看豪车制造商布加迪如何利用3D打印进行产品重塑

豪华汽车制造商布加迪应用选区激光熔化金属3D打印技术已有多年,布加迪应用这一技术的最终目标不是制造汽车零部件新产品的原型,而是用于最终零部件的生产。

迄今,布加迪已经开发了3D打印的功能性零部件-制动钳、扰流板支架、电机支架以及前桥差速器。

那么,与传统技术制造的零部件相比,布加迪开发的3D打印零部件有什么特殊之处? 布加迪怎样发挥3D打印技术在产品重塑方面的价值?本期,就让我们通过布加迪开发的几款金属3D打印汽车零部件,来感受这一顶级汽车制造商应用金属3D打印技术背后的逻辑。

Bugatti Chiron图:布加迪Chiron

block 重塑产品提升性能

block 钛制动钳

布加迪在2018年初发布了其通过带有四激光器的选区激光熔化3D打印技术所制造的世界首个3D打印的新型八活塞整体式制动钳

迄今为止用于汽车零部件增材制造生产的主要材料是铝,而布加迪新的3D打印制动钳由钛制成。这款3D打印制动钳是布加迪与Fraunhofer IAPT(前身是Laser Zentrum Nord)和Bionic Production 公司合作实现的。

值得一提的是,布加迪通过粉末床激光熔融3D打印技术来制造新型八活塞整体式制动钳并不是仅仅用于原型,布加迪强调了这一创新的示范性作用,以及作为国际汽车行业创新驱动力的作用。2019年年初,布加迪对这一3D打印的新型八活塞整体式制动钳进行了性能测试。性能测试更是进一步揭示了这一创新的产业化前景,3D打印钛制动钳将应用于批量生产的车辆。

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图:布加迪的3D打印钛制动钳

布加迪新技术负责人FrankGötzke 表示,3D打印制动钳能够以375 km / h的速度应对极强度、刚度和温度要求,制动力为1.35g,制动盘温度高达1,100°C。3D打印制动钳的抗拉强度为1250 N / mm2,材料密度超过99.7%。

block 轻量化扰流板支架

布加迪还进行了主动扰流板支架的重新设计,并通过选区激光熔化3D打印技术进行制造。

bugatti spoiler bracket
图:布加迪的3D打印扰流板支架

由Fraunhofer IAPT生产的3D打印扰流板支架可根据空气动力学进行高度和角度调节,使布加迪的1500马力车辆在32.6秒内达到400公里/小时的速度,并在9秒内恢复停止。

帮助布加迪实现扰流板支架重塑的另一个合作伙伴是西门子,西门子帮助布加迪优化用于生产的3D打印扰流板支架设计方案,包括优化重量和刚度,减少迭代次数。

最终优化的3D打印扰流板支架制造材料也是钛金属,拉伸强度为1250MPa,材料密度超过99.7%,重量减少53%。

block 集成水冷的小型电机支架

布加迪为Chiron超级跑车重新设计了小型电机支架,这个支架中集成了冷却水路,而这种功能集成的复杂部件,只有通过增材制造技术才能够实现。在功能上,这款3D打印小型电机支架能够充当隔热罩,显著减少了电机传递的热量。

3D printed motor bracket
图:布加迪3D打印电机支架,集成了冷却通道

自第一款布加迪 Chiron发布以来,这款创新的3D打印小型电机支架已安装在该系列的所有车辆中,打印材料为AlSi10Mg(铸造铝合金)。

与其前代跑车Veyron一样,Chiron具有两个独立的水冷回路,即使在最极端的环境和运行条件下,也能将组件和系统温度保持在可接受的水平。高温回路用于冷却超级跑车的1,500hp W16发动机,而低温回路确保进气冷却温度保持在适当低的水平。NT电路的旁路流量过滤器为控制台供电,同时将电子元件与变速箱油箱的温度隔离。

3D打印电机支架的主要作用是在打开和关闭7速双离合变速器的两个离合器的同时接合齿轮,当通过苛刻的操作过程行驶车辆时,电动机和泵的控制单元的温度可以从130℃降低到90℃,降低40℃。

block 仿生优化的前桥差速器壳体

布加迪在早期探索金属3D打印技术在汽车零部件重塑中的应用时,开发过一款经过仿生优化的前桥差速器壳体部件。

bugatti front axel differential
图:仿生优化前后的布加迪前桥差速器

布加迪利用金属3D打印进行零部件重塑的脚步仍在前行,去年Formnext展会期间,由SLM Solutions 的金属3D打印设备制造的布加迪 W16气缸盖罩在展会中亮相,目前这些部件被用于生产研究。未来,期待布加迪通过金属3D打印技术实现更多颠覆性汽车零部件的生产。

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