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保時(shí)捷里程碑式3D打印活塞背

發(fā)布時(shí)間：2022-08-11 16:37:50瀏覽：7067點(diǎn)贊：

保時(shí)捷近日揭示了其高應(yīng)力驅(qū)動(dòng)部件里程碑式的增材制造應(yīng)用-通過(guò)粉末床選區(qū)激光熔化3D打印技術(shù)為911 GT2 RS雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)的活塞

。在這一應(yīng)用中

，通過(guò)面向增材制造的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)輕量化不是唯一的目的，保時(shí)捷還通過(guò)優(yōu)化活塞的設(shè)計(jì)使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得更強(qiáng)動(dòng)力與更高效率

。本期內(nèi)容將為大家分享更多有關(guān)這一

3D打印活塞所采用的面向增材制造的設(shè)計(jì)思路。

傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)

保時(shí)捷3D打印的 911 GT2 RS發(fā)動(dòng)機(jī)活塞

，比原來(lái)的活塞輕了10％

，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高了300rpm

，并增加了近30bhp的功率。高性能發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞會(huì)因載荷和熱量而承受巨大的壓力

，通常由鋁合金鑄造或鍛造而成

。保時(shí)捷與馬勒（Mahle）和金屬3D打印設(shè)備制造商Trumpf 合作開(kāi)發(fā)了發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的增材制造工藝，打印材料為一種鋁合金粉末

，分為1200層完成活塞的增材制造

。

這一應(yīng)用案例中最具價(jià)值的設(shè)計(jì)思路是開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)在活塞中采用了功能集成的設(shè)計(jì)，這也是傳統(tǒng)鑄造技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)

，而專門根據(jù)增材制造技術(shù)的特點(diǎn)而采取的優(yōu)化設(shè)計(jì)

。3D打印活塞開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)引入了內(nèi)部冷卻管道的設(shè)計(jì)，流經(jīng)管道的冷卻油有助于在將活塞密封至氣缸的活塞環(huán)后的關(guān)鍵區(qū)域

，并將活塞溫度降低20攝氏度

。活塞中集成的微小3D打印噴油嘴為管道供油

。這種復(fù)雜的噴油嘴也是無(wú)法使用傳統(tǒng)技術(shù)制造的

。開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的“仿生”設(shè)計(jì)來(lái)增強(qiáng)強(qiáng)度，活塞的橫截面看起來(lái)與生物肌肉

、筋骨等自然界形成的結(jié)構(gòu)非常相似

。

根據(jù)當(dāng)前項(xiàng)目的需要，3D打印活塞開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)可以在12小時(shí)內(nèi)制造5個(gè)活塞

，預(yù)計(jì)使用更高效的3D打印設(shè)備可將數(shù)量增加到15個(gè)

。目前已有六個(gè)活塞在911 GT2 RS發(fā)動(dòng)機(jī)中進(jìn)行了測(cè)試，運(yùn)行了200小時(shí)

。