隨著增材制造-3D打印技術(shù)被認(rèn)可為一種重要的生產(chǎn)手段，越來(lái)越多的企業(yè)正在進(jìn)入到將3D打印技術(shù)應(yīng)用于批量零件的生產(chǎn)上盆昙。

然而桶良，市場(chǎng)上經(jīng)常會(huì)有一個(gè)普遍的疑問(wèn)，3D打印在航空航天稽犁，醫(yī)療領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用場(chǎng)景已經(jīng)在發(fā)生焰望，但似乎3D打印在汽車(chē)領(lǐng)域還普遍局限在原型試制領(lǐng)域。

本期，3D科學(xué)谷將與谷友通過(guò)保時(shí)捷正在開(kāi)發(fā)和將要進(jìn)行的3D打印量產(chǎn)應(yīng)用來(lái)一起領(lǐng)略3D打印在汽車(chē)行業(yè)的漸進(jìn)式熊赖。

全新起點(diǎn)

可調(diào)整的點(diǎn)陣来屠，可定制的舒適度-座椅

座椅是人與車(chē)輛之間交互的窗口，對(duì)于高性能車(chē)輛而言咱窜，座椅的運(yùn)動(dòng)操控性囚请、舒適性尤其重要。為駕駛員提供定制的座椅寂逛，在很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)是賽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)配置缚扩。

保時(shí)捷正在將賽車(chē)定制級(jí)座椅帶來(lái)的舒適體驗(yàn)融入保時(shí)捷跑車(chē)中，而3D打印技術(shù)為保時(shí)捷實(shí)現(xiàn)座椅的舒適性能和定制生產(chǎn)亏铃，提供了技術(shù)上的可行性闪妓。

?Porsche

保時(shí)捷通過(guò)“3D打印人體形態(tài)座椅”的研發(fā)，提出了一種創(chuàng)新的替代傳統(tǒng)座椅材料的方案穴眼。這一創(chuàng)新型人體形態(tài)座椅采用“三明治”結(jié)構(gòu)甚庇，包括由發(fā)泡聚丙烯（EPP）制成的基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，由聚氨酯3D打印的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)眶约，以及外層的Racetex覆蓋物汉统，這一層具有用于氣候控制的特殊穿孔圖案。處于中間的3D打印點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)嚼龄，是座椅的舒適層暂畴，這層材料由基于光聚合工藝的3D打印技術(shù)制造而成。

保時(shí)捷通過(guò)調(diào)整3D打印點(diǎn)陣舒適層的設(shè)計(jì)吃溅，為客戶(hù)提供座椅的定制服務(wù)溶诞。將來(lái)，保時(shí)捷的客戶(hù)可在硬决侈、中螺垢、軟三個(gè)硬度級(jí)別中進(jìn)行選擇。除了汽車(chē)運(yùn)動(dòng)中的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)之外赖歌，這款座椅具有獨(dú)特的設(shè)計(jì)枉圃、更輕的重量，更高的舒適度和被動(dòng)氣候控制庐冯。

保時(shí)捷精裝配件（Porsche Tequipment）將從2020年5月開(kāi)始孽亲，為911和718系列提供3D打印人體形態(tài)座椅。初期可面向客戶(hù)提供的數(shù)量為40個(gè)展父，座椅配有六點(diǎn)式安全帶返劲，在收集客戶(hù)的反饋意見(jiàn)之后，將開(kāi)始下一步的座椅開(kāi)發(fā)栖茉。

預(yù)計(jì)2021年篮绿，保時(shí)捷定制服務(wù)將向客戶(hù)提供具有三種不同硬度和顏色的3D打印座椅孵延。如果有足夠的客戶(hù)對(duì)此座椅感興趣，保時(shí)捷還將提供完全個(gè)性化的解決方案羽剪，包括提供更豐富的顏色選擇以及開(kāi)發(fā)個(gè)性化的座椅輪廓茸例。

內(nèi)部冷卻管道設(shè)計(jì)-活塞

保時(shí)捷揭示了其高應(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)用中儡矫，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圈蔬，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。

保時(shí)捷3D打印的 911 GT2 RS發(fā)動(dòng)機(jī)活塞角殃，比原來(lái)的活塞輕了10％，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高了300rpm豺这，并增加了近30bhp的功率险丧。

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景妻。保時(shí)捷與馬勒（Mahle）和金屬3D打印設(shè)備制造商通快（Trumpf ）合作開(kāi)發(fā)了發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的增材制造工藝愧鹊，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拐尚。

根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀(guān)察惩赊，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)隔节，而專(zhuān)門(mén)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)鹅经。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)域怎诫，并將活塞溫度降低20攝氏度瘾晃。活塞中集成的微小3D打印噴油嘴為管道供油幻妓。這種復(fù)雜的噴油嘴也是無(wú)法使用傳統(tǒng)技術(shù)制造的蹦误。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)與生物肌肉肉津、筋骨等自然界形成的結(jié)構(gòu)非常相似强胰。

根據(jù)當(dāng)前項(xiàng)目的需要宦焦，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)活塞傅笨，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)試侣滩，運(yùn)行了200小時(shí)初烘。

3D打印活塞的開(kāi)發(fā)還需要更多技術(shù)來(lái)確保質(zhì)量一致性涡真，但保時(shí)捷表示該技術(shù)可在未來(lái)五年內(nèi)用于批量生產(chǎn)的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀(guān)察貌授，保時(shí)捷正在通過(guò)增材制造技術(shù)嘗試更多的動(dòng)力總成零部件設(shè)計(jì)優(yōu)化的可能性吟因，例如開(kāi)發(fā)渦輪增壓器的3D打印中間冷卻器犯渣，以改善冷卻流量和表面積，該組件還可以在帶有集成式油冷卻器的電動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)器上工作产歧。

輕量化集成冷卻流道-保時(shí)捷電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)罩

保時(shí)捷通過(guò)創(chuàng)新的AM-增材制造設(shè)計(jì)理念完成了一款概念款的電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)罩開(kāi)發(fā)甥轿，并通過(guò)SLMSolutions的最新設(shè)備N(xiāo)XGXII 600實(shí)現(xiàn)了整體打印。針對(duì)這個(gè)零件品庞，保時(shí)捷制定了嚴(yán)苛的要求：需要承載800伏特的永磁電機(jī)并穩(wěn)定輸出高達(dá)205千瓦（280馬力）的工作電壓绿相。同時(shí)，下游的兩級(jí)變速器需要集成到同一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)罩下斋垫，并為驅(qū)動(dòng)車(chē)輪提供高達(dá)2100牛米的扭矩篷低。整個(gè)電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)外殼采用高度集成的方式設(shè)計(jì)，最終將應(yīng)用于一款跑車(chē)的前軸上届饰。

3D打印-增材制造的所有優(yōu)點(diǎn)都在這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)罩上得到了體現(xiàn)其种，點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化實(shí)現(xiàn)了減重，冷卻流道也實(shí)現(xiàn)了功能集成狸眼，同時(shí)還省去了零部件的裝配時(shí)間藤树，且相比傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的零件而言，該發(fā)動(dòng)機(jī)罩的硬度也得到了提升拓萌，零件質(zhì)量得到了提高岁钓。

根據(jù)保時(shí)捷動(dòng)力系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工程師Falk Heilfort，這種新的制造技術(shù)從技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性上都很吸引保時(shí)捷微王。不論是原型開(kāi)發(fā)還是定制或小批量生產(chǎn)屡限，都能找到這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用方向，尤其是在賽車(chē)運(yùn)動(dòng)以及經(jīng)典備件方面骂远，優(yōu)勢(shì)將更加明顯囚霸。電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)罩的尺寸為590x560x367mm，使用NXGXII 600僅用21小時(shí)即可完成打印激才。

?Porsche

（3D科學(xué)谷）

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