Спеціалісти компанії Porsche вперше зуміли виготовити повноцінний корпус автомобільного електроприводу з алюмінієвого сплаву за допомогою технології 3D-друку. Отримана деталь не лише не поступається аналогам, виготовленим за допомогою лиття, але і перевершує їх за багатьма показниками.
Технологія
Корпус було виготовлено методом адитивного лазерного плавлення. Ця технологія працює приблизно наступним чином:
- принтер насипає рівномірний тонкий шар металевого порошку
- вископотужний лазер плавить порошок у потрібних місцях (за контуром деталі)
- розплавлений метал сплавлюється з попереднім шаром деталі
- процес повторюється до завершення останнього шару
- у підсумку виходить цілісна металева деталь, що знаходиться у контейнері з нерозплавленим металевим порошком, який легко видаляється
- створений об’єкт проходить очистку та постобробку
Нижче наведено відео одного з виробників промислового обладнання, яке наочно демонструє описаний підхід.
Використовувана технологія має певні вимоги до дизайну: необхідно враховувати той факт, що заготовки виготовляються шар за шаром шляхом плавлення, і на етапі проєктування брати до уваги напрям, в якому шари нарощуються. Якщо ж об’єкт має великі виступи, може з’явитися необхідність у створенні спеціальних опорних елементів.
Однак, незважаючи на ці особливості, 3D-друк має цілу низку переваг у порівнянні з іншими технологіями.
Переваги
Однією з головних особливостей тривимірного друку є гнучкість до змін та швидкість реалізації задуму: розробники можуть передавати модель з комп’ютера одразу на принтер, тоді як інші виробничі процеси вимагають створення спеціальних інструментів перед безпосереднім виготовленням необхідної деталі. Фактично, це дозволило інженерам департаменту перспективних розробок Porsche перескочити одразу кілька етапів розробки за раз.
Іншою важливою перевагою адитивного лазерного плавлення є можливість створення унікальних внутрішніх структур деталі, які неможливо отримати за використання будь-якого іншого процесу. Це дозволило оптимізувати конструкцію корпусу, а також інтегрувати у нього функції, які раніше виконували інші деталі.
Завдяки цьому маса корпусу зменшилася приблизно на 40%, що забезпечує економію ваги приблизно у 10% для всього приводу (який включає електродвигун та коробку передач). Водночас завдяки ґратчастим конструкціям жорсткість корпусу у місцях з великим стресовим навантаженням вдалося подвоїти. Створена за допомогою 3D-друку деталь пройшла всі перевірки якості та стрес-тести без будь-яких проблем.
Це доводить, що адитивне виробництво з усіма його перевагами також підходить для великих та високонавантажених компонентів в електричних спорткарах
— Фальк Геілфорт, інженер Porsche
Також технологія дозволила знизити рівень шумів, створюваних електроприводом. Створена з її допомогою спеціальна стільникова структура зменшує коливання тонких (лише 1,5 мм) стінок корпусу і, таким чином, значно покращує акустику приводу в цілому.
Інтеграція компонентів не лише зробила привід легшим та компактнішим, але і скоротила монтажну роботу приблизно на 40 робочих кроків — це еквівалентно скороченню часу виробництва приблизно на 20 хвилин. А завдяки інтеграції теплообмінника коробки передач вдалося покращити охолодження приводу, що дозволить збільшити його продуктивність.
Перспективи
З наявним обладнанням інженери Porsche надрукували корпус приводу за кілька днів, при цьому деталь було складено з двох частин через її розміри. Проте у компанії стверджують, що сучасніші пристрої дозволять скоротити час створення такого об’єкту на 90%, а також виготовити весь корпус за один раз.
Німецький автовиробник зацікавлений у використанні тривимірного друку для створення дрібносерійних продуктів, а також продуктів для автоспорту. Наприклад, у Porsche не виключають, що оптимізований за допомогою адитивної технології виробництва електричний привід може бути використаний у надпотужному спорткарі обмеженого тиражу.
Крім цього, інженери Porsche активно просувають використання адитивного методу для оптимізації деталей з високим стресовим навантаженням. Кілька місяців тому компанія успішно випробувала друковані поршні у суперкарі 911 GT2 RS.
Також виробник бачить потенціал у створенні нових опцій для кастомізації автомобілів.
Нагадаємо, раніше Porsche представила перший серійний електрокар Taycan — один з найпотужніших автомобілів бренду. Спорткар надійшов у продаж і в Україні.