Крупнейший в мире компонент для 3D-печати, выполненный из титана, который когда-либо тестировался на одном из самых мощных тормозных тестеров на рынке. Вот как это выглядит, когда Bugatti готовит свой первый титановый суппорт с печатью для серийного производства:
Самые большие тормозные суппорты в серийном автомобиле
Bugatti использует самые мощные в мире тормоза в новом Chiron. Тормозные суппорты были полностью переработаны для этого. Они состоят из высокопрочного алюминиевого сплава и выкованы из блока. С восемью титановыми поршнями на передних тормозных суппортах и шестью на задних, это самые большие тормозные суппорты, используемые в настоящее время в серийном автомобиле. Тормозной суппорт Chiron изготовлен с использованием принципов бионики, основанных на природе. С новой архитектурой был достигнут минимальный вес суппорта с максимальной структурной жесткостью. Вдохновение для дизайна и функционирования тормозов пришло от гонок.
Картинная галерея
Картинная галерея с 6 картинками
Новый титановый суппорт экономит 40 процентов веса
С недавно разработанным титановым тормозным суппортом для 3D-печати Bugatti делает еще один шаг вперед и открывает новые горизонты. Титан в основном используется в качестве сплава под научным названием Ti6AI4V в аэрокосмической промышленности, например, в случае компонентов с высокой нагрузкой, таких как подвески шасси или крыльев летательных аппаратов или в области двигателей самолетов и ракет. Материал намного мощнее алюминия. Например, его прочность на растяжение в качестве компонента 3D-печати составляет 1250 Н / мм2, что означает, что вы можете вытянуть квадратный миллиметр этого титанового сплава с чуть более 125 кг без разрывания материала. Новый суппорт из титана имеет длину 41 см, ширину 21 см, высоту 13,6 см и вес всего 2,9 кг. По сравнению с используемым в настоящее время алюминиевым компонентом,Таким образом, Bugatti, который весит 4,9 кг, может сэкономить более 40 процентов веса, используя новый тормозной суппорт в автомобиле, в то же время будучи еще более эластичным.
Решение: система селективного плавления лазерного луча в Laser Zentrum Nord
Однако до сих пор этому противодействовал тот факт, что чрезвычайно высокая прочность титана делает его очень трудным, а на практике часто даже невозможно отфрезеровать или выковать такой компонент из блока и обработать его соответствующим образом, как это обычно происходит с алюминием. Чрезвычайно мощный 3D-принтер теперь решает эту проблему, а также открывает возможность производить гораздо более сложные и, следовательно, значительно более жесткие и прочные конструкции, чем это было бы возможно при любом обычном производственном процессе. Франк Гётцке, руководитель отдела новых технологий в техническом развитии Bugatti Automobiles SAS, нашел эту так называемую систему селективного плавления лазерного луча в Гамбурге, в Laser Zentrum Nord. «Лазер Zentrum Nord» является одним из многих научных учрежденийс которыми мы наладили очень хорошее сотрудничество на протяжении многих лет », - объясняет Гётцке. «Там уже есть много других проектов, в основном, с аэрокосмической промышленностью, обширными ноу-хау, особенно в области обработки титана, а также зрелых технологий». В последние годы ученые Гамбурга занимались производством на национальном и международном уровнях. получить признанные награды за инновации за работу с промышленностью.«За последние годы ученые-производители Гамбурга получили ряд наград в области инноваций за свою работу в промышленности.«За последние годы ученые-производители Гамбурга получили ряд наград в области инноваций за свою работу в промышленности.
Всего три месяца: от идеи до первого печатного компонента
«Сотрудничество с Bugatti является для нас важным проектом маяка», - говорит профессор, доктор технических наук. Клаус Эммельманн, бывший управляющий директор Laser Zentrum Nord GmbH и с момента основания центра Институтом аддитивных технологий Фраунгофера (Fraunhofer-IAPT) в исследовательском объединении Fraunhofer-Gesellschaft, его директором. Он также является руководителем Института лазерных и системных технологий в Университете Гамбурга (ИЛАС). Эммельманн гордится сотрудничеством между его институтом и Бугатти: «Когда Бугатти говорил с нами, нас сразу зацепили. Я не знаю ни одной автомобильной марки, которая предъявляла бы столь высокие требования к своей продукции. Мы с радостью приняли этот вызов.
Время разработки титанового суппорта с 3D-печатью было довольно коротким: от первой идеи до первого печатного элемента потребовалось всего три месяца. Базовая концепция, моделирование и расчеты прочности и жесткости, а также конструкция были получены от Bugatti до Laser Zentrum Nord в виде готового набора данных. Затем имело место моделирование процесса, конструирование так называемых опорных конструкций, фактическое давление и термическая обработка компонента. Окончательная обработка снова была проведена Bugatti.
45 часов для тормозного суппорта
Специальный 3D-принтер в Laser Zentrum Nord, крупнейшей в мире системе, пригодной для титана, в начале проекта имеет четыре лазера мощностью 400 Вт каждый.
Всего на печать тормозного суппорта уходит 45 часов. В течение этого времени порошок титана наносится слой за слоем. С каждым слоем четыре лазера плавят порошок титана в соответствии с заданной формой суппорта тормоза. Материал немедленно остывает, и суппорт принимает форму. Всего требуется 2213 смен. После завершения последнего слоя оставшийся нерасплавленный порошок титана удаляется из строительной камеры, очищается и хранится для повторного использования в закрытом процессе. Остается только тормозной суппорт, включая опорную конструкцию, которая поддерживает компонент в форме, пока он не подвергнется стабилизирующей термообработке и, таким образом, не достигнет своей окончательной прочности.
Для этого тормозной суппорт помещают в печь, где он подвергается воздействию температур от 700 до 100 градусов Цельсия в течение десяти часов, чтобы устранить остаточные напряжения компонентов и обеспечить точность размеров. Опорные конструкции затем удаляются, а компонент отделяется от строительной доски. На следующем этапе производства поверхности сглаживаются с помощью комбинированного механико-физико-химического процесса, который резко повышает усталостную прочность, то есть долговременную долговечность компонента при последующей эксплуатации транспортного средства. Наконец, обрабатываются контуры всех функциональных поверхностей, например, поршневых камер или резьбы. Это делается на так называемом 5-осевом фрезерном станке, который занимает еще одиннадцать часов.
Лего
Полноразмерный Bugatti Chiron - построен из Lego
Первые попытки использования серии начались
В результате получается филигранный компонент с толщиной стенки материала от одного до четырех миллиметров. «Это был очень волнующий момент для наших команд - вытащить наш первый титановый суппорт из 3D-принтера», - вспоминает Фрэнк Гётцке. «Это самый крупный функционально изготовленный компонент из титана с точки зрения объема. Все удивляются тому, как легко снять компонент, несмотря на его огромные размеры. Это технически чрезвычайно впечатляющий компонент, и он также имеет прекрасную эстетику ».
Первые попытки серийного производства, для которых в настоящее время нет даты, начнутся в первой половине этого года. Тогда время производства, особенно в последующей обработке, может быть значительно сокращено, обещает инженер.
Гётцке и его команда представляют результаты своей работы группе и ее брендам. «Bugatti является лидером в разработке 3D-печати в Volkswagen Group», - подчеркивает Гётцке. «Каждый может и должен извлечь выгоду из наших проектов. Это также задача Bugatti как групповой лаборатории прикладных высоких технологий ».
Тормозной суппорт для 3D-печати из титана является лишь одним из примеров текущих исследований и разработок Bugatti. «Мы разработали не только самый большой в мире компонент с добавками, изготовленный из титана, но и самый длинный компонент в мире, который когда-либо частично печатался в 3D из алюминия», - объясняет Гётцке и гордо вынимает из шкафа стеклоочиститель длиной 63 см., При весе 0,4 кг это только половина веса обычной легкой алюминиевой литой плиты и такой же жесткости. Но это другая история. (Ага)