SLM Solutions汽车行业的金属3D打印解决方案

来源：SLM Solutions

SLM Solutions回顾了多年来为汽车行业提供3D打印解决方案的经验：怎样才能成功打印出汽车零件?其主要的用途是什么?金属增材制造技术正在加速汽车行业的工业发展，同时也提供了许多技术优势。一方面，扩展按需生产，建立从本地到本地的供应链已成为可能，此举能够更快地将产品推向市场并大幅降低成本。另一方面，增材制造可以改善零部件的性能及功能。

选区激光熔化技术(SLM)从根本上缩短了原型制造与批量化生产间的差距。作为金属增材制造领导者兼合作伙伴的SLMSolutions回顾了多年在汽车行业3D打印解决方案方面的经验：怎样才能成功打印出汽车零件?其主要的用途是什么?

△SLM®500设备

卓越性能的设备与材料
为了成功地实现零部件打印，我们首先需要拥有卓越性能且稳定可靠的设备。SLM Solutions的SLM®500尤其适用于汽车行业的批量化生产，作为市场上的第一个四激光系统，该设备非常适合大型金属零件的高效率、低成本生产。多激光搭接策略使得设备最多可配置4个700W激光器，确保最高的生产效率。搭配可交替使用的成型缸，可以尽可能地减少设备的停机时间，从而最大限度地提高生产力和零部件的单位成本。

选择正确的金属粉末同样重要。SLM Solutions提供各种合金粉末，例如铝合金、镍合金和钛合金，它们非常适合汽车行业的要求。此外，根据客户的不同需求，SLM Solutions还将与客户一起开发新的材料和参数。

△ SLM® NXG XII 600

SLM Solutions的另一个创新是NXG XII 600设备。该设备配备了12台可搭接的1KW激光器和600x600x600mm的成型空间，这台设备无论是在生产率、成型尺寸、可靠性和安全性方面均树立了新的里程碑，为未来的制造铺平了道路。通过可缩放变焦的光斑、双向铺粉系统、激光工作量平衡系统和优化的风场，生产率将得到进一步的提高。同时，封闭的成型环境则最大限度地保障了操作人员的安全。

保时捷已切身体验了NXG XII 600的强大生产力。关于增材制造，保时捷高级动力总成工程部则更加注重大型动力总成的应用，如使用增材制造生产的电动发动机罩、缸体以及缸盖等。保时捷通过创新的AM设计完成了一款概念款的电动发动机罩开发，并通过SLM Solutions的最新设备NXG XII 600实现了整体打印。针对这个零件，保时捷制定了严苛的要求：需要承载800伏特的永磁电机并稳定输出高达205千瓦（280马力）的工作电压。同时，下游的两级变速器需要集成到同一个发动机罩下，并为驱动车轮提供高达2100牛米的扭矩。整个电动发动机外壳采用高度集成的方式设计，最终将应用于一款跑车的前轴上。

增材制造的所有优点都在这个发动机罩上得到了体现，网格结构拓扑优化实现了减重，冷却流道也实现了功能集成，同时还省去了零部件的装配时间，且相比传统工艺生产的零件而言，该发动机罩的硬度也得到了提升，零件质量得到了提高。

△保时捷电动发动机罩

   NXG XII 600打印，成型时间仅21小时

为了实现高质量金属增材制造产品的批量化生产，我们需要协调整个工序链。仅拥有性能优异、稳定可靠的设备是不够的，为了充分发挥增材制造工艺的所有优势，首先，我们需要对零部件进行重新设计或开发，诸如是否可以增加内部冷却流道，是否可以将多个零件进行集成实现一体化生产。SLM Solutions将在工序链的每一个阶段为客户提供专业的技术支持，分享我们的知识及经验，以确保客户能够最大程度地使用SLM®技术。

在成功打印后，零部件的后处理工作同样重要。我们需要将零部件从成型基板上分离，并去除支撑结构。如果零部件有特殊的功能要求，则可以进行相应的数控加工或热处理等工艺。

汽车行业的主要应用
其中一个关键的应用是取代模具铸件，例如铝合金支架。SLM®技术能够生产带有内部冷却流道的铝合金发动机支架，安装在电机泵上则可以实现隔热并提升冷却效率的功能。相比于传统的制造方式，如今，生产复杂零部件所需的成本和时间都要短得多。

△ 布加迪隔热发动机盖

   SLM®280打印，成型时间20小时25分钟（6个）

此外，制动卡钳也是汽车行业中一项常见的应用。使用增材制造技术生产的制动卡钳不仅实现了轻量化，且得益于出色的零部件性能，在高温、高压的承载能力上同样优于传统工艺所生产的制动卡钳，能够更好地满足汽车行业的严格要求。

△布加迪制动卡钳

   SLM®500打印，成型时间45小时25分钟

△布加迪制动卡钳性能测试视频

在电机外壳方面，新的设计能够将随形冷却流道与电机外壳进行集成，这对于电动发动机是极为重要的。通过SLM®技术生产的一体化铝合金零部件更为坚固，既提升了整体的连接强度，同时也带来了出色的冷却性能。

△Lions赛车队电动发动机罩

   SLM®280打印，成型时间20小时1分钟（4个）

基于金属增材制造对汽车行业发展的影响，SLM®技术甚至可以改变汽车的整体结构。现在，越来越多的增材制造零部件也已成功地应用于批量化生产的汽车上。

△第一辆使用3D打印生产的汽车——BLADE

   由Divergent 3D开发，使用SLM®500打印

△ Divergent 3D使用增材制造技术生产定制化跑车