「印」出來的活塞敢用嗎?保時捷不只敢用 還多榨出30匹馬力

※來源:鏡週刊
(圖/鏡週刊)
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文|鞠豪傑 Jet Chu

在汽車產業中,3D 列印雖然已被廣泛運用於打造原型車架構,及經典車款備用零件等多個車輛製程技術領域,但對於需要耐高溫、高壓、高負荷的引擎零組件,還是必須以傳統的機械加工方式來製造。不過保時捷率先與一間工業精密 3D 列印公司《Mahle / Trumpf》合作,用 3D 列印的方式來打造 911 GT2 RS 的活塞,在經過一連串嚴苛的測試後,不僅結構上毫無問題,還額外榨出了 30 匹馬力,達到了 730 匹馬力的輸出!

首次配置於保時捷 911 GT2 RS 旗艦跑車高性能引擎中的活塞是以 3D 列印技術、並結合雷射金屬熔合(LMF)工法製成。
首次配置於保時捷 911 GT2 RS 旗艦跑車高性能引擎中的活塞是以 3D 列印技術、並結合雷射金屬熔合(LMF)工法製成。

以 3D 列印技術所產製的活塞零件,可針對其在引擎作動時所產生的負載進行強化。就結果而言這項科技所生產的活塞,在重量上較傳統鍛造而成的活塞輕百分之十。此外,活塞上蓋處設置一處封閉式的冷卻通道,此為傳統工法製造所無法達成創新技術。隸屬保時捷先進駕馭研發部門的 Frank Ickinger 表示:「歸因於更新、更輕的活塞零件,我們得以藉此提高引擎轉速,並降低活塞作動時的工作溫度負荷與提升燃燒效率。這使 700 PS 的雙渦輪增壓引擎獲得 30 PS 的額外動能,與此同時亦提高整體動能運轉的效率。」

以 3D 列印技術所產製的活塞零件,可針對其在引擎作動時所產生的負載進行強化。
以 3D 列印技術所產製的活塞零件,可針對其在引擎作動時所產生的負載進行強化。
3D 列印出來的活塞粗胚還必須經過數控車床切削表面,才能達到所需的精度與表面光滑度。
3D 列印出來的活塞粗胚還必須經過數控車床切削表面,才能達到所需的精度與表面光滑度。

3D 列印技術可衍生出多樣化的科技,卻有一項共通原理:所有零件與產品均無須額外製造特殊工具或模具便可逐層建構而成。因此,只要能將數據輸入電腦進行分析,3D 列印機可產製任何幾何形狀的物品。而積層式製程對於人工智慧所設計及強化的物理結構而言,是相當理想的造車工法。911 GT2 RS 的活塞零件則採高純度金屬粉末結合雷射金屬熔合(LMF)工法製成,雷射光束會加熱、熔化金屬粉末表面,使其形成相對應的零件輪廓。此工法項目由保時捷與兩大合作研發夥伴 Mahle 與 Trumpf 共同發起;此外,由 Zeiss 所提供的精密量測技術也完美印證了以積層式製程所產出的零件,同樣擁有絕佳的品質與效能。

以 3D 列印技術所生產的活塞(右),在重量上較傳統鍛造而成的活塞輕百分之十(左)。
以 3D 列印技術所生產的活塞(右),在重量上較傳統鍛造而成的活塞輕百分之十(左)。
由 3D 列印技術所產製的活塞零件,經過保時捷專業工程團隊的嚴苛測試後,首次配置於 911 GT2 RS 的高性能引擎中。
由 3D 列印技術所產製的活塞零件,經過保時捷專業工程團隊的嚴苛測試後,首次配置於 911 GT2 RS 的高性能引擎中。

保時捷廣泛應用 3D 列印技術及其嶄新潛在用途

保時捷已在多個領域採用積層式製程技術。舉例而言,3D 列印成型賽車桶型座椅(3D-printed bodyform full-bucket seat)自 5 月起便得以配置於 911 與 718 上;座椅中央包含座墊與椅背軟墊,部分由 3D 列印技術製成,未來將提供客戶三種軟硬度選項(堅硬、適度、柔軟)。此外,保時捷經典車部門同樣使用此工法再造塑料、鋼與合金等現今無法用一般手法製造的備用零件;以 959 車款為例,裝配在變速箱內的離合器釋放桿便是由 3D 列印機製作。截至目前為止,共計約 20 項保時捷經典車的專屬零件是由此工法打造;而這項科技無論是在技術或經濟等面向,對保時捷的特殊、小型車款乃至於賽車運動項目都有極大的應用可能性。因此,3D 列印技術為保時捷在產品與造車工藝上提供巨大發展潛力。

換裝 3D 列印活塞後,正在進行高速運轉測試的 911 GT2 RS 高性能引擎。
換裝 3D 列印活塞後,正在進行高速運轉測試的 911 GT2 RS 高性能引擎。

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