保時捷展示馬達(dá)轉(zhuǎn)子軸的3D打印新技術(shù)

來源：只懂車

創(chuàng)新的生產(chǎn)方法將為制造業(yè)帶來主要優(yōu)勢，當(dāng)然更能因此使客戶受益。保時捷展望新的未來趨勢，揭示了增材制造(Additive manufacturing)和新的激光技術(shù)帶來的新嘗試。

增材制造也就是一般所俗稱的3D打印，而金屬材質(zhì)的3D打印必須仰賴較高能量的激光才能得以完成，兩者結(jié)合起來統(tǒng)稱為SLS雷射燒結(jié)3D打印。

激光一層一層地鋪設(shè)金屬或塑料粉末，一次的步進(jìn)以微米為單位，逐漸融合這些原料層以形成成品。而金屬3D打印與傳統(tǒng)的鍛造技術(shù)相比，在安全上，后者容易產(chǎn)生大量的火花，而有引爆可燃性混合氣體的隱憂，所以鍛造制作場地必須對安全管理絕對的嚴(yán)格。而能制造出過去所無法完成的部件，則是3D打印最重要的強(qiáng)項(xiàng)。

使用3D打印生產(chǎn)的復(fù)雜零件至多可以不再需要由80個單獨(dú)零件來組成，而是可以創(chuàng)建成一件式的完整零件。形狀也不再是限制因素，甚至從自然界借來的設(shè)計(jì)靈感可以創(chuàng)造出比鍛造法更強(qiáng)韌的結(jié)構(gòu)，可以為包覆電池組或燃料電池周邊的冷卻系統(tǒng)，提供更有效的設(shè)計(jì)方法，例如：錯綜復(fù)雜的冷卻液通道，以及強(qiáng)度更強(qiáng)、更輕量化的簍空造型…等等。

在Weissach研發(fā)中心，保時捷突破傳統(tǒng)車削或銑削加工生產(chǎn)的瓶頸，例如：具有內(nèi)部肋條的空心軸，這是傳統(tǒng)加工法所無法以「一件式」的方式而能夠辦到的，而必須多個零件組合一起才行，或者部件的體積有限，因此也就難以在強(qiáng)度與耐用度上有所突破。

目前Weissach研發(fā)中心工程師已成功開發(fā)出電動馬達(dá)的中空轉(zhuǎn)子軸，雖然外表跟一般轉(zhuǎn)子軸沒有太大的差別，但3D打印的制法讓內(nèi)部具備更精細(xì)脊紋肋條的設(shè)計(jì)，因而可大幅增加強(qiáng)度。

此轉(zhuǎn)子軸的制程，保時捷很大方與世人分享。首先，原料金屬粉末會經(jīng)由不易產(chǎn)生氧化反應(yīng)的惰性氣流(如：CO2)導(dǎo)向噴嘴，然后噴嘴和激光光束會聚焦在同一點(diǎn)上，金屬粉末就會被激光所熔化，在此過程中可以沿著五個軸進(jìn)行操作。金屬粉末可以根據(jù)程序涂覆在整個表面上的任一特定點(diǎn)，并導(dǎo)致部件在數(shù)層中不斷增長，每層厚度約在20~100微米之間，因此此方法能夠制作出幾乎任何可想象到的形狀。

不過，制造此中空轉(zhuǎn)子軸目前最大的缺點(diǎn)就是所花費(fèi)的時間，每一只50公分長的轉(zhuǎn)子軸大約需要13個小時才能完成；而傳統(tǒng)的壓制、銑削和鑄造工藝目前仍然在生產(chǎn)速度方面具有決定性優(yōu)勢。

除了深入研究如何加速3D打印工件制造之外，開發(fā)人員還不斷優(yōu)化傳統(tǒng)生產(chǎn)零件與使用這些創(chuàng)新方法創(chuàng)建零件之間的相互應(yīng)用。新技術(shù)通常也可以更容易地組合不同的材料，例如：可以使用不同的聚焦方式，產(chǎn)生幾千攝氏度的激光束將不銹鋼與塑料熔合。而此項(xiàng)技術(shù)層面更高的制程，需要有更嚴(yán)密的精度管控，而這也是目前必須升級「工業(yè)4.0」的重要原因之一。其經(jīng)由AI人工智能核心控管的制程精確度，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)致動銑床或工業(yè)機(jī)器人所能達(dá)的能耐。

3D打印也可用來生產(chǎn)特殊限量經(jīng)典車型極其罕見的部件，
藉由小批量生產(chǎn)使其零件供應(yīng)永不中斷。

最終的愿景是在生產(chǎn)過程中將所有機(jī)器和工作站彼此聯(lián)網(wǎng)，不僅汽車制造商將從中受益，客戶還可獲得切實(shí)的優(yōu)勢。例如：可以直接在生產(chǎn)階段滿足客戶的個性化需求，其不僅僅是在下游精加工或制造過程中，更重要的是，客戶將能夠在生產(chǎn)開始之前，可對特殊設(shè)備、顏色、輪轂和材料進(jìn)行更改，因而擁有更寬容的個性化定制。

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