『3D打印』一种适用于电驱动动力总成零部件3D打印合金钢材料( 二 ) |技术|设计|

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a）前横向变速箱的常规差速器，b）差速器的封装模型。来源：GKN
根据变速箱的规格和要求，所有载荷（轴承和齿轮）都施加到了封装块上。 CAD优化工具提供了一种能够承受所有所需载荷的结构。最终的结构是基于增材制造为设计带来的自由度所设计的，无法使用常规制造技术生产，而增材制造技术则可能产生接近计算结构的产品。

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a）结构优化的差速器， b）差速器的内部结构， c）差速器的有限元结果。来源：GKN
内部形状仅由对结构完整性必不可少的有机梁和结构系统支撑，而这些形状无法用传统方法加工。虽然粉末床激光熔化3D打印技术释放了传统技术对于设计的限制，但是该技术仍存在一些特有的设计限制，比如说需要考虑如何在3D打印完成后排出未熔融的粉末材料，而这一步需要在开展增材制造零部件设计时就进行规划。
最终的有限元分析显示出非常均匀的应力水平，并允许壁厚降低。由于受到设备的限制，这在以前是无法实现的。
根据原始负荷要求，计算表明可以达到以下目标：

减轻13％的重量（约一公斤）
径向硬度变化减少43％
切线方向上的齿刚度变化降低了69％
惯性降低8％

根据GKN ，粉末床激光熔化3D打印技术与20MnCr5材料一起使用，为轻量化且结构坚固的车辆零部件生产带来了新的可能性。随着金属增材制造继续发展并成为主流工艺，该应用不仅可以扩展到原型或赛车零部件领域，还可以扩展到批量生产。
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