保時捷開發3D列印發動機活塞，建立高應力驅動部件增材製造里程碑

近日，保時捷發布了通過粉末床選區雷射熔化3D列印技術為911(參數|圖片) GT2 RS雙渦輪增壓發動機生產的活塞。在這一應用中，通過面向增材製造的設計實現輕量化不是唯一的目的，保時捷還通過優化活塞的設計使發動機獲得更強動力與更高效率。

保時捷3D列印發動機活塞

來源：保時捷

唯有增材製造才能實現的設計

保時捷在設計3D列印活塞時，活塞的結構針對作用在活塞上的負載進行了優化。

來源：保時捷

根據保時捷公布的數據，來自先期開發項目的活塞重量比鍛造批量生產的活塞輕百分之十。在活塞頂蓋中具有一個集成的封閉式冷卻通道，這是傳統方法無法實現的。

來源：保時捷

藉助新型、輕量化的增材製造活塞，保時捷團隊可以提高發動機轉速，降低活塞上的溫度負荷並優化燃燒。這些通過面向增材製造設計而獲得的性能，使得700 PS的雙渦輪增壓發動機有可能獲得多達30 PS的額外的動力，同時提高了效率。

選區雷射熔化設備正在製造活塞

來源：保時捷

911 GT2 RS發動機活塞的增材製造技術為選區雷射熔化，材料是一種特殊的鋁合金粉末。德國通快（Trumpf）是這個項目的合作夥伴之一。

保時捷對增材製造活塞進行了測試，目前生產的所有組件已通過測試。

3D科學谷Review

儘管對於金屬3D列印直接製造汽車零部件的質疑一直存在，但領先的汽車製造商仍在質疑中尋求結合點與突破點。

根據3D科學谷的市場觀察，保時捷已經在多個領域採用增材製造工藝。例如，從2020年5月開始，為911和718系列提供3D列印人體形態座椅，座椅靠墊和靠背表面採用了3D列印點陣結構，保時捷通過設計來調整點陣結構的硬度，為其汽車用戶提供三個硬度級別的座椅。

在動力總成零部件增材製造領域，除了本期分享的發動機活塞之外，保時捷還與GKN 合作通過金屬3D列印開發新型電子驅動動力總成的新應用。GKN根據粉末床金屬熔融（PBF) 增材製造的特點，針對更高的設計自由度、更高效、更集成的動力系統開發了特定的鋼材料，這種鋼材料能夠承受高磨損和負載，並結合3D列印所實現的功能集成進一步減輕重量。保時捷工程部門則研究如何在其電子驅動動力系統中實施新材料。採用結構優化技術結合GKN的材料，保時捷實現了差速器的獨特設計（包括齒圈），通過這種齒輪減重和剛性形狀的組合，實現了更高效的傳動。隨著金屬增材製造繼續發展並成為主流工藝，3D列印差速器不僅可以擴展到原型或賽車運動，而且還可以擴展到批量生產。保時捷已為新一代電子驅動動力總成零部件架設了通向未來之路。

顯然，3D列印在汽車領域的應用早已不再局限於原型。根據3D科學谷的市場觀察，寶馬汽車更是認為在3D列印催生輕量化汽車生產趨勢的潮流下，3D列印是一個必然的生產手段，而寶馬要捍衛領先的汽車品牌地位，則必須通過3D列印技術實現汽車體驗的升級。2020年6月，寶馬投資超1億元的慕尼黑3D列印工廠正式啟動，將原型生產和批量零件的生產整合到了一起。寶馬慕尼黑3D列印工廠的目標是將越來越多的3D列印技術用於汽車生產，並在流程鏈中實施新的自動化概念。這將使寶馬能夠簡化用於批量生產的組件製造並加快疊代速度。同時，寶馬正在與車輛開發、零部件生產、採購和供應商網絡以及寶馬的其他各個領域進行合作，以系統地集成3D列印技術並有效地利用。

來源：3D科學谷