SLM Solutions汽車行業(yè)的金屬3D打印解決方案

來源：SLM Solutions

SLM Solutions回顧了多年來為汽車行業(yè)提供3D打印解決方案的經(jīng)驗：怎樣才能成功打印出汽車零件?其主要的用途是什么?金屬增材制造技術正在加速汽車行業(yè)的工業(yè)發(fā)展，同時也提供了許多技術優(yōu)勢。一方面，擴展按需生產(chǎn)，建立從本地到本地的供應鏈已成為可能，此舉能夠更快地將產(chǎn)品推向市場并大幅降低成本。另一方面，增材制造可以改善零部件的性能及功能。

選區(qū)激光熔化技術(SLM)從根本上縮短了原型制造與批量化生產(chǎn)間的差距。作為金屬增材制造領導者兼合作伙伴的SLMSolutions回顧了多年在汽車行業(yè)3D打印解決方案方面的經(jīng)驗：怎樣才能成功打印出汽車零件?其主要的用途是什么?

△SLM®500設備

卓越性能的設備與材料
為了成功地實現(xiàn)零部件打印，我們首先需要擁有卓越性能且穩(wěn)定可靠的設備。SLM Solutions的SLM®500尤其適用于汽車行業(yè)的批量化生產(chǎn)，作為市場上的第一個四激光系統(tǒng)，該設備非常適合大型金屬零件的高效率、低成本生產(chǎn)。多激光搭接策略使得設備最多可配置4個700W激光器，確保最高的生產(chǎn)效率。搭配可交替使用的成型缸，可以盡可能地減少設備的停機時間，從而最大限度地提高生產(chǎn)力和零部件的單位成本。

選擇正確的金屬粉末同樣重要。SLM Solutions提供各種合金粉末，例如鋁合金、鎳合金和鈦合金，它們非常適合汽車行業(yè)的要求。此外，根據(jù)客戶的不同需求，SLM Solutions還將與客戶一起開發(fā)新的材料和參數(shù)。

△ SLM® NXG XII 600

SLM Solutions的另一個創(chuàng)新是NXG XII 600設備。該設備配備了12臺可搭接的1KW激光器和600x600x600mm的成型空間，這臺設備無論是在生產(chǎn)率、成型尺寸、可靠性和安全性方面均樹立了新的里程碑，為未來的制造鋪平了道路。通過可縮放變焦的光斑、雙向鋪粉系統(tǒng)、激光工作量平衡系統(tǒng)和優(yōu)化的風場，生產(chǎn)率將得到進一步的提高。同時，封閉的成型環(huán)境則最大限度地保障了操作人員的安全。

保時捷已切身體驗了NXG XII 600的強大生產(chǎn)力。關于增材制造，保時捷高級動力總成工程部則更加注重大型動力總成的應用，如使用增材制造生產(chǎn)的電動發(fā)動機罩、缸體以及缸蓋等。保時捷通過創(chuàng)新的AM設計完成了一款概念款的電動發(fā)動機罩開發(fā)，并通過SLM Solutions的最新設備NXG XII 600實現(xiàn)了整體打印。針對這個零件，保時捷制定了嚴苛的要求：需要承載800伏特的永磁電機并穩(wěn)定輸出高達205千瓦（280馬力）的工作電壓。同時，下游的兩級變速器需要集成到同一個發(fā)動機罩下，并為驅(qū)動車輪提供高達2100牛米的扭矩。整個電動發(fā)動機外殼采用高度集成的方式設計，最終將應用于一款跑車的前軸上。

增材制造的所有優(yōu)點都在這個發(fā)動機罩上得到了體現(xiàn)，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化實現(xiàn)了減重，冷卻流道也實現(xiàn)了功能集成，同時還省去了零部件的裝配時間，且相比傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的零件而言，該發(fā)動機罩的硬度也得到了提升，零件質(zhì)量得到了提高。

△保時捷電動發(fā)動機罩

   NXG XII 600打印，成型時間僅21小時

為了實現(xiàn)高質(zhì)量金屬增材制造產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)，我們需要協(xié)調(diào)整個工序鏈。僅擁有性能優(yōu)異、穩(wěn)定可靠的設備是不夠的，為了充分發(fā)揮增材制造工藝的所有優(yōu)勢，首先，我們需要對零部件進行重新設計或開發(fā)，諸如是否可以增加內(nèi)部冷卻流道，是否可以將多個零件進行集成實現(xiàn)一體化生產(chǎn)。SLM Solutions將在工序鏈的每一個階段為客戶提供專業(yè)的技術支持，分享我們的知識及經(jīng)驗，以確保客戶能夠最大程度地使用SLM®技術。

在成功打印后，零部件的后處理工作同樣重要。我們需要將零部件從成型基板上分離，并去除支撐結(jié)構(gòu)。如果零部件有特殊的功能要求，則可以進行相應的數(shù)控加工或熱處理等工藝。

汽車行業(yè)的主要應用
其中一個關鍵的應用是取代模具鑄件，例如鋁合金支架。SLM®技術能夠生產(chǎn)帶有內(nèi)部冷卻流道的鋁合金發(fā)動機支架，安裝在電機泵上則可以實現(xiàn)隔熱并提升冷卻效率的功能。相比于傳統(tǒng)的制造方式，如今，生產(chǎn)復雜零部件所需的成本和時間都要短得多。

△ 布加迪隔熱發(fā)動機蓋

   SLM®280打印，成型時間20小時25分鐘（6個）

此外，制動卡鉗也是汽車行業(yè)中一項常見的應用。使用增材制造技術生產(chǎn)的制動卡鉗不僅實現(xiàn)了輕量化，且得益于出色的零部件性能，在高溫、高壓的承載能力上同樣優(yōu)于傳統(tǒng)工藝所生產(chǎn)的制動卡鉗，能夠更好地滿足汽車行業(yè)的嚴格要求。

△布加迪制動卡鉗

   SLM®500打印，成型時間45小時25分鐘

△布加迪制動卡鉗性能測試視頻

在電機外殼方面，新的設計能夠?qū)㈦S形冷卻流道與電機外殼進行集成，這對于電動發(fā)動機是極為重要的。通過SLM®技術生產(chǎn)的一體化鋁合金零部件更為堅固，既提升了整體的連接強度，同時也帶來了出色的冷卻性能。

△Lions賽車隊電動發(fā)動機罩

   SLM®280打印，成型時間20小時1分鐘（4個）

基于金屬增材制造對汽車行業(yè)發(fā)展的影響，SLM®技術甚至可以改變汽車的整體結(jié)構(gòu)�，F(xiàn)在，越來越多的增材制造零部件也已成功地應用于批量化生產(chǎn)的汽車上。

△第一輛使用3D打印生產(chǎn)的汽車——BLADE

   由Divergent 3D開發(fā)，使用SLM®500打印

△ Divergent 3D使用增材制造技術生產(chǎn)定制化跑車