У Porsche виготовили корпус електроприводу за допомогою 3D-друку

Німецький виробник спортивних автомобілів виготовив корпус для електроприводу з використанням тривимірного друку. Він має більшу жорсткість і приблизно на 10% легше від традиційного литого компонента.

Вперше компанія Porsche виготовила цілий корпус електроприводу з використанням 3D-друку. Мотор-редуктор, виготовлений за технологією адитивного лазерного плавлення, з легкістю пройшов усі випробування на навантаження і якість. Корпус з легкого металу важить менше, ніж литий компонент, і знижує загальну вагу приводу приблизно на 10%. Завдяки спеціальним конструкціям, які можливі тільки при тривимірному друці, жорсткість на сильно навантажених ділянках збільшилася вдвічі.
Ще однією перевагою адитивного виробництва — є можливість інтеграції безлічі функцій та компонентів, що значно знижує трудовитрати на складання та покращує якість компонентів.
3D-друк відкриває нові можливості як у розробці, так і у виробництві малотиражних компонентів. У Porsche просувають використання адитивного виробництва для оптимізації високонавантажених компонентів. Кілька місяців тому нові типи друкованих поршнів зі спеціальною конструкцією пройшли випробування в 700-сильному суперкарі Porsche 911 GT2 RS. Корпус, розроблений для повного електричного приводу, також відповідає високим стандартам якості. Подальша двоступенева передача інтегрована у той же корпус, що й електродвигун. Цей високо інтегрований підхід призначений для використання на передній осі спортивного автомобіля.

Дизайн будь-якої геометрії
Проєктні дані можна завантажувати в принтер безпосередньо з комп'ютера, без будь-яких проміжних етапів, таких як виготовлення інструментів. Після цього компоненти створюються пошарово з порошкоподібного алюмінієвого сплаву. Це робить можливим створення конструкцій, наприклад, корпусів з вбудованими охолоджувальними каналами практично будь-якої геометрії. Кожен шар сплавляється сам по собі та з попереднім шаром. Для цього існує безліч різних технологій. Корпус приводу був створений з використанням так званого лазерного процесу плавлення металу із високочистого металевого порошку (LMF). При цьому лазерний промінь нагріває поверхню порошку відповідно до контуру деталі й плавить її.
Оптимізація електропривода почалася з конструктивної інтеграції підшипників, теплообмінника і подачі масла. Потім йшло комп'ютерне визначення навантажень і інтерфейсів і, як результат, визначення траєкторії навантажень. Наступним кроком у віртуальній методології розробки була оптимізація навантаження шляхом інтеграції, так званих ґратчастих конструкцій. Ці "ґратчасті" структури змодельовані на основі зразків, що зустрічаються у природі, наприклад, структури кісток або рослин.
Однак додаткові можливості 3D-друку також пов'язані з особливими вимогами до дизайну. Наприклад, інженери повинні враховувати, що деталі створюються шар за шаром шляхом плавлення. Якщо це призводить до великих звисів в геометрії, то опорні елементи — наприклад, ребра — швидше за все, доведеться планувати всередині. Тому на етапі проєктування важливо враховувати напрямок, в якому буде побудований корпус. Завдяки сучасним технологіям друк першого прототипу корпусу зайняв декілька днів.

Підвищена жорсткість
Попри те, що товщина стінок всього 1.5 міліметра, жорсткість між електричною машиною і редуктором збільшилася на 100 відсотків завдяки ґратчастим конструкціям. Така структура знижує вібрацію тонких стінок корпусу і тим самим значно покращує акустику всього приводу. Внаслідок інтеграції компонентів привід став більш компактним, покращилася його конфігурація і значно скоротився обсяг монтажних робіт. Крім цього, ще однією перевагою стала інтеграція редукторного теплообмінника з оптимізованої теплопередачою, що значно покращує охолодження всього приводу. У Porsche впевнені, що це є основною передумовою для подальшого підвищення загальної продуктивності.