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。
保时捷3D打印发动机活塞
来源：保时捷
....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。
▲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。
▲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。
▲选区激光熔化设备正在制造活塞
来源：保时捷
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。
深入了解3D打印在汽车零部件制造领域的应用，请前往延伸阅读中的3D科学谷白皮书专辑，参考《3D打印与新能源汽车白皮书》、《3D打印与热交换器及散热器应用》等白皮书。
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延伸阅读:
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