Gotowe do druku
Tłoki są jednymi z najbardziej obciążonych elementów silnika. Porsche wyprodukowało pierwsze egzemplarze z wykorzystaniem druku 3D – i to od razu do potężnej jednostki napędowej najsilniejszej jedenastki.
Ilustracja: Design Hoch Drei
Dla pierwszych tłoków wyprodukowanych z wykorzystaniem druku 3D Porsche wybrało sześciocylindrowy silnik biturbo Porsche 911 GT2 RS o mocy 515 kW (700 KM) – wymagający projekt badawczy. Dlaczego akurat ten model? Bo jeśli komponenty sprawdzą się w najsilniejszym samochodzie Porsche klasy GT, to wytrzymają w każdym innym.
Decydującą zaletą druku 3D jest większa w porównaniu z kuciem czy odlewaniem swoboda projektowania. Metoda ta umożliwia produkowanie części o niemal dowolnej geometrii bez konieczności wcześniejszego przygotowywania narzędzi czy form. Dane konstrukcyjne przesyłane są bezpośrednio do drukarki, która nie ma takich ograniczeń jak obrabiarka. Dzięki temu inżynierowie Porsche mogli zintegrować w denku tłoka zamknięty kanał chłodzący, co przy użyciu konwencjonalnych metod byłoby niewykonalne. Filigranowy kanał redukuje obciążenie termiczne pierścieni o 20 stopni. Udało się również zwiększyć sztywność i o 10 procent zredukować masę w porównaniu do komponentów wyprodukowanych konwencjonalnie. Takie tłoki umożliwiają zatem wyższą prędkość obrotową silnika przy zoptymalizowanym spalaniu. Efekt: nawet o 30 KM więcej mocy przy wyższej wydajności.
W produkcji tłoków wykorzystywana jest metoda Laser Metal Fusion (LMF). W procesie tym komponenty powstają z nakładanego warstwa po warstwie sproszkowanego metalu – w tym przypadku specjalnego stopu aluminium. Tzw. recoater nanosi w komorze procesowej kolejne warstwy proszku z zasobnika, a jego nadmiar trafia do zbiornika przesypowego. Następnie laser stapia proszek odpowiednio do konturu detalu w jednolitą powłokę i łączy ją z już stopionymi warstwami pod spodem. W kolejnym etapie cylindryczna komora wytwarzania obniża się, a recoater ponownie nanosi proszek. W ten sposób z proszku sukcesywnie powstaje tłok.
W trakcie rygorystycznej kontroli jakości wydrukowane tłoki poddano 200-godzinnym testom ciągłym na stanowisku badawczym silników. Jest to kamień milowy, który Porsche osiągnęło w ścisłej współpracy ze swoimi partnerami: firmami Mahle i Trumpf. Nad walidacją jakości czuwał producent sprzętu optycznego, firma Zeiss.
Porsche już od jakiegoś czasu z powodzeniem stosuje produkcję addytywną w innych obszarach. Przykładowo druk 3D wykorzystano do produkcji dopasowanego do ciała fotela kubełkowego w modelach 911 i 718, a także do produkcji części zamiennych do pojazdów – zarówno klasycznych, jak i wyścigowych.
