3D打印和發(fā)動機制造

幾乎沒有任何其他交通工具能像汽車一樣決定著我們的日常生活。實用工具、身份象征、運輸工具……它的應用范圍很廣。

但我們在這里不想談論整個汽車，而只想討論推動它的部件。它們不僅是實現(xiàn)從A地到B地的決定性部件，而且也是越來越多的批評和將汽車變成氣候改變者的原因：發(fā)動機部件。

1888年，貝塔-本茨和她的兩個兒子駕駛3號奔馳專利汽車從曼海姆到普福爾茨海姆，用了不少于12小時57分鐘，與之相比，今天的汽車是真正的氣候保護器。當你看到過去132年來所獲得的創(chuàng)新、發(fā)展和技術訣竅的數(shù)量時，這并不令人驚訝。奔馳的傳奇汽車在最高時速約16公里的情況下，每100公里消耗約10升汽油，而現(xiàn)代混合動力超級跑車今天離開展廳時，時速高達350公里，平均每100公里消耗8.3升汽油。要提到的也許不僅僅是最極端的汽車模型變體，1999年，大眾公司的Lupo成功地突破了每100公里3升的大關。

這種進步是由于發(fā)動機部件的不斷發(fā)展。然而，工程師和開發(fā)人員總是依賴于他們那個時代的工具和技術。由于發(fā)動機部件主要是通過金屬鑄造來制造的，經(jīng)典的模具和模式制造以及射芯等成型工藝決定了金屬部件的發(fā)展和制造。然而，今天，汽車領域的發(fā)明家和思想家可以利用新技術。其中包括增材制造，或3D打印。

層次的革命

3D打印的許多特殊功能之一是免工具制造。這意味著生產(chǎn)模具、模型、原型、單件或備件，而不需要耗費大量時間和成本的特殊工具的制造。

同時，3D打印為部件的優(yōu)化和進一步發(fā)展提供了前所未有的幾何自由。雖然傳統(tǒng)的制造方法只能在有限的程度上實現(xiàn)，或者根本無法實現(xiàn)，但這種設計方面在3D打印中沒有作用。由于逐層結(jié)構，幾乎所有的幾何形狀都可以用數(shù)字和模擬方式生產(chǎn)。正是這種幾何學上的自由為汽車工業(yè)打開了新的大門，正如以下例子所說明的那樣。

來自3D打印機的賽車吸力系統(tǒng)

傳統(tǒng)上，發(fā)動機進氣系統(tǒng)位于車輛發(fā)動機組的頂部。它的工作是吸入環(huán)境空氣并將其導入發(fā)動機的氣缸。這種發(fā)動機的性能和效率在很大程度上取決于空氣充電的質(zhì)量。在這種情況下，任務是為一個8缸賽車發(fā)動機開發(fā)一個新的進氣系統(tǒng)。最初的問題在于，鑄造所需的許多底槽和所需的核心。然而，通過使用Binder Jetting 3D打印，該模具可以被分解成五個不同的部分。一個頂盒，一個底盒，只有三個核心。在測試成功后，設計被最終確定并獲得批準。今天，經(jīng)過測試的模具設計對應的是一個系列解決方案。

通過3D打印技術制造的離合器喇叭口

另一個例子是這個離合器鐘，它是與來自下弗蘭肯州威爾巴赫的汽車專家Koncast合作實現(xiàn)的。在這里，特別薄的壁厚構成了一個問題。例如，生產(chǎn)層厚特別薄的0.15毫米的鑄件的砂模，是對砂模制造的巨大挑戰(zhàn)。

為了實現(xiàn)砂模的極薄層厚度和鑄件的良好表面質(zhì)量，Voxeljet專家使用了質(zhì)量為GS14的標準化砂，平均粒徑為140微米。僅僅五天之后，Koncast就準備好了用于鑄造的模具。鑄件是在正常生產(chǎn)過程中用G-AlSi8Cu3合金鑄造的，爐溫為790℃，澆注溫度約為760℃。后處理是在爆破廠用鋼球進行的。總而言之，生產(chǎn)了一個具有幾乎系列相同特性的離合器鐘。在這里，Koncast也取得了巨大的時間和成本優(yōu)勢，因為免工具和自動3D打印過程意味著不需要通常的工具制造。離合器喇叭口被用于原型車的離合器。其尺寸為465毫米×390毫米×175毫米，重量為7.6公斤。

我真的很驚訝，這個過程是如此順利，而且最后離合器鐘的表面看起來很好。

喬治-魯?shù)婪颍斩?/span>康卡斯特

在節(jié)省時間和金錢方面，3D打印具有一些優(yōu)勢。但是，高度復雜的水套芯怎么辦？

在砂型鑄造中的水套芯是芯子設計方面的一個挑戰(zhàn)。復雜的幾何形狀和絲狀元素對于3D打印的大部分無限制的幾何自由和精度來說都不是問題。不同的幾何形狀可以在一個生產(chǎn)步驟中快速實現(xiàn)。

渦輪增壓器原型的快速制造

快速同時又環(huán)保的汽車是許多司機的夢想。帶有渦輪增壓器的現(xiàn)代內(nèi)燃機使這一夢想得到了一定程度的實現(xiàn)。它們是提高性能的關鍵，同時減少消耗，從而減少二氧化碳。雖然渦輪增壓柴油機是標準，但渦輪增壓器在汽油機中也正在經(jīng)歷其復興。其目的是制造排量更小的發(fā)動機，但增加一個渦輪增壓器。這使它們能夠提供與大排量自然吸氣發(fā)動機相同的發(fā)動機功率。功率增加的部分原因是利用廢氣能量進行多級渦輪增壓。