逆天3D打印技术，打印出保时捷911 GT2 RS引擎活塞比锻造的还要好
文/阮锦程
多年前3D打印技术可谓是“一鸣惊人”地出现，但许多人对它的了解仅仅是可以“打印一个复杂的模型”，例如应用在设计模型上，还有一些不要求量产化的小物件上。
但材料技术的进步，已经让3D打印技术变得所不能。在汽车领域，包括通用、宝马和捷豹在内的许多汽车品牌已经采用3D打印制造零部件，尤其是保时捷。
保时捷已在多个领域采用3D制造工艺。自5月起保时捷就已经开始为911和718系列车型提供3D打印的全桶型座椅，座椅的部分中央区域（即座垫和靠背表面）使用3D打印机生产。
保时捷911 GT2 RS是目前最高性能量产车型
但这一次有所不同，最近保时捷联合马勒（Mahle）和生产技术专家通快集团，共同开发一项3D打印的全新应用——保时捷911旗舰车型GT2 RS的高性能引擎活塞。
一直以来3D打印大多扮演着低强度材料制造的角色，但用在最严酷的、高应力的驱动部件似乎是第一次。
先说优点，通过3D打印技术制造的活塞重量，比传统量产锻造活塞轻10%。在最关键的驱动零部件实现轻量化，等于是直接提升了引擎的高转动力表现。
3D打印制成的911 GT2 RS 活塞
另外3D打印的活塞竟然比传统活塞性能更好。原因是911 GT2 RS作为高性能车型，对活塞的耐热性提出的极高的要求，而3D打印可以在活塞头内集成了一条封闭式冷却管道，这是传统工艺所无法实现的。
还有一项重要的好处是，3D打印技术能缩短开发和生产周期。
700 PS双涡轮增压引擎的输出功率再提高多达30 PS
保时捷先进驱动装置开发部门的Frank Ickinger解释道：“这种更轻的新型活塞使我们能够提高引擎的转速，降低活塞上的温度负载并优化燃烧，这使得700 PS双涡轮增压引擎的输出功率再提高多达30 PS，同时提高效率。”
那么作为这项技术的合作方马勒（Mahle），他们的技术专家是如何实现这个高难度的活塞的呢？
活塞头内集成了一条封闭式冷却管道
由于有了3D打印技术，它的内部结构可以实现“空心化”。马勒的技术专家对这款活塞采用了仿生设计，模拟生物骨骼架构，根据作用在不同区域的不同负载来进行结构优化，从而做到既节省原材料，又在提升活塞刚度的同时相比传统工艺减轻重量。
马勒为现在F1引擎技提供技术支持
另外在活塞环附近增设了一个内冷油腔的技术，背后也是马勒在活塞热处理方面多年的专业经验，包括为F1赛车引擎制造活塞，并且这个技术只能通过3D打印技术实现。
我们非常好奇这个活塞是用什么材料打印出来的？它的制造过程又有哪些黑科技？
该工艺采用了马勒开发的一种特殊铝合金。首先将其雾化为高纯度金属粉末，再通过激光金属熔合工艺（LMF），利用激光束将粉末熔化至所需的层厚，往上逐层叠加，直至打印成型。
目前3D打印的活塞完全能够达到常规量产活塞的质量标准，顺利通过脉冲试验、撕裂试验、CT探伤、3D扫描、显微镜检测、200小时极限工况耐久性等一系列严苛的测试。
其实此次三方合作还有另一个产品——一台安装在涡轮增压器与原车中冷器之间的气道中的额外中冷器，3D打印技术令其散热表面积显著增加，从而使气流控制和冷却效果得到优化。
最后，我们就来看看3D打印技术是如何一步一步，通过逐层构建部件来制造一个完整的911 GT2 RS活塞的：
1、活塞由激光逐层构建打印
2、打印工序后的活塞部件
3、3D打印制成的911 GT2 RS 活塞
4、由3D打印机生产的911 GT2 RS 活塞（右）与量产锻造活塞（左）对比
5、活塞在911 GT2 RS引擎的测试台上经历了最严苛的测试
6、耐久性测试后，活塞被取出进行分析
