Tłoki do silnika Porsche powstają w technologii druku 3D

  • Elementy zaprojektowano tak, by utrzymać wytrzymałość przy zmniejszeniu wagi.
  • Do drukowania w technologii Laser Metal Fusion inżynierowie użyli stopu aluminium.
  • Tłoki przepracowały już 200 godzin podczas testów obciążeniowych.
tłoki do prosche z druku 3d

Niemiecki koncern przygotował tłoki do silnika modelu 911 GT2 RS na drukarkach 3D we współpracy z Mahle i Trumpf. Koncepcją zajęła się pierwsza z firm, na co dzień wytwarzająca części samochodowe, i wykorzystała tzw. projekt bioniczny naśladujący naturalne struktury (np. ludzki szkielet). Celem było opracowanie elementu w taki sposób, by ilość materiału w poszczególnych miejscach była dostosowana do późniejszego obciążenia elementu. W konsekwencji waga tłoku ma zmniejszyć się o około 20% przy jednoczesnym zwiększeniu sztywności. Nowa konstrukcja obejmuje też specjalnie ukształtowany kanał chłodzący, który obniża temperaturę i umożliwia pracę silnika z wyższą prędkością obrotową. Konstruktorzy użyli stopu aluminium, który do tej pory firma Mahle stosowała w przypadku tłoków odlewanych.

Testy obciążeniowe

Wydruk przygotował Trumpf, przedsiębiorstwo produkujące narzędzia do przetwarzania metali i obróbki laserowej. Tłok wytworzony w 3D składa się 12 tysięcy warstw aluminiowego proszku, spiekanych w technologii Laser Metal Fusion. Czas powstania jednego tłoka to około 12 godzin, po wydrukowaniu część jest wygładzana i poddawana próbom wytrzymałościowym symulującym obciążenia eksploatacyjne. Inżynierowie sprawdzili element także techniką tomografii komputerowej, trójwymiarowym skanem oraz za pomocą mikroskopu. Następnie sześć sztuk zamontowali w silniku Porsche 911 GT2 RS, który pomyślnie przepracował 200 godzin – m.in. 135 godzin przy pełnym obciążeniu i symulacyjny ekwiwalent 6 tys. km ze średnią prędkością 250 km/h (z przerwami na tankowanie).

(Testy tłoku – fot. Mahle)

LMF, czyli SLM

Technologia LMF, jak ją określa Trumpf, wykorzystywana do produkcji nowych tłoków Porsche, to odpowiednik Selective Laser Melting, czyli selektywnego stapiania wiązką metali – SLM opisała szczegółowo w naszym serwisie Kinga Skrzek. Grubość pojedynczej warstwy w Selective Laser Melting to 0,1 mm, co zapewnia powtarzalność drukowanych elementów nawet przy bardzo złożonej geometrii. Tę technologię najczęściej stosują firmy z branży lotniczej, a także centra serwisowe drukujące narzędzia lub części zamienne. SLM, obok Laser-directed Energy Deposition, wykorzystali również badacze pracujący nad reaktorem jądrowym drukowanym w 3D.

5G 6G Agile AI AR Automatyzacja Big data Blockchain Cloud computing Cyberbezpieczeństwo Digital twin DIH Dojrzałość cyfrowa Drony Druk 3D Edge computing Egzoszkielety Energetyka Fabryka przyszłości Finansowanie Fotowoltaika GOZ Human augmentation ICT IIoT Konkursy Koronawirus Logistyka ML Motoryzacja MŚP NCBR PPP Pracownicy 4.0 Prawo Przemysł 4.0 R&D Roboty Startupy VR Wodór