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保时捷为911装金属3D打印发动机活塞,重量减轻10% 马力提升30匹

南极熊3d打印2020-07-16 10:06发文

南极熊导读:根据《Wohler report》的统计数据,汽车行业已经成为3D打印技术最大的应用行业之一,虽然目前还没有大批量的用于生产汽车部件,但是在产品研发、高端车型的零件制造方面已经有不错的应用,正在向规模化生产的方向迈进中。保时捷在这方面也一直在不断探索。


△保时捷使用3D打印技术生产的活塞,优势在于重量更轻,并拥有一个集成的冷却系统


●3D打印活塞是保时捷和两家供应商合作伙伴共同研发的,重量轻了10%,并且拥有集成的冷却系统,使其效率更高,使得911 GT2 RS的690马力双涡轮增压发动机有可能再度提升30马力。

●活塞是用一种金属粉末打印出来的,这种金属粉末用激光束熔化,层层堆积而成。

●3D打印零件在大批量系列保时捷汽车中的应用,大概还要10年才能实现。

2020年7月15日,南极熊获悉,德国汽车制造商保时捷为其911 GT2 RS全新设计、制作了3D打印的发动机活塞,它更轻、更硬,并拥有一个集成和封闭的冷却系统,从而提高了动力和效率,这在以前使用传统制造工艺是无法实现的。


德国零部件供应商Mahle和3D打印机制造商Trumpf(通快)帮助保时捷制造了可以在高性能发动机中应用的3D打印活塞。那么这些3D打印活塞是如何设计和制造出来的呢?
Mahle公司全新设计了发动机的活塞结构,使用创成式优化设计,使得3D打印活塞重量比原有活塞减轻10%。

并在活塞内部设计了封闭的冷却系统,可以为活塞快速降温,可以提高发动机转速,降低活塞的温度负荷,优化燃烧。



设计工作完成之后,Mahle使用通快的Truprint 5000 3D打印机,用高纯度的金属粉末为911 GT2 RS 3D打印了一套共6个活塞。这是一台三激光器的SLM金属3D打印机。

打印完成之后,需要进行后处理,包括清粉、机加工、检测等。


检测合格以后,Mahle对3D打印的活塞进行了装机测试。


在实验室里,六个活塞被装进了一台911 GT2 RS的3.8L双涡轮增压平六缸发动机中并由此开始了耐久性测试。评估内容包括24小时的模拟高速驾驶、以250公里/小时的平均速度驾驶、超6000公里的赛道驾驶等。保时捷甚至还模拟了加油过程的停车。接下来,工程师们在满载的情况下让活塞运转135小时,在不同速度的拖拉载荷下运转25小时。200小时后,测试成功,6个活塞全部通过。


据了解,这种3D打印的铝活塞比GT2 RS通常使用的锻造活塞轻10%,并且得益于新管道的加入,活塞环区域的温度降低了20多度。这意味着引擎可以提高转速并释放额外的动力。


保时捷先期驱动开发部门成员Frank Ickinger表示:“由于新的、更轻的活塞,我们可以提高发动机转速,降低活塞的温度负荷,优化燃烧。这使得911 GT2 RS的690马力双涡轮增压发动机有可能再度被压榨出30马力,同时提高热效率。”

关于3D打印活塞的耐久性方面,目前仍没有进行长期的测试结果,保时捷也没有宣布是否计划将其应用于量产车,成本方面南极熊觉得保时捷911这样的高端车型应该是能够负担的起的。

毕竟燃油车的造车技术已经到达了一定的层级,想要提高一点点都是很难的,3D打印为此提供了可能性。

其实,保时捷此前也发布过3D打印技术的其他应用,比如在2020年3月推出了3D打印座垫,并提供了大约20种不再常规生产的经典汽车部件的3D打印版本.


在3D打印行业布局方面,保时捷有自己的动作,比如与西门子、微软等公司联合投资碳纤维3D打印机制造商Markforged。

南极熊期待,3D打印的金属部件在汽车行业尽快开展耐久性的测试,并且能够有效的降低成本,按照高端汽车先用,中低端汽车逐渐普及的方向发展,一旦达到批量应用的性价比临界点,这将是一个海量的市场。



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