3D打印技術(shù)用于發(fā)動機生產(chǎn)，探秘寶馬S58背后的故事

       寶馬（BMW）推出了全新發(fā)動機BMW S58，S58 發(fā)動機將取代S55 發(fā)動機安裝于寶馬M車型中。2013年，寶馬推出的S55發(fā)動機，這款六缸發(fā)動機為寶馬M3轎車和M4雙門轎跑車提供動力，作為S55的“繼任者”，S58 將延續(xù)S55 的優(yōu)勢，并在技術(shù)和性能方面有所提升。BMW S58將被安裝于寶馬緊湊SUV及其轎跑版本寶馬X3 M和X4 M 車型中以及下一代M3 和M4 車型中。

     為了滿足輕量化以及熱管理性能的需求，寶馬采用了3D打印技術(shù)來制造S58發(fā)動機缸蓋的鑄造砂芯。

圖片來源：BMW

 實現(xiàn)集成冷卻通道的復雜缸蓋結(jié)構(gòu)

      S58發(fā)動機的基礎(chǔ)是寶馬最新的模塊化架構(gòu)，和S55一樣使用并聯(lián)雙渦輪增壓設(shè)計，分別為1-3缸和4-6缸提供壓縮空氣。(寶馬S58發(fā)動機視頻)

圖片來源：BMW

       S58發(fā)動機的渦輪壓氣機和冷卻管路都經(jīng)過重新設(shè)計，升級的壓縮機和由低溫回路提供的間接中冷器，進一步增強了S58發(fā)動機的功率輸出。 流量優(yōu)化的進氣系統(tǒng)可減少壓力損失，而電子控制的泄壓閥（可快速關(guān)閉）可提高響應性，開度更大的泄壓閥也提高了催化轉(zhuǎn)化器的效率。該發(fā)動機還集成了三個散熱器，以及獨立的發(fā)動機機油冷卻器、獨立的變速器油冷卻器。

圖片來源：BMW

     在性能方面，面向普通版車型的“入門級”S58 功率達353kW（480PS），最大扭矩區(qū)間為2600rpm~5600rpm；面向Competition 版本車型的S58發(fā)動機，功率高達375kW，最大扭矩區(qū)間為2600rpm~5950rpm?！叭腴T級”S58 發(fā)動機比目前在M3 CS和M4 CS型號安裝的發(fā)動機更強大。

      為了提高發(fā)動機性能，并且使這款發(fā)動機具有人們對寶馬運動型發(fā)動機所期望的提速“快感，寶馬工程師在設(shè)計S58發(fā)動機時力圖做到輕量化。根據(jù)寶馬，S58缸蓋鑄造砂芯是采用3D打印技術(shù)制造的。根據(jù)3D科學谷的觀察，3D打印技術(shù)不僅使寶馬工程師能夠?qū)崿F(xiàn)氣缸蓋的最小重量，還能夠制造出集成冷卻通道的復雜缸蓋結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化其熱管理性能。

 Review

       談起3D打印在汽車領(lǐng)域的應用，我們通常容易忽略3D打印技術(shù)與鑄造的結(jié)合在汽車領(lǐng)域的應用，其實，汽車是鑄造最大的應用市場，而3D打印與鑄造的結(jié)合可以說是具有產(chǎn)品設(shè)計的源頭上顛覆產(chǎn)品設(shè)計的潛力。

      談起3D打印與鑄造在汽車領(lǐng)域的應用，還需要從理解3D打印的優(yōu)勢來著眼，3D打印有兩大特點：1是無模化，對應的優(yōu)勢是作為研發(fā)試制階段的捷徑，加速迭代過程，減少研發(fā)成本；2是對產(chǎn)品的復雜性成本不敏感，對應的優(yōu)勢是適合創(chuàng)新顛覆產(chǎn)品的設(shè)計，使得產(chǎn)品設(shè)計以功能實現(xiàn)為主導。

      國內(nèi)鑄造業(yè)存在的普遍誤區(qū)是，僅僅發(fā)揮了3D打印的第一個優(yōu)勢，將3D打印砂?；蛘?D打印PMMA熔模用于產(chǎn)品的試制開發(fā)階段，也就是說加工的還是傳統(tǒng)設(shè)計的產(chǎn)品，而沒有將3D打印從源頭上用于創(chuàng)新產(chǎn)品的設(shè)計。3D打印的最大優(yōu)勢是用來制造那些傳統(tǒng)方式實現(xiàn)不了的設(shè)計，包括薄壁，復雜的形狀這樣的設(shè)計，用在汽車領(lǐng)域來說，可以通過3D打印經(jīng)過特殊設(shè)計的冷卻系統(tǒng)（這樣的設(shè)計通過傳統(tǒng)制造工藝無法制造出來），從而實現(xiàn)產(chǎn)品更高的性能。

       隨著3D打印與鑄造的結(jié)合，鑄造作為產(chǎn)品“誕生”的“源頭”，其決定產(chǎn)品核心競爭力的價值將顯現(xiàn)，這個行業(yè)不再被誤讀為“傻大笨粗”，而是成為企業(yè)發(fā)展核心競爭力的體現(xiàn)，因為3D打印可以從源頭決定一個產(chǎn)品的創(chuàng)新程度，很多大型企業(yè)將改變將鑄造外包給鑄造廠的模式，而是將鑄造將作為核心關(guān)鍵的一環(huán)納入到企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)運營中，這個過程中或?qū)l(fā)生鑄造廠被并購的現(xiàn)象。

        這一領(lǐng)域的典型案例是，voxeljet-維捷及其合作伙伴通過將粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)應用于規(guī)模生產(chǎn)，從而將增材制造提升到新的水平。根據(jù)3D科學谷的市場觀察，voxeljet-維捷的合作伙伴為德國領(lǐng)先的汽車制造商，通過自動化生產(chǎn)線-VJET X 3D打印復雜的砂模和砂芯，該生產(chǎn)線有望成為世界上首次汽車關(guān)鍵零件生產(chǎn)領(lǐng)域的集成增材制造解決方案，該項目將利用3D打印的砂芯來鑄造關(guān)鍵發(fā)動機部件。與傳統(tǒng)方法相比，VJET X提高了生產(chǎn)靈活性，并允許高速制造具有更為復雜幾何形狀的砂型模具，從而提高最終產(chǎn)品的性能，并通過產(chǎn)品性能的提高來提高產(chǎn)品生命周期效益。

       在交鑰匙項目方面，拿電機殼體的3D打印與鑄造來說，據(jù)中國3D打印網(wǎng)了解，目前在國內(nèi)，瑞士大昌華嘉-DKSH可以在最短時間（傳統(tǒng)模具技術(shù)1/10時間）為用戶提供基于3d打印技術(shù)的快速成型模具工藝，幫助用戶建立從研發(fā)到小批量生產(chǎn)電機的鑄件供應。

       轉(zhuǎn)載自3D科學谷，版權(quán)歸原作者所有