保時捷的3D列印活塞提高效率

2020-08-04
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保時捷3D打印活塞顯示出高效率
CNC銑削之前的3D列印活塞[來源:Mahle]

在金屬3D列印中進行的一項有趣的實驗已為保時捷跑車生產了一些相當高效的活塞。

通過與Mahle和Trumpf合作,該團隊能夠為實驗活塞產生獨特的設計。這涉及到使用仿真和似乎是生成設計的方法來創建完全不同的幾何形狀。

輕巧的3D列印設計

保時捷3D打印活塞顯示出高效率
3D列印活塞的CAD視圖[來源:Mahle]

新零件設計比原始設計更輕巧,因為設計能夠消除不產生力的材料。現在,這已成為3D列印設計中的標準方法,在零件生產過程中既節省了材料和重量,又在零件最終使用時提高了其使用壽命。

保時捷3D打印活塞顯示出高效率
3D列印活塞設計顯示冷卻迴路[來源:Mahle]

該團隊還對該活塞設計進行了有趣的補充:他們在活塞承受最大熱量的部分下方增加了一個冷卻迴路。通過降低這些區域的溫度和總體活塞重量,它們可以使內燃機更高效。

平滑金屬3D列印

您可能想知道3D列印的活塞如何在發動機氣缸中使用,因為從金屬3D列印機出來的零件往往具有相當粗糙的表面。的確如此,因為此處的3D列印活塞是在使用標準粉末床融合工藝的Trumpf機器上生產的。由於此過程的性質,3D列印的金屬零件的表面總是有紋理。

在發動機中活塞和氣缸之間必須有緊密而光滑的接口的情況下,這將無法很好地發揮作用。為了克服這個問題,開發團隊使用標準的CNC銑削來生產光滑的表面。換句話說,必須對活塞進行3D列印,而其觸感要比其預期的尺寸大一點,然後CNC銑床將其平滑至適合裝入氣缸所需的精確尺寸。

保時捷3D打印活塞顯示出高效率
CNC銑削過程中的3D列印活塞[來源:Mahle]

在某種程度上,CNC銑削的這一部分與標準活塞所經歷的部分相同,但是活塞的其餘部分完全不同。

在進行了一系列測試以確保3D列印的零件不會在預期的壓力下破裂後,該產品已通過了實際保時捷911 GT2 RS的測試。

測試表明,新的3D列印部件的重量比原始活塞低約百分之十。重量的減少,再加上新的冷卻迴路,使911 GT2 RS在現場測試期間可額外增加30馬力。這很重要,儘管911 GT2 RS已經具有700馬力,所以僅增加了4%。但是,在競爭形勢下,這4%的收益將是非常重要的。

在行業中利用3D列印

該項目是如何使用3D列印技術的經典示例:通過利用3D列印和生成設計技術,重新製作性能已達到穩定的原始零件設計。

對於許多公司而言,這仍然是一種新方法,但是那些確實進行了轉型的公司肯定會在競爭者中進一步發展。

報導來源:TheDrive,https://www.fabbaloo.com/blog/2020/7/20/porsche-3d-printed-pistons

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