有了渦輪增壓器，從從3D打印機到900馬力

車輛技術(shù)制造商Lütgemeier利用voxeljet的VX1000 3D打印系統(tǒng)提高了靈活性和生產(chǎn)力，為汽車改裝商Brabus供貨。

為了能夠更快、更有成本效益地生產(chǎn)金屬鑄造的砂型，車輛技術(shù)制造商Lütgemeier GmbH依靠voxeljet的VX1000打印系統(tǒng)。該3D打印系統(tǒng)不僅加快了特殊部件的生產(chǎn)，這些部件被用于德國著名制造商的賽車等。它還為設(shè)計師提供了全新的生產(chǎn)范圍。因為voxeljet的工業(yè)3D打印機在生產(chǎn)復(fù)雜部件時可以節(jié)省高達60%的時間。

現(xiàn)代賽車或性能增強的豪華車在公路上的功率高達900馬力，從0到100公里/小時的加速時間不到4秒。但他們之所以能做到這一點，是因為在引擎蓋下有一組特殊的部件在工作–包括特別適應(yīng)的壓縮機外殼、變速箱、渦輪增壓器、油泵和節(jié)氣門蓋。

它們由專業(yè)制造商制造，如比勒費爾德附近的斯坦哈根（Steinhagen）的Lütgemeier GmbH。該公司30多年來一直為著名的汽車制造商（如來自博特羅普的汽車改裝商BRABUS）生產(chǎn)汽車和發(fā)動機零部件，其白色的運動型商業(yè)大樓從遠處就能辨認出來，因為它有一個紅白相間的路標。

我們的公司可以處理整個生產(chǎn)過程。從設(shè)計到鑄造和精加工，再到裝配和質(zhì)量保證，一切都發(fā)生在Lütgemeier GmbH。

Jochen Hülsmann, 總經(jīng)理Lütgemeier GmbH

挑戰(zhàn)：在汽車工業(yè)中，要求以及部件的幾何形狀正變得越來越復(fù)雜。因此，液體金屬形成部件形狀的模具生產(chǎn)正變得更加成本和時間密集–除其他外，因為為此需要復(fù)雜的特殊工具的生產(chǎn)。為了仍然能夠保證客戶的靈活性和較短的交貨時間，Lütgemeier的總經(jīng)理Hülsmann開始尋找自動化解決方案。他在voxeljet找到了他想要的東西，這是一家總部位于奧格斯堡附近的弗里德堡的工業(yè)3D打印系統(tǒng)制造商。Hülsmann投資了VX1000 PDB (Phenolic-Direct-Binding)，這是一個用于工業(yè)應(yīng)用的專業(yè)3D打印系統(tǒng)。它在德國開發(fā)和制造，尺寸為2,800 x 2,400 x 2,300毫米，重量為3.5噸。”Hülsmann說：”在對voxeljet服務(wù)中心的打印模具有了專門的良好經(jīng)驗后，我們決定投資自己的3D打印系統(tǒng)。”而且VX1000的打印效果非常可靠”。目前Lütgemeier公司的機器利用率達到了100%。在需求極其旺盛的高峰期，Lütgemeier公司繼續(xù)使用弗里德伯格/巴伐利亞的成熟的voxeljet服務(wù)來滿足對3D打印部件的需求。

3D打印系統(tǒng)無需特殊工具即可生產(chǎn)模具

VX1000實現(xiàn)了砂型鑄造模具的自動化生產(chǎn)。用戶將CAD文件，即砂型鑄造模具的數(shù)字結(jié)構(gòu)圖，加載到3D打印系統(tǒng)中。然后，所謂的重涂機在1,000 x 600 x 500毫米的建筑平臺上鋪上300微米厚的石英砂層。然后，打印頭將酚醛樹脂粘合劑涂抹在要制作的模具上。一個移動的紅外燈在施工區(qū)域內(nèi)移動，以加速粘合劑的硬化。接下來，構(gòu)建平臺降低一層厚度，這個過程再次開始–直到模具完成。

“Hülsmann說：”粘結(jié)劑噴射是自動化生產(chǎn)砂模的唯一成熟和經(jīng)濟的工藝。印刷完成后，一名員工拿著完成的模具，用壓縮空氣或刷子清除多余的石英砂。但是，Lütgemeier GmbH公司不僅鑄造鋁等輕質(zhì)合金，而且還自己鑄造高耐熱鋼，而不是將這種模具交給鑄造廠，這樣又會花費時間。車輛技術(shù)員也可以在內(nèi)部進行部件的完整整理。為此，有幾臺五軸銑床以及車床和幾臺測量機可供選擇。通過這種方式，Lütgemeier GmbH公司設(shè)法生產(chǎn)出最佳的部件，而不會因為中間的停頓而拖累供應(yīng)鏈。

這個過程優(yōu)化的效率通過一個實際的例子來說明。位于博特羅普的BRABUS公司40多年來一直專注于梅賽德斯-奔馳汽車的改進工作。其中，BRABUS在梅賽德斯-AMG G 65的基礎(chǔ)上創(chuàng)造了BRABUS G900。安裝在它身上的V12雙渦輪增壓發(fā)動機可提供令人難以置信的900馬力，使G型車在3.9秒內(nèi)加速到100公里/小時。這就是越野車的跑車水平。這是由引擎的性能優(yōu)化實現(xiàn)的。來自Lütgemeier的特殊渦輪增壓器與擴大的壓縮機外殼為這一巨大的動力增長做出了貢獻。

在生產(chǎn)復(fù)雜的砂型鑄造模具時可節(jié)省60％的時間

Hülsmann對3D打印系統(tǒng)的投資深信不疑。畢竟，節(jié)省的時間是巨大的。”Hülsmann說：”由于這個印刷系統(tǒng)以及完整的 “內(nèi)部 “后處理，直到質(zhì)量保證，我們能夠在生產(chǎn)復(fù)雜和高質(zhì)量的砂型鑄造模具時節(jié)省高達60%的時間。自動化既保證了靈活性和生產(chǎn)力的提高，也最終保證了客戶的高度滿意，他們比以往任何時候都更快地拿到了部件。”成品鑄件的供應(yīng)速度更快，而且根據(jù)客戶的愿望，我們可以投入更多的時間對個別部件進行再加工和優(yōu)化。或者僅僅是更快地交付，”Hülsmann繼續(xù)說。

在BRABUS，這一優(yōu)勢得到了很好的體現(xiàn)：”提高發(fā)動機的性能是非常耗費時間和成本的。其目的是優(yōu)化發(fā)動機，使其在有限的發(fā)動機艙內(nèi)發(fā)揮最大性能。這就是3D打印的完美之處。BRABUS的技術(shù)和開發(fā)總監(jiān)J?rn Gander說：”逐層結(jié)構(gòu)使我們能夠設(shè)計出用傳統(tǒng)方法無法生產(chǎn)的幾何形狀和部件。

與Lütgemeier合作的特點首先是快速交付有質(zhì)量保證和優(yōu)化的部件。我們?yōu)樽约菏∪チ撕笃谔幚淼墓ぷ?，可以直接安裝零件。這對我們的發(fā)展和我們的裝配至關(guān)重要，并確保我們在競爭中占據(jù)優(yōu)勢。

約恩-甘德，技術(shù)與開發(fā)部主任勃拉姆斯（BRABUS）公司

另一個優(yōu)勢是：制造砂型鑄造模具的成本下降了。”voxeljet公司歐洲、中東和非洲地區(qū)銷售經(jīng)理Matthias Steinbusch說：”對于復(fù)雜的部件，由于不存在模具成本，在考慮到一定批量以內(nèi)的總成本時，3D打印總是比傳統(tǒng)方法便宜。”批量越小，伏羲噴射技術(shù)的成本優(yōu)勢就越大”。這也為BRABUS公司提供了機會。G900模型在這個世界上總共只存在10次。3D打印確保生產(chǎn)的最大經(jīng)濟效率的批量大小。

300 dpi的分辨率：3D打印實現(xiàn)了絲狀的幾何形狀

酚醛的直接結(jié)合也使新的設(shè)計成為可能。”與傳統(tǒng)生產(chǎn)相比，設(shè)計自由度受到的限制要少得多。設(shè)計師不必注意拔模角度、分切線或底切，甚至可以實現(xiàn)最細微的內(nèi)部幾何形狀，”voxeljet銷售經(jīng)理Steinbusch說。VX1000的工業(yè)壓電打印頭系統(tǒng)的工作分辨率高達300dpi。無膠石英砂在PDB工藝中也是百分之百可回收的，可以再次用于下一次印刷。另一個成本節(jié)約。

但是，3D打印的砂型鑄造模具是否真的足夠穩(wěn)定，能夠承受金屬流入時的高鑄造壓力？Steinbusch：”如果你用呋喃樹脂打印非常細密的鑄造模具，往往存在模具在鑄造過程中破裂的風險”。另一方面，酚醛樹脂作為粘合劑，使得來自3D打印系統(tǒng)的模具和經(jīng)典的模具制造在穩(wěn)定性方面達到了更高的水平。

在分層過程中可以達到的彎曲強度，可調(diào)值在300到800N/cm2之間，處于傳統(tǒng)制造的芯材的強度范圍。因此，3D打印的模具足夠穩(wěn)定，能夠可靠地承受金屬鑄件的壓力--即使是絲狀的液壓部件。

Matthias Steinbusch, 歐洲、中東和非洲地區(qū)銷售經(jīng)理voxeljet AG

Hülsmann對3D打印系統(tǒng)的可靠性深信不疑，現(xiàn)在正計劃擴大規(guī)模。今后，他不僅要為汽車制造商提供服務(wù)，還要為機器制造商提供服務(wù)。還有什么應(yīng)該阻擋這一點呢？