆开发、零部件生产、采购和供应商网络以及宝马的其他各个领域进行合作 ， 以系统地集成3D打印技术并有效地利用 。
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