К печати готовы

Поршни относятся к частям двигателя, которые подвергаются наибольшей нагрузке. Компания Porsche изготовила поршни методом 3D-печати и сразу для высокомощного привода самой экспансивной модели 911.

Иллюстрация: Design Hoch Drei


Исследовательский проект с максимальными требованиями: для изготовления первых поршней по технологии 3D-печати Porsche выбрал двигатель с двойным турбонаддувом мощностью 515 кВт (700 л.с.) модели Porsche 911 GT2 RS. Логика такая: если детали выдержат нагрузки в самом мощном в истории Porsche спорткаре GT, то они справятся с этим в любом приводе. 

Решающее преимущество 3D-печати заключается в большей свободе действий по сравнению с технологией изготовления кованых или литых компонентов. Можно создавать детали почти любой геометрической формы без необходимости изготовления вспомогательных инструментов и форм. Данные конструкции вносятся непосредственно в принтер, и ограничения, обусловленные станками, отпадают. Так, стало возможным встроить в нижнюю часть поршня 3D-печати закрытый канал для охлаждения, который нельзя было бы изготовить обычным способом. Ажурная деталь снижает температурную нагрузку на поршневых кольцах на 20 °C. Кроме того, печатные поршни тверже и на 10 % легче аналогов традиционного изготовления. Поэтому они выдерживают более высокую частоту вращения при оптимизированном сгорании. В итоге вполне возможен рост мощности на величину до 30 л.с. при повышенном КПД. 

Для изготовления поршней применяется плавление металлов лазерным лучом (LMF). При этом из флюсовой подушки послойно возникают детали, заполненные в этом случае специальным алюминиевым сплавом. В рабочей камере порошок с покрытием выходит из запасного резервуара по цилиндру, образуя слой. Избыток порошка попадает в перепускной резервуар. Затем лазерный пучок в соответствии с контурами детали нагревает поверхность порошка, плавит его до образования прочного металлического слоя и связывает его с уже наплавленными ниже слоями. Затем цилиндр опускается, и наносится новый слой. Так постепенно из порошка образуются поршни. 

При жестком контроле качества поршни 3D-печати выдержали на стенде 200 часов беспрерывной работы. Этот знаменательный результат достигнут Porsche в тесном сотрудничестве с партнерскими фирмами Mahle и Trumpf и качественно упрочен с помощью специализи­рующейся в области оптики компании Zeiss. 

Porsche уже успешно применяет аддитивные технологии и в других областях. Это касается 3D-печати ковшеобразных сидений для модельных рядов 911 и 718, запасных частей для классических автомобилей и в автоспорте.

Heike Hientzsch
Heike Hientzsch