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據外媒報道，作為與跑車(chē)制造商保時(shí)捷以及機械制造公司通快集團（Trumpf）合作的一部分，德國汽車(chē)零部件制造商馬勒（MAHLE）首次利用3D打印技術(shù)，生產(chǎn)了高性能的鋁制活塞，而且成功在保時(shí)捷911 GT2 RS跑車(chē)的發(fā)動(dòng)機試驗臺上通過(guò)了測試。雖然標準鍛造法制造的活塞已經(jīng)達到了性能潛力的極限，但是，還是有可能通過(guò)提高其效率，將保時(shí)捷700 HP發(fā)動(dòng)機的功率提升30 HP。馬勒就正在研發(fā)其3D打印技術(shù)，未來(lái)，該公司將能夠通過(guò)為驅動(dòng)系統、熱管理和機電一體化系統提供合適的部件，為電機等替代性驅動(dòng)系統領(lǐng)域的客戶(hù)提供支持。

（圖片來(lái)源：馬勒，車(chē)型：保時(shí)捷911 GT2 RS跑車(chē)）

該項新工藝實(shí)現了所謂的仿生設計，模擬人體骨骼等自然結構，只在受載區域增加材料，讓活塞的結構適應負載。此種工藝節省了材料，而且與利用傳統方法制造的活塞相比，3D打印活塞的重量輕了20%，同時(shí)堅固性得到提升。

（圖片來(lái)源：馬勒）

此外，馬勒的開(kāi)發(fā)人員還在活塞環(huán)附近插入了一個(gè)放置恰當、形狀特殊的冷卻長(cháng)廊。該設計基于馬勒多年的活塞熱工藝經(jīng)驗，而且只能使用3D打印制成。該冷卻廊減少了活塞頂環(huán)岸（活塞中一個(gè)特別受壓的部分）的溫度負荷，從而可優(yōu)化發(fā)動(dòng)機燃燒，為發(fā)動(dòng)機實(shí)現更高的最高速度鋪平道路。

（圖片來(lái)源：馬勒）

該項新型生產(chǎn)工藝以馬勒研發(fā)的特殊鋁合金為基礎，因為此種鋁合金長(cháng)期以來(lái)就成功應用于鑄造活塞。首先，該合金被霧化為細粉末，然后利用激光金屬熔化（LMF）工藝被打印出來(lái)。激光束將粉末熔化成所需的厚度，然后再在其上面增加一層，每次增加一層直到制造出該款活塞。采用該方法，3D打印專(zhuān)家Trumpf能夠在約12小時(shí)內生產(chǎn)出由1200層粉末制成的活塞毛坯。

（圖片來(lái)源：馬勒）

然后，馬勒最后對該款活塞毛坯加工、測量、測試，保證其必須符合傳統制造部件采用的嚴格標準。特別需要注意的是活塞的中心區域——活塞裙，以及其與連桿連接的部分——銷(xiāo)孔。要對此類(lèi)區域進(jìn)行裙擺脈沖和撕裂測試，馬勒的工程師可以模擬未來(lái)運行過(guò)程中活塞可能會(huì )承受的負載。

除了切開(kāi)活塞進(jìn)行分析，該項目合作伙伴卡爾蔡司（Zeiss）還利用CT掃描、3D掃描和顯微鏡進(jìn)行了大量的無(wú)損測試。結果表明，打印的活塞達到了與常規生產(chǎn)的活塞相同的高質(zhì)量標準。在實(shí)際測試中，保時(shí)捷911 GT2 RS的發(fā)動(dòng)機安裝了6個(gè)活塞，而驅動(dòng)單元在測試臺上最艱苦的條件下成功完成了200小時(shí)的耐力測試。其中包括以平均250 km/h的速度行駛約6000公里（包括加油），滿(mǎn)載條件下運行約135個(gè)小時(shí)；還包括25小時(shí)的負荷運行，即車(chē)輛以極限模式運行。

保時(shí)捷和Trumpf聯(lián)合項目的另一部分還證明了3D打印的優(yōu)勢，即一個(gè)額外的增壓空氣冷卻機器，其隱藏在渦輪和原來(lái)的增壓空氣冷卻器之間的空氣管道中，由于利用3D打印制成，該額外組件的傳熱表面更大，從而可優(yōu)化控制空氣流量和空氣冷卻，讓進(jìn)入的空氣更冷，提高發(fā)動(dòng)機性能，降低油耗。

馬勒計劃在未來(lái)項目中進(jìn)一步發(fā)揮3D打印等新型制造工藝的潛力，以擴大其在該領(lǐng)域內的競爭力。更短的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的時(shí)間是一個(gè)巨大優(yōu)勢，特別對于電動(dòng)移動(dòng)出行等新技術(shù)而言。在電動(dòng)移動(dòng)出行領(lǐng)域，在電動(dòng)汽車(chē)、電機或變速箱外殼和電池系統中，需要具有復雜結構的熱管理部件來(lái)冷卻和調節空氣?？諝馔ǖ?、過(guò)濾器外殼和機油管理部件等電機外圍部件的優(yōu)化也需要依靠此類(lèi)新工藝。

在研發(fā)小批量和生產(chǎn)停產(chǎn)部件供應給歷史車(chē)輛的后市場(chǎng)，此種工藝也找到了需求。其他有前景的應用領(lǐng)域包括快速構建原型，如快速構建用于測試的部件，以及逆向制造，即利用3D掃描復制部件。

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