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3D打印百科
仅21小时3D打印!轻量化集成冷却流道的保时捷电
发表日期:2020-12-19 16:41 浏览次数:115
       国内汽车行业普遍在最早期就引入了通过塑料3D打印来制作原型用于产品开发,同时这些企业对金属3D打印也保持了高度关注。然而,要将金属3D打印纳入到汽车研发与制造中,则遇到了一个与传统加工技术比较经济性的难题。

      不过随着金属3D打印技术的高速发展,一方面加工速度不断获得提升,一方面加工的质量控制与稳定性获得保证,金属3D打印技术越来越与汽车制造发生千丝万缕的关系。

本期,通过SLM Solutions最新的配备了12台1千瓦的激光器的SLM®3D打印设备-NXG XII 600来一起领略这台设备对于推动3D打印进入更大范围的产业化所带来的划时代的意义。

SLM Solutions

更集成的零件

block 3D打印开启无限可能

       根据SLM Solutions,保时捷已切身体验了NXGXII 600的强大生产力。关于增材制造,保时捷高级动力总成工程部则更加注重大型动力总成的应用,如使用增材制造制造的电动发动机罩、缸体以及缸盖等。保时捷通过创新的AM-增材制造设计理念完成了一款概念款的电动发动机罩开发,并通过SLMSolutions的最新设备NXGXII 600实现了整体打印。针对这个零件,保时捷制定了严苛的要求:需要承载800伏特的永磁电机并稳定输出高达205千瓦(280马力)的工作电压。同时,下游的两级变速器需要集成到同一个发动机罩下,并为驱动车轮提供高达2100牛米的扭矩。整个电动发动机外壳采用高度集成的方式设计,最终将应用于一款跑车的前轴上。

     3D打印-增材制造的所有优点都在这个发动机罩上得到了体现,点阵结构拓扑优化实现了减重,冷却流道也实现了功能集成,同时还省去了零部件的装配时间,且相比传统工艺生产的零件而言,该发动机罩的硬度也得到了提升,零件质量得到了提高。

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保时捷通过SLMSolutions的最新设备NXGXII 600开发电动发动机罩,成型时间仅21小时。SLM Solutions

      NXGXII 600配备有12个可搭接的1000W激光器,成型尺寸为600x600x600mm,可实现120μm或更高层厚的大体积零部件打印。通过可调节光斑、双向铺粉、激光工作量平衡以及优化的风场系统进一步提高生产效率,并在封闭环境中最大程度地保护操作人员,保障操作的安全性。

     根据保时捷动力系统开发工程师Falk Heilfort,这种新的制造技术从技术性和经济性上都很吸引保时捷。不论是原型开发还是定制或小批量生产,都能找到这项技术的应用方向,尤其是在赛车运动以及经典备件方面,优势将更加明显。电动发动机罩的尺寸为590x560x367mm,使用NXGXII 600仅用21小时即可完成打印。

l 内容来源:SLM Solutions

      如KK在《新经济新规则》中指出的,在新经济波涛汹涌,快速变化的环境中,只有反应敏捷、顺应变化、行动快速的公司才能成功。快速走向新路途解决一半问题,快速放弃旧成功解决另外重要的一半。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心,也是区别于内燃机汽车的最大不同点。根据3D科学谷的市场研究,保时捷正在通过金属3D打印开发新型电子驱动动力总成的新应用。

 

      保时捷工程部门一直在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。根据3D科学谷的市场观察,在这方面,保时捷与GKN合作,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。

       而2020年中,保时捷还揭示了其高应力驱动部件里程碑式的增材制造应用-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打印活塞。保时捷

      3D打印活塞开发团队引入了内部冷却管道的设计,流经管道的冷却油有助于在将活塞密封至气缸的活塞环后的关键区域,并将活塞温度降低20摄氏度。活塞中集成的微小3D打印喷油嘴为管道供油。这种复杂的喷油嘴也是无法使用传统技术制造的。开发团队通过软件实现的“仿生”设计来增强强度,活塞的横截面看起来与生物肌肉、筋骨等自然界形成的结构非常相似。

 

      在适应快速变化的经济发展趋势中,以开放、与时俱进的思维眼光来对待新技术的发展是每家企业必备的能力。而关于新一代的金属3D打印技术是否已经准备好进入批量化生产?怎样才能实现工业化的飞跃?我们将保持持续关注。