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弗劳恩霍夫研究人员为菲亚特-克莱斯勒跑车开发3D打印悬架部件

来自美国的研究人员弗劳恩霍夫添加剂制造技术研究所(IAPT)曾与来自美国的工程师合作菲亚特克莱斯勒汽车公司(FCA)为其一辆跑车开发3D打印悬架部件。

通过使用添加剂制造,联合团队能够将车辆的制动卡钳集成到车轮托架中,同时使其重量减轻36%,抗疲劳能力更强。考虑到减少制动系统的组成部分可以降低相关成本和交付周期,这可能是FCA集团向车辆部件的串行3D打印迈出的第一步。

“与我们的创新合作伙伴Fraunhofer IAPT一起,我们正在削减关键车辆部件的成本和生产努力,”FCA高级工艺主管Carlo Carcioffi表示。“知识转移将帮助我们提高整个集团在集成设计、材料和工艺技术领域的附加制造能力。”

通过将该系统的车轮托架与制动卡钳集成,该团队能够减轻其重量并提高其疲劳强度。图像通过IMT。
通过将该系统的车轮托架和制动卡钳相结合,该团队能够减轻其整体重量并增加其强度。通过IAPT获取图像。

弗劳恩霍夫菲亚特克莱斯勒研究项目

工程师们开始了他们的研究,他们的目标是3D打印和优化一辆未指定FCA跑车的整个最终用途悬架系统。尽管两个小组都没有透露他们一直在研究的车型,但它可能是FCA集团产品组合中几个历史性超级跑车品牌之一,包括玛莎拉蒂,兰西亚,阿尔法罗密欧.

目前,该悬架系统由12个独立部件组成,包括车轮托架、制动卡钳、液压系统和隔热板。在使用螺钉、密封件和垫圈组装这些零件之前,单独制造这些零件目前是一个复杂、耗时且昂贵的过程。

因此,联合小组试图通过将其功能浓缩成一个单一单元来减少生产零件所涉及的步骤数量。正如IAPT设计工程师Yanik Senkel解释的那样,开发3D打印悬架系统以满足FCA的高要求被证明是一项具有挑战性的任务。

“我们与FCA设计团队一起,对整个车轮悬架进行了彻底的重新思考,”Senkel解释道,“以实现一个整体式仿生结构,该结构至少同样实现了前一个总成的所有功能,吸收了所有的力,重量得到了优化,并且可以额外生产。”

IDAM项目的合作伙伴。由宝马集团协调
弗劳恩霍夫以前开发过添加剂汽车零件,其ILT部门正在与宝马合作,作为其IDAM项目的一部分。照片通过宝马集团。

FCA的附加跑车雄心

通过拓扑优化,工程团队开发了一个原型系统,将传统零件的12个组件组合成一个整合单元。由此产生的仿生增强设计重量比原设计轻36%,并且由于其更坚固的结构,具有增强的疲劳强度。

由于该部件的抗冲击性能,该团队还推测,它在噪音、振动和不平顺性(NVH)方面的性能将优于原车,NVH是豪华跑车体验的重要组成部分。更重要的是,通过解决当前悬架的弱点,工程师们相信其附加部件可以使用更长的时间,减少维修带来的不便。

根据Fraunhofer的Ruben Meuth的说法,尽管增强型组件具有明显的最终用途优势,但该项目的主要目标是推进工艺的生产方面。

“总体重点是通过显著提高生产速度来降低制造成本,”Meuth解释道。“这一创新项目是工业界和研究界合作的一个很好的例子,它展示了如何将AM应用于豪华车和跑车的批量生产。”

除了“世界上第一个”3D打印车轮托架,工程师们还参加了进一步的联合研讨会,看到他们重新开发了几个额外的轻质部件。在他们的研究中,该团队还涉及材料、加工和质量保证,他们目前正在研究应用添加剂技术也可能有益的其他领域。

Carcioffi总结道:“该组件展示了未来汽车添加剂制造的潜力,除此之外,它还是一款真正引人注目的产品。”。“该项目表明,通过附加制造,我们可以完全重新思考汽车的许多领域,并为未来的创新奠定基础。”

从加性创新中获得绩效

近年来,汽车制造商以各种方式使用3D打印,从宝马IDAM自动化项目添加到一次性添加剂组分。

跑车制造商保时捷例如,曾与特朗普马勒3D打印引擎活塞为了它的911超级跑车。将冷却管集成到零件的“顶部”使其重量减轻10%,并为汽车提供额外的30马力。

此外,添加剂制造咨询公司和Scalmalloy生产商APWORKS3D打印了一张照片吗钛排气尾管最新布加迪凯龙。通过制造具有非常薄壁的排气尾管,工程师们能够切割重量增加50公斤,增加汽车的整体下压力。

汽车启动青格更进一步,甚至正在使用3D打印来制作承重结构构件为即将推出的21C超级跑车。合作SLM解决方案,Czinger正在开发一种专门为高性能车辆打印合适零件而设计的机器。

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特色图片显示了IAPT和FCA的3D打印车轮托架。通过IAPT获取图像。