Специалисты компании Porsche впервые сумели изготовить полноценный корпус автомобильного электропривода из алюминиевого сплава с помощью технологии 3D-печати. Полученная деталь не только не уступает литым аналогам, но и превосходит их по многим показателям.
Технология
Корпус был изготовлен методом аддитивного лазерного плавления. Данная технология работает примерно следующим образом:
- принтер насыпает равномерный тонкий слой металлического порошка
- высокомощный лазер плавит порошок в нужных местах (по контуру детали)
- расплавленный металл сплавливается с предыдущим слоем детали
- процесс повторяется до завершения последнего слоя
- в итоге получается цельная металлическая деталь, находящаяся в контейнере с нерасплавленным металлическим порошком, который легко удаляется
- созданный объект проходит очистку и постобработку
Ниже представлено видео одного из производителей промышленного оборудования, которое наглядно демонстрирует описанный подход.
Используемая технология имеет определённые требования к дизайну: необходимо учитывать тот факт, что заготовки изготавливаются слой за слоем путём плавления, и на этапе проектирования учитывать направление, в котором слои наращиваются. Если же объект имеет большие выступы, может появиться необходимость в создании специальных опорных элементов.
Однако, несмотря на эти особенности, 3D-печать имеет целый ряд преимуществ по сравнению с другими технологиями.
Преимущества
Одной из главных особенностей трёхмерной печати является гибкость к изменениям и скорость реализации замысла: разработчики могут передавать модель с компьютера сразу на принтер, тогда как другие производственные процессы требуют создания специальных инструментов перед непосредственным изготовлением необходимой детали. Фактически, это позволило инженерам департамента перспективных разработок Porsche перескочить сразу несколько этапов разработки за раз.
Другим важным преимуществом аддитивного лазерного плавления является возможность создания уникальных внутренних структур детали, которые невозможно получить при использовании любого другого процесса. Это позволило оптимизировать конструкцию корпуса, а также интегрировать в него функции, которые ранее выполняли другие детали.
Благодаря этому масса корпуса уменьшилась примерно на 40%, что обеспечивает экономию веса примерно в 10% для всего привода (который включает электродвигатель и коробку передач). В то же время благодаря решётчатым конструкциям жёсткость корпуса в местах с большими стрессовыми нагрузкам удалось удвоить. Созданная с помощью 3D-печати деталь прошла все проверки качества и стресс-тесты без каких-либо проблем.
Это доказывает, что аддитивное производство со всеми его преимуществами также подходит для больших и высоконагруженных компонентов в электрических спорткарах
— Фальк Хэилфорт, инженер Porsche
Также технология позволила снизить уровень шумов, создаваемых электроприводом. Созданная с её помощью специальная сотовая структура уменьшает колебания тонких (всего 1,5 мм) стенок корпуса и, таким образом, значительно улучшает акустику привода в целом.
Интеграция компонентов не только сделала привод легче и компактнее, но и сократила монтажную работу примерно на 40 рабочих шагов — это эквивалентно сокращению времени производства примерно на 20 минут. А благодаря интеграции теплообменника коробки передач удалось улучшить охлаждение привода, что позволит увеличить его производительность.
Перспективы
С имеющимся оборудованием инженеры Porsche напечатали корпус привода несколько дней, при этом деталь была составлена из двух частей из-за её размеров. Однако в компании утверждают, что более современные устройства позволят сократить время создания такого объекта на 90%, а также изготовить весь корпус за один раз.
Немецкий автопроизводитель заинтересован в использовании трёхмерной печати для создания мелкосерийных продуктов, а также продуктов для автоспорта. Например, в Porsche не исключают, что оптимизированный с помощью аддитивной технологии производства электрический привод может быть использован в сверхмощном спорткаре ограниченного тиража.
Кроме этого, инженеры Porsche активно продвигают использование аддитивного метода для оптимизации деталей с высокими стрессовыми нагрузками. Несколько месяцев назад компания успешно испытала напечатанные поршни в суперкаре 911 GT2 RS.
Также производитель видит потенциал в создании новых опций для кастомизации автомобилей.
Напомним, ранее Porsche представила первый серийный электрокар Taycan — один из самых мощных автомобилей бренда. Спорткар поступил в продажу и в Украине.