保时捷超级跑车911 SUPERCAR将使用3D打印活塞
时间：2020-07-23 09:08 来源：中国3D打印网 作者：中国3D打印网 阅读：次
保时捷高级驾驶开发部门的弗兰克·艾金格（Frank Ickinger）解释说：“借助新型，更轻的活塞，我们可以提高发动机转速，降低活塞上的温度负荷并优化燃烧。这使得从700 PS的双涡轮增压发动机获得最多30 PS的动力成为可能，同时提高了效率。”
增材制造保时捷活塞
利用3D打印代替传统的生产方法来制造活塞，使Porsche可以将材料的使用重点放在零部件承受最大外力的区域。这项技术使活塞比目前的超级跑车轻得多，并从其3.8升双涡轮增压发动机产生了30马力的额外动力，将其提升至730 BHP。“ 3D打印使我们能够仿生地构建项目，并生产极其轻便而又高强度的组件，这些组件现在在我们进行活塞设计时帮助我们减轻了很多重量。”马勒公司高级企业工程学项目负责人Dominik Abele解释说， “我们现在可以以更高的RPM运行引擎，这会产生更多的动力。”
重点放在活塞的外壳或“裙边”上，以及与零件的“连杆”相遇的点，称为“弹球”。将冷却通道整合到组件中，从而降低了这些领域的温度，并提高了发动机的整体效率。此外，采用AI优化活塞的形状和基础拓扑，可以最大程度地减少对支撑材料的需求。因此，在此过程的后期，只需要除去零件“腕针”的孔即可。
保时捷使用马勒内部制造的高纯度M174 +铝合金粉末生产了六个原型活塞，并使用TRUMPF 5000系统对其进行了3D打印。在总共需要12个小时的过程中，使用激光熔融3D打印技术构造了零件的1200层，将粉末成型为最终产品。然后，已印刷的活塞要进行与常规活塞相同的准备步骤：机加工，测量和测试。
保时捷的3D打印活塞通过了初步验证测试。图片来自保时捷。
验证新开发的添加剂零件
组件完成配置后，便进入保时捷标准的“脉冲”测试，以检查其壁厚。这些零件还接受了“撕裂”检查，以确保其弹珠不会在负荷下变硬。 3D打印活塞不仅获得通过，而且现在将继续进行进一步的工作台评估，这些评估旨在测量其长期耐用性。为了测试其一致性，这些试验包括在各种速度下满负荷运行135小时和在拖动负荷下运行25小时。
“结果出炉了，所有活塞都通过了测试。接下来，要进行基准测试，即在最恶劣的条件下进行200小时的耐久力测试。”马勒原型制造负责人Ulrich Kunzmann补充说。 “积极的结果证实了3D打印的巨大潜力，特别是在高性能，小批量和有限运行以及原型开发方面。”尽管测试仍在进行中，但保时捷尚未承诺将3D打印部件安装到其商用车中。尽管如此，该公司的确表示已经在活塞的设计上发挥了安全作用，而且该零件仍可以进一步优化以提高性能。 “我们始终确保我们会犯错误。我们的模拟结果表明，每个活塞的重量可能节省多达20％。然后可以将扭振阻尼器做得更小，从而使发动机更加自由旋转。由于温度降低而增加的热阻也允许更高的燃烧压力和甚至更提前的点火正时，这两个因素都增加了功率和效率。” 因此，3D打印仍然是公司前进路线的重要组成部分，并且对该技术在行业中的潜力感到兴奋。 我相信增材制造将成为汽车研发和生产的重要组成部分。”
保时捷使用了通快的LMF 3D打印技术（如图所示）来生产性能增强的活塞。图片来自保时捷。
汽车行业的增材制造
保时捷并未承诺在量产车中使用其最新开发的活塞，但过去它已3D打印了一系列用于最终用途的零部件。例如，在2018年2月，这家超级跑车制造商开始为其稀有和经典汽车印刷备件。随后在今年早些时候宣布，它将进行3D打印个性化的桶式座椅，以用于40个原型，用于欧洲赛道。
其他汽车公司也从增材制造中受益，例如初创公司Czinger，该公司计划在2021年推出其首款3D打印超级跑车21C。使用3D打印，这辆价值170万美元的汽车将减轻重量和成本。与传统的生产方法相比，具有更大的收益，并且受益于减少制造时间。
同时，增材制造咨询公司APWORKS已为最新的布加迪Chiron超级跑车3D打印了金属零件。排气尾管组件采用钛制成，以使其更加轻巧和耐高温。
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