MAHLE напечатала алюминиевые поршни на 3D-принтере
В рамках сотрудничества с производителем спортивных автомобилей Porsche и машиностроительной компанией Trumpf компания MAHLE впервые произвела высокопроизводительные алюминиевые поршни с использованием технологий 3D-печати. Поршни были успешно испытаны на испытательном стенде двигателя спортивного автомобиля Porsche 911 GT2 RS.
В то время как стандартные кованые поршни достигли пределов своего потенциала производительности, вполне возможно, что мощность двигателя Porsche мощностью 700 л.с. может быть увеличена на 30 л.с. с соответствующим увеличением эффективности.
Новый процесс представляет собой возможность реализации так называемого бионического дизайна. Бионическая конструкция уменьшает вес поршня и увеличивает максимальную частоту вращения двигателя. При таком подходе, который имитирует естественные структуры, такие как человеческий скелет, материал добавляется только в нагруженных областях, причем конструкция поршня адаптирована к нагрузке. Это экономит материал и может сделать поршень с 3D-печатью на 20% легче, чем его традиционно изготовленный аналог, при одновременном увеличении жесткости.
Кроме того, разработчики из MAHLE представили оптимально расположенную и специально сформированную охлаждающую галерею рядом с поршневыми кольцами. Эта конструкция основана на многолетнем опыте MAHLE в тепловых процессах поршней и возможна только при использовании 3D-печати. Охлаждающая галерея снижает температурную нагрузку на так называемую верхнюю поверхность, особенно напряженную часть поршня, оптимизируя тем самым сгорание и прокладывая путь для более высоких максимальных скоростей двигателя.
Новый производственный процесс основан на специальном алюминиевом сплаве, разработанном MAHLE. Сплав распыляется в мелкий порошок и затем печатается в процессе, известном как лазерное плавление металла (LMF). Лазерный луч расплавляет порошок до желаемой толщины слоя с последующим нанесением нового слоя сверху, за счет чего поршень наращивается по одному слою за раз.
Используя этот метод, специалист по 3D-печати Trumpf производит поршневые заготовки, состоящие примерно из 1200 слоев, за 12 часов. Затем заготовка поршня проходит финишную обработку, измеряется и тестируется в компании MAHLE и должна соответствовать тем же строгим стандартам, что и обычные детали.
Особое внимание уделяется центральной части поршня, известной как юбка, и точке, в которой она соединяется с шатуном, — отверстию под штифт. Эти области подвергаются испытаниям на пульсацию и отрывание юбки. Таким образом, инженеры MAHLE могут имитировать нагрузки, которые будут возникать при дальнейшей эксплуатации.
Когда дело дошло до практических испытаний, в двигатель Porsche 911 GT2 RS было установлено шесть поршней, и приводное устройство успешно провело 200 часов испытаний на выносливость в самых тяжелых условиях на испытательном стенде. Это составило около 6000 км при средней скорости 250 км/ч, включая остановки заправки, и около 135 часов при полной загрузке. Тестовый запуск также включал режим имитации обгона транспортного средства.
Детали для Porsche тут — https://exist.ua/porsche-cars/
