马勒首次使用3D打印技术生产高性能铝活塞

• 增材制造:与保时捷和Trumpf的联合项目产生了世界上第一个3D打印活塞
• 保时捷911 GT2 RS的成功测试:在最恶劣的条件下，在测试台上进行了200小时的耐力测试
• 3D打印活塞提高了700马力驱动单元的性能和效率
• 马勒还专门开发其在3D打印应用于替代驱动器领域的专业知识

马勒企业研究和高级工程主管马丁·伯杰博士表示:“该项目的结果证实了3D打印的巨大潜力，并展示了马勒在高性能小型有限运行以及原型设计和售后市场方面的特殊能力。”

保时捷项目经理Frank Ickinger评论道:“感谢所有相关人员的密切合作，我们能够在我们的顶级高性能跑车保时捷911 GT2 RS上展示增材制造的潜力，从而为其在未来驾驶中的应用扫清了道路。在技术方面，这对我们来说是一个新篇章的开始，它为设计和生产打开了全新的可能性。”Trumpf的项目经理Steffen Rübling也看到了3D打印在未来制造工艺中的巨大机遇。“该项目说明了3D打印如何被用于进一步改善已经被几十年的开发耗尽了性能潜力的组件。这将使航空航天和能源等许多其他行业受益。”

仿生设计降低活塞重量，提高发动机最大转速

新工艺提供了实现所谓仿生设计的选择。这种方法模仿了人体骨骼等自然结构，只在负载区域添加材料，活塞的结构适应负载。它节省了材料，并有可能使3D打印活塞比传统制造的活塞轻20%，同时提高刚性。

此外，马勒的开发人员还在活塞环附近引入了一个位置最佳、形状特殊的冷却廊。这一设计基于马勒多年的活塞热加工经验，只有使用3D打印才能实现。冷却廊降低了所谓的顶部(活塞的一个特别受压力的部分)的温度负荷，从而优化了燃烧，为更高的发动机最大转速铺平了道路。

新的生产工艺基于马勒开发的一种特殊铝合金，该铝合金在铸造活塞方面有着悠久的成功应用历史。合金被雾化成细粉末，然后在被称为激光金属熔合(LMF)的过程中打印出来。激光束将粉末熔化到所需的层厚，然后在顶部涂上一层新的粉末，从而一次建立一层活塞。使用这种方法，3D打印专家通快在大约12小时内生产出大约1200层的活塞坯料。

“这个项目涉及多个挑战。从活塞的设计，到材料的规格，再到适当的打印参数的开发，我们必须进行许多细微的调整，以达到最佳效果，”马勒高级工程产品设计主管Volker Schall解释道。“我们现在不仅掌握了技术方面的知识，还可以评估如何将这种方法嵌入到现有的制造工艺中。”

经过严格的试车，质量得到了保证

然后，活塞坯料在马勒完成，测量和测试，必须满足与常规制造零件相同的严格标准。特别要注意的是活塞的中心区域-称为裙柱-和它与阀杆连接的点-销孔。这些区域将进行裙摆脉动和撕裂测试;因此，马勒的工程师可以模拟未来运行过程中会发生的负载。

除了切开活塞进行分析外，项目合作伙伴蔡司还使用CT扫描、3D扫描和显微镜等程序进行了大量的无损测试。结果表明，印刷活塞达到了与常规制造活塞相同的高质量标准。在实际测试中，保时捷911 GT2 RS的发动机上安装了6个活塞，驱动单元在测试台上最艰苦的条件下成功完成了200小时的耐力测试。这包括以250公里/小时的平均速度行驶约6000公里(包括加油站)，满载行驶约135小时。测试运行还包括25小时的汽车负载，即模拟车辆超限模式。

额外收费空气冷却器，甚至更大的效率

进一步证明3D打印的优势是由额外的充电空气冷却器，再次开发作为与保时捷和Trumpf联合项目的一部分。由于3D打印技术的应用，这个额外的组件隐藏在涡轮和原来的充电空气冷却器之间的空气管道中，受益于一个明显更大的传热表面。这使得流量控制和冷却得到优化，从而产生更冷的进气，提高发动机性能，降低油耗。

马勒正在战略性地扩大其在3D打印领域的能力

马勒将利用3D打印等新生产工艺的潜力，在未来的项目中扩大其在这一领域的能力。更短的开发和生产时间是一个很大的优势。当涉及到电动汽车等新技术时，情况尤其如此，需要具有复杂结构的热管理组件为电动汽车、电机或变速器外壳以及电池系统提供冷却和空调。进一步的例子包括电机外围的优化组件，如空气通道、过滤器外壳和油管理组件。

还确定了在开发小批量和生产停产部件以供应历史车辆的售后市场方面的需要领域。其他有前途的应用领域包括快速原型，即快速构建用于测试的部件，以及逆向工程——从3D扫描中复制部件。

关于马勒

马勒是汽车行业领先的国际发展合作伙伴和供应商，也是未来出行的先驱。该集团的产品组合解决了与动力系统和空调技术相关的所有关键问题，包括内燃机驱动器和电动汽车。2019年，该技术集团的销售额约为120亿欧元，员工超过77,000人，在30多个国家设有160个生产基地。

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