3D打印技術(shù)用于發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)，探秘寶馬S58背后的故事

魔猴君  行業(yè)資訊   2103天前

寶馬（BMW）推出了全新引擎BMW S58，S58 引擎將取代S55 引擎安裝于寶馬M車(chē)型中。2013年，寶馬推出的S55引擎，這款六缸引擎為寶馬M3轎車(chē)和M4雙門(mén)轎跑車(chē)提供動(dòng)力，作為S55的“繼任者”，S58 將延續(xù)S55 的優(yōu)勢(shì)，并在技術(shù)和性能方面有所提高。BMW S58將被安裝于寶馬緊湊SUV及其轎跑版本寶馬X3 M和X4 M 車(chē)型中以及下一代M3 和M4 車(chē)型中。

為了滿足輕量化以及熱管理性能的需求，寶馬采用了3D打印技術(shù)來(lái)制造S58引擎缸蓋的鑄造砂芯。

圖片來(lái)源：BMW

S58引擎的基礎(chǔ)是寶馬最新的模塊化架構(gòu)，和S55一樣使用并聯(lián)雙渦輪增壓設(shè)計(jì)，分別為1-3缸和4-6缸提供壓縮空氣。(寶馬S58引擎視頻)

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S58引擎的渦輪壓氣機(jī)和冷卻管路都經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)，升級(jí)的壓縮機(jī)和由低溫回路提供的間接中冷器，進(jìn)一步增強(qiáng)了S58引擎的功率輸出。 流量?jī)?yōu)化的進(jìn)氣系統(tǒng)可減少壓力損失，而電子控制的泄壓閥（可快速關(guān)閉）可提高響應(yīng)性，開(kāi)度更大的泄壓閥也提高了催化轉(zhuǎn)化器的效率。該引擎還集成了三個(gè)散熱器，以及獨(dú)立的引擎機(jī)油冷卻器、獨(dú)立的變速器油冷卻器。

圖片來(lái)源：BMW

在性能方面，面向普通版車(chē)型的“入門(mén)級(jí)”S58 功率達(dá)353kW（480PS），最大扭矩區(qū)間為2600rpm~5600rpm；面向Competition 版本車(chē)型的S58引擎，功率高達(dá)375kW，最大扭矩區(qū)間為2600rpm~5950rpm?！叭腴T(mén)級(jí)”S58 引擎比目前在M3 CS和M4 CS型號(hào)安裝的引擎更強(qiáng)大。

為了提高引擎性能，并且使這款引擎具有人們對(duì)寶馬運(yùn)動(dòng)型引擎所期望的提速“快感，寶馬工程師在設(shè)計(jì)S58引擎時(shí)力圖做到輕量化。根據(jù)寶馬，S58缸蓋鑄造砂芯是采用3D打印技術(shù)制造的。根據(jù)魔猴網(wǎng)的觀察，3D打印技術(shù)不僅使寶馬工程師能夠?qū)崿F(xiàn)氣缸蓋的最小重量，還能夠制造出集成冷卻通道的復(fù)雜缸蓋結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化其熱管理性能。

談起3D打印在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用，我們通常容易忽略3D打印技術(shù)與鑄造的結(jié)合在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用，其實(shí)，汽車(chē)是鑄造最大的應(yīng)用市場(chǎng)，而3D打印與鑄造的結(jié)合可以說(shuō)是具有產(chǎn)品設(shè)計(jì)的源頭上顛覆產(chǎn)品設(shè)計(jì)的潛力。

談起3D打印與鑄造在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用，還需要從理解3D打印的優(yōu)勢(shì)來(lái)著眼，3D打印有兩大特點(diǎn)：1是無(wú)模化，對(duì)應(yīng)的優(yōu)勢(shì)是作為研發(fā)試制階段的捷徑，加速迭代過(guò)程，減少研發(fā)成本；2是對(duì)產(chǎn)品的復(fù)雜性成本不敏感，對(duì)應(yīng)的優(yōu)勢(shì)是適合創(chuàng)新顛覆產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)以功能實(shí)現(xiàn)為主導(dǎo)。

國(guó)內(nèi)鑄造業(yè)存在的普遍誤區(qū)是，僅僅發(fā)揮了3D打印的首個(gè)優(yōu)勢(shì)，將3D打印砂?；蛘?D打印PMMA熔模用于產(chǎn)品的試制開(kāi)發(fā)階段，也就是說(shuō)加工的還是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，而沒(méi)有將3D打印從源頭上用于創(chuàng)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。3D打印的最大優(yōu)勢(shì)是用來(lái)制造那些傳統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)不了的設(shè)計(jì)，包括薄壁，復(fù)雜的形狀這樣的設(shè)計(jì)，用在汽車(chē)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)3D打印經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)（這樣的設(shè)計(jì)通過(guò)傳統(tǒng)制造工藝沒(méi)有辦法制造出來(lái)），從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更高的性能。

隨著3D打印與鑄造的結(jié)合，鑄造作為產(chǎn)品“誕生”的“源頭”，其決定產(chǎn)品關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)值將顯現(xiàn)，這個(gè)行業(yè)不再被誤讀為“傻大笨粗”，而是成為企業(yè)發(fā)展關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)，因?yàn)?D打印可以從源頭決定一個(gè)產(chǎn)品的創(chuàng)新程度，大量大型企業(yè)將改變將鑄造外包給鑄造廠的模式，而是將鑄造將作為關(guān)鍵關(guān)鍵的一環(huán)納入到企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中，這個(gè)過(guò)程中或?qū)l(fā)生鑄造廠被并購(gòu)的現(xiàn)象。

這一領(lǐng)域的典型案例是，voxeljet-維捷及其合作伙伴通過(guò)將膠粘劑噴射3D打印技術(shù)應(yīng)用于規(guī)模生產(chǎn)，從而將3D打印提高到新的水平。根據(jù)魔猴網(wǎng)的市場(chǎng)觀察，voxeljet-維捷的合作伙伴為德國(guó)領(lǐng)先的汽車(chē)制造商，通過(guò)自動(dòng)化生產(chǎn)線-VJET X 3D打印復(fù)雜的砂模和砂芯，該生產(chǎn)線有望成為世界上第一次汽車(chē)關(guān)鍵部件生產(chǎn)領(lǐng)域的集成3D打印解決方案，該項(xiàng)目將利用3D打印的砂芯來(lái)鑄造關(guān)鍵引擎部件。與傳統(tǒng)方法相比，VJET X提高了生產(chǎn)靈活性，并允許高速制造具有更為復(fù)雜幾何形狀的砂型模具，從而提高最終產(chǎn)品的性能，并通過(guò)產(chǎn)品性能的提高來(lái)提高產(chǎn)品生命周期效益。

在交鑰匙項(xiàng)目方面，拿電機(jī)殼體的3D打印與鑄造來(lái)說(shuō)，據(jù)魔猴網(wǎng)的了解，目前在國(guó)內(nèi)，瑞士大昌華嘉-DKSH可以在最短時(shí)間（傳統(tǒng)模具技術(shù)1/10時(shí)間）為用戶提供基于3d打印技術(shù)的快速成型模具工藝，幫助用戶建立從研發(fā)到小規(guī)模生產(chǎn)電機(jī)的鑄件供應(yīng)。