據(jù)外媒報(bào)道，保時(shí)捷已經(jīng)完成了其911 GT2 RS引擎3D打印活塞的首次耐久性測(cè)試。測(cè)試結(jié)果是該部件不僅存活了下來(lái)，而且該汽車制造商的研究發(fā)現(xiàn)，打印的鋁合金活塞跟同類鑄造或鍛造部件相當(dāng)甚至還有趕超的潛力。

據(jù)了解，保時(shí)捷涉足3D打印方面已有一段時(shí)間。這家汽車制造商表示，自上世紀(jì)90年代以來(lái)，他們就一直在使用3D打印技術(shù)進(jìn)行快速原型制作和零部件開發(fā)，目前對(duì)外銷售的約有20個(gè)塑料、鋼材和合金打印的傳統(tǒng)汽車Porsche Classic生產(chǎn)零部件。最近，911和718賽車運(yùn)動(dòng)車型的桶式座椅開始接受訂單，客戶可以指定3D打印的坐墊和靠背表面的硬度、顏色和形狀。然而活塞可能是3D打印技術(shù)在汽車領(lǐng)域最具雄心的應(yīng)用。

這個(gè)過(guò)程開始于利用3D打印優(yōu)勢(shì)重新設(shè)計(jì)活塞。保時(shí)捷通過(guò)使用計(jì)算機(jī)模擬和人工智能優(yōu)化了活塞的支撐形狀和底層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、去除了不必要的材料并添加了必要的材料。其結(jié)果就是該汽車制造商所稱的利用有機(jī)結(jié)構(gòu)形狀的“仿生”設(shè)計(jì)。部分3D打印優(yōu)化包括最小化支持材料，而不再需要加工來(lái)進(jìn)行去除。

保時(shí)捷還能將一個(gè)冷卻管道整合到活塞的結(jié)構(gòu)并單獨(dú)對(duì)特殊的雙噴射油噴嘴進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。這家汽車制造商稱，要想在機(jī)械加工或鑄造中實(shí)現(xiàn)這些加法制造技術(shù)是不可能的，至少是極其困難的。而隨著設(shè)計(jì)的分類和在大量的模擬測(cè)試，真正打印部件的時(shí)刻已經(jīng)到來(lái)。

據(jù)了解，保時(shí)捷的活塞是在一臺(tái)高精度的Trumpf TruPrint 3000激光3D打印機(jī)上制造，該打印機(jī)通過(guò)強(qiáng)大、準(zhǔn)確的激光焊接精細(xì)金屬粉末，一次只能打印出0.02到0.1毫米的一層。所用材料則是一種名為M174+的專有鋁合金，由其合作伙伴和零部件制造商Mahle開發(fā)和提供。每個(gè)活塞由約1200層熔融合金組成，打印大概要花費(fèi)12個(gè)小時(shí)。幸運(yùn)的是，它們能夠進(jìn)行批量打印。

保時(shí)捷及其合作伙伴要求最終產(chǎn)品的屬性能跟鑄型材料生產(chǎn)的活塞相媲美，但與此同時(shí)還要確保跟蔡司展開緊密合作以此來(lái)用光學(xué)顯微鏡檢查、電鏡掃描、X光顯微鏡和3D掃描對(duì)材料展開測(cè)試和測(cè)量。此外，打印活塞還被拆解并分析。

在實(shí)驗(yàn)室里，六個(gè)活塞被裝進(jìn)了一臺(tái)911 GT2 RS的3.8L雙渦輪增壓平六缸發(fā)動(dòng)機(jī)中并由此開始了耐久性測(cè)試。評(píng)估內(nèi)容包括24小時(shí)的模擬高速駕駛、以250公里/小時(shí)的平均速度駕駛、超6000公里的賽道駕駛等。保時(shí)捷甚至還模擬了加油過(guò)程的停車。接下來(lái)，工程師們?cè)跐M載的情況下讓活塞運(yùn)轉(zhuǎn)135小時(shí)，在不同速度的拖拉載荷下運(yùn)轉(zhuǎn)25小時(shí)。200小時(shí)后，測(cè)試成功，6個(gè)活塞全部通過(guò)。

據(jù)了解，這種3D打印的鋁活塞比GT2 RS通常使用的鍛造活塞輕10%，并且得益于新管道的加入，活塞環(huán)區(qū)域的溫度降低了20多度。這意味著引擎可以提高轉(zhuǎn)速并釋放額外的動(dòng)力。

目前，3D打印的GT2 RS活塞仍處于早期開發(fā)階段，且還沒有確定的具體生產(chǎn)計(jì)劃。然而，保時(shí)捷清楚的是，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在這里，并且有了一個(gè)路線圖讓更多的3D打印部件進(jìn)入到特殊的系列汽車并最終實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。此外，隨著研究將銅作為3D打印材料，這項(xiàng)技術(shù)甚至還有望在電動(dòng)汽車制造中找到有趣的新應(yīng)用。

“我確信增材制造最遲在10年內(nèi)將成為汽車研發(fā)和生產(chǎn)的一個(gè)重要組成部分，”Ickinger說(shuō)道。

實(shí)際上，保時(shí)捷并不是唯一一家開發(fā)增材制造部件的汽車制造商。寶馬也投資了金屬3D打印，并在其Mini Yours項(xiàng)目中試驗(yàn)了3D打印定制部件。與此同時(shí)，法國(guó)超級(jí)跑車制造商布加迪也曾展示了依靠3D打印技術(shù)制造的鈦制制動(dòng)鉗。