Немецкая компания Mahle GmbH, один из крупнейших поставщиков автомобильных комплектующих, изготовила опытные алюминиевые поршни для двигателя спортивного автомобиля Porsche 911 GT2 RS с помощью технологий 3D-печати. Расчет делается на повышение мощности и эффективности силовых установок.
Исследования Mahle в области практического применения аддитивных технологий с участием компании Porsche и производителя промышленных аддитивных установок Trumpf направлены на оптимизацию имеющихся двигателей, а таже разработку альтернативных силовых установок, в том числе электрических. В случае с 3D-печатными алюминиевым поршнями компания рассчитывает повысить мощность 700-сильного двигателя еще на тридцать лошадей.
В проектировании усовершенствованных деталей применены принципы топологической оптимизации. Бионический дизайн позволил снизить массу поршней и повысить обороты двигателя: потенциально детали можно облегчить на двадцать процентов, но при этом еще и получить прибавку к прочности. Одна из интересных особенностей экспериментального дизайна — охлаждающие контуры возле поршневых колец. Система охлаждения снижает тепловую нагрузку на головку поршня. Разработчики утверждают, что такая конструкция возможна только при применении аддитивного производства.
Опытные изделия изготовлены из фирменного алюминиевого сплава, уже долгое время используемого в производстве литых поршней. В этом конкретном случае сплав был измельчен в мелкодисперсный порошок, служащий расходным материалов для 3D-принтеров по технологиям селективного лазерного спекания и наплавления. Аддитивным производством опытных деталей занималась компания Trumpf, разработчки и производитель промышленных лазерных 3D-принтеров. 3D-печать одного такого изделия, состоящего примерно из 1200 слоев, занимает около двенадцати часов.
Получаемые 3D-печатные заготовки подвергли финишной механической обработке, обмерам и стендовым испытаниям. Особое внимание уделялось юбкам поршней и соединениям с шатунами. Обследование образцов производилось разными методами, включая ультразвуковую и рентгеновскую дефектоскопию, микроскопию и 3D-сканирование.
В ходе успешных стендовых испытаний шесть поршней смонтировали в двигатель автомобиля Porsche 911 GT2 RS и гоняли на различных режимах в течение двухсот часов. За это время условный автомобиль условно преодолел примерно шесть тысяч километров со средней скоростью 250 км/ч с учетом времени на остановки и дозаправку. В течение ста тридцати часов испытательного периода силовая установка работала на максимальной мощности, и в течение двадцати пяти — под нагрузкой на пониженных оборотах.
Как это делается:
Источник: 3dtoday.ru
