世界首個3D列印的新型八活塞整體式制動鉗

近日，布加迪發布了其通過帶有四激光器的選擇性激光熔融3D列印技術所製造的世界首個3D列印的新型八活塞整體式制動鉗。這個制動鉗特點如下：

--新型八活塞整體式制動鉗是世界上第一台由3D印表機生產的制動鉗

--根據布加迪，也是整個汽車行業最大的3D列印製動鉗

--布加迪將鈦金屬的3D列印應用到汽車核心零部件的製造商，這種鈦材料要求非常複雜和具有加工挑戰

--全球創新是布加迪發展部與漢堡Laser Zentrum Nord合作的成果

--這意味著法國超級跑車品牌達到3D列印發展的新里程碑

--布加迪今年將進行3D列印組件的批量試生產

--布加迪這一應用經驗有可能推廣到大眾汽車集團其他應用領域

難加工的鈦合金

3D列印來賦能

迄今為止用於汽車零部件增材製造生產的主要材料是鋁，而布加迪新的制動鉗由鈦製成。布加迪是與德國漢堡的Laser Zentrum Nord合作實現的，Laser Zentrum Nord中心自年初以來成為粉末床激光熔融領域的專家Fraunhofer弗勞恩霍夫研究所的一部分。

值得一提的是，布加迪通過粉末床激光熔融3D列印技術來製造新型八活塞整體式制動鉗並不是僅僅用於原型，布加迪強調了這一創新的示範性作用，以及作為國際汽車行業創新驅動力的作用。3D列印鈦制動鉗應用於批量生產的車輛試驗將於2018年上半年啟動。

全新的3D列印製動鉗是為高檔運動車布加迪凱龍（Bugatti Chiron）而生產的，每個前卡鉗上有8個鈦制活塞，每個後部裝置上有6個鈦活塞，制動鉗的設計採用仿生力學原理，新的設計將重量優化到最小同時具備最大的剛度。

隨著新開發的3D印表機鈦制動鉗，布加迪正在汽車領域向前邁進一步，開創新局面。之前Ti6AI4V這種特殊鈦合金主要用於航空航天工業，例如用於高強度的起落架和機翼部件，或用于飛機和火箭發動機。該材料可以提供比鋁更高的性能，3D列印的鈦合金零部件，其拉伸強度可以達到1250N / mm2。這意味著約125kg的力可以施加到1平方毫米的鈦合金上，而不會使材料破裂。

新的鈦制動鉗，長41厘米，寬21厘米，高13.6厘米，重量只有2.9公斤。與目前使用的重量為4.9公斤的鋁製部件相比，布加迪可以通過使用新的鈦合金部件確保更高的強度，並且使制動卡鉗的重量減輕約40％。

之前想採用鈦合金材料來製造這樣的制動鉗難度是非常大的，由於鈦材料的強度非常高，想像鑄造或鍛造鋁的常規方法那樣獲得這樣的零件技術難度很大。而3D列印打開了生產更加複雜的零件和難加工材料的可行性。

Laser Zentrum Nord董事總經理Claus Emmelmann博士自從今年年初Laser Zentrum Nord併入Fraunhofer研究機構之後，Emmelmann博士同時成為Fraunhofer增材製造生產技術研究所（Fraunhofer IAPT）的負責人。他還是漢堡科技大學激光和系統技術研究所（iLAS）的負責人。Emmelmann博士對他的研究所和布加迪之間的合作感到自豪。他認為汽車製造商對其產品提出如此苛刻的要求推動了金屬3D列印在汽車領域的直接應用。

雖然技術要求高，但是3D列印鈦制卡鉗的開發時間很快。從第一個想法到第一個3D列印組件，只花了大約三個月的時間。布加迪將其基本概念、強度和剛度模擬和計算以及設計圖紙作為一個完整的數據包發送到Laser Zentrum Nord。Laser Zentrum Nord研究所進行了工藝模擬、支撐結構的設計、實際3D列印和零部件的後處理工作。

列印製動鉗總共花費了45個小時，在此期間，鈦粉逐層沉積。在每一層，四個激光器根據路徑將鈦粉熔化成制動鉗的形狀，材料層層冷卻成型，總共的層數是2,213層。在完成最後一層之後，剩餘的未熔化的鈦粉從腔室中被取出，循環並保存，以便在閉合迴路中再次使用。

熱處理是在加熱爐中進行的，制動鉗在工藝過程中暴露於初始溫度700℃，降至100℃，以消除殘餘應力並確保尺寸穩定性。最後，支撐結構被移除並且組件與托盤分離。

表面處理是結合了機械、物理和化學過程，不僅大大地改善了其疲勞強度，還提高了車輛形式操作中零部件的長期耐久性。

最後，功能表面（如活塞接觸表面或螺紋）的幾何槽形是在五軸銑床中加工完成，而這又需要11個小時才能完成工作。

此外，3D列印鈦制動鉗只是布加迪目前研發工作的一個例子，布加迪還3D列印了一個63厘米長的輕質鋁製擋風玻璃刮水板。該板僅重0.4公斤，是傳統壓鑄輕量鋁板重量的一半，而且不會降低剛性。將激光粉末熔融3D列印技術應用到汽車領域，或許是頂級車的正在進行時。

廣告

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！