تستكشف بورش بنشاط تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد والآن ، وللمرة الأولى ، تطبقها على مكونات متحركة شديدة الإجهاد مثل المكابس. إنها لا تزال نموذجًا أوليًا ، لكن النتائج الأولى للاختبارات على المكابس المطبوعة واعدة.
نتيجة شراكة التطوير بين Porsche و Mahle و Trumpf (الذين طوروا عمليات الإنتاج والطباعة) ، لاختبار هذه التكنولوجيا ، قامت الشركة المصنعة الألمانية بتجميع هذه المكابس في الشقة الست من طراز "الوحش" 911 GT2 RS.
قد تسأل ، لماذا مكابس الطباعة؟
تستخدم المكابس المطروقة في محرك 911 جي تي 2 آر إس بالفعل تقنية إنتاج تجمع بين الخفة والقوة والمتانة. ميزات أساسية لتحمل قسوة الأداء العالي الموعود.
ومع ذلك ، فمن الممكن أن تذهب أبعد من ذلك. تتيح لك الطباعة ثلاثية الأبعاد أو التصنيع الإضافي (عن طريق الطبقات) تحسين تصميم المكبس ، خاصة على المستوى الهيكلي ، وتطبيق المواد فقط وفي الأماكن التي تعمل فيها القوى على المكبس فقط. تحسين مستحيل الحصول عليه باستخدام طرق التصنيع التقليدية ، فقط لأن الطباعة ثلاثية الأبعاد "تخلق" طبقة كائن بعد طبقة ، مما يجعل من الممكن استكشاف أشكال جديدة.
اشترك في نشرتنا الإخبارية
ينتج عن تحسين التصميم أشكال عضوية أكثر من الأشكال الهندسية التي يبدو أنها تأتي مباشرة من الطبيعة ، ومن هنا جاءت تسمية التصميم الإلكتروني.
في النهاية ، لدينا مكون يتمتع بالسلامة الهيكلية اللازمة - تقول بورش إن مكابسها المطبوعة أقوى من المكابس المزورة - ولكن هناك حاجة إلى مواد أقل لتحقيق هذه النتائج في مكون أخف.
مقارنة بين المكبس المطروق (يسار) بمكبس مطبوع (يمين).
10٪ أخف وزنا ، 300 دورة في الدقيقة ، أكثر 30 حصان
في حالة مكابس بورش المطبوعة ، سمحت لهم هذه التقنية بتقليل كتلتها بنسبة 10٪ مقارنةً بالمكابس المزورة المستخدمة في طراز 911 جي تي 2 آر إس القياسي ، ولكن وفقًا لفرانك إكينجر من قسم التطوير المتقدم في بورش ، "تظهر عمليات المحاكاة لدينا أن هناك إمكانية توفير الوزن بنسبة تصل إلى 20٪ ".
في السيارة ، الوزن ، أو بالأحرى الكتلة ، هو العدو - وينطبق الشيء نفسه على المحرك. المكبس مكون متحرك ، لذا فإن إزالة الكتلة تجلب مزايا. من خلال كونك أخف وزنا ، يكون هناك خمول أقل ، لذلك ، من حيث المبدأ ، ستكون هناك حاجة إلى جهد أقل لتحريكه.
والنتيجة هي أن مكابس بورش المطبوعة سمحت لسيارة 911 جي تي 2 آر إس ذات 3.8 توربو مسطح بستة أسطوانات تعمل بسرعة 300 دورة في الدقيقة فوق محرك الإنتاج ، مما أدى إلى زيادة 30 حصانًا من الطاقة القصوى ، أو 730 حصانًا بدلاً من 700 حصان.
لكن المزايا لا تنتهي مع زيادة خفة المكبس. كما ذكرنا سابقًا ، تتيح الطباعة ثلاثية الأبعاد طرقًا يصعب تحقيقها باستخدام طرق التصنيع التقليدية. في حالة هذه المكابس المطبوعة ، سمح تصنيع الطبقات بإضافة أنبوب تبريد خلف حلقات المكبس. إنه يشبه الأنبوب المغلق داخل المكبس ، مع فتحتي مدخل ومخرج فقط لدائرة الزيت.
باستخدام طريقة التبريد الإضافية هذه ، تنخفض درجة حرارة المكبس أثناء التشغيل بأكثر من 20 درجة مئوية على وجه التحديد حيث يخضع لأعلى أحمال حرارية. من خلال تحقيق درجة حرارة تشغيل منخفضة للمكبس ، تمكنت بورشه أيضًا من تحسين الاحتراق وزيادة الضغط ودرجة الحرارة ، مما أدى إلى مزيد من الكفاءة. كما قال فرانك إكينجر:
"هذا مثال جيد على كيف أن محرك الاحتراق لا يزال لديه إمكانات للمستقبل."
كيف تُطبع مكابس بورش
سمح التعاون مع Mahle - التي طورت وأنتجت المكابس المزورة لـ 911 GT2 RS - بتطوير المسحوق المعدني الذي يعمل بمثابة "حبر" لطباعة المكابس. يستخدم المسحوق سبيكة الألومنيوم M174 + من Mahle ، مثل المكابس المزورة في 911 GT2 RS. وبالتالي ، فإن خصائص المكابس المطبوعة يمكن مقارنتها بخصائص المكابس المطروقة.
يذيب الليزر المسحوق المعدني وتتشكل المكابس طبقة تلو الأخرى.
أدخل ترمبف ، الذي طور عملية الإنتاج والطباعة. تقوم طابعة Trumpf TruPrint 3000 3D عالية الدقة بدمج المسحوق ، طبقة تلو الأخرى ، من خلال عملية تسمى LMF ، أو اندماج المعدن بالليزر. في هذه العملية يتم إذابة المسحوق بواسطة شعاع ليزر بسمك 0.02 مم إلى 0.1 مم ، طبقة تلو طبقة.
في هذه الحالة ، هناك حاجة إلى ما يقرب من 1200 طبقة والتي ستستغرق حوالي 12 ساعة للطباعة.
تسمح آلة الطباعة Trumpf بطباعة خمسة مكابس في وقت واحد وبعد تحليل دقيق للمكابس المطبوعة ، بالشراكة مع Zeiss ، تم التأكيد على أنها لا تختلف عن المكابس المزورة.
يمكن لطابعة Trumpf طباعة خمسة مكابس في وقت واحد.
الاختبار والاختبار والاختبار
بعد أن تم تركيبها على الست المسطحة من 911 جي تي 2 آر إس ، حان الوقت لاختبارها. مع وضع المحرك على طاولة اختبار ، تم اختباره في اختبار التحمل لمدة 200 ساعة.
من بين الاختبارات المختلفة التي تم إجراؤها ، قام أحدهم بمحاكاة سباق لمدة 24 ساعة على حلبة عالية السرعة: "قطع" مسافة 6000 كم تقريبًا بمتوسط سرعة 250 كم / ساعة ، حتى أنه تم محاكاة التوقف للتزود بالوقود. تضمن الاختبار الآخر 135 ساعة بالحمل الكامل و 25 ساعة بمعدلات مختلفة.
نتيجة هذا الاختبار الصعب؟ نجح الاختبار ، مع اجتياز جميع المكابس المطبوعة للاختبار دون تسجيل أي نوع من المشاكل.
هل سنرى هذه المكابس المطبوعة تصل إلى السوق؟
نعم سنرى لكن لا يوجد جدول زمني محدد. كانت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد موجودة منذ عدة عقود وتستخدم بالفعل على نطاق واسع في صناعة السيارات ، ولكن الحقيقة هي أنها خدشت سطح إمكاناتها فقط.
هل سنرى مكابس مطبوعة على طراز بورش مستقبلي؟ من المحتمل جدا.
إنها الآن تقنية شائعة في النماذج الأولية. يتيح لك إنشاء مكونات محددة وحتى استكشاف المتغيرات المختلفة في تصميم المكونات بسرعة دون الحاجة إلى تطوير الآلات لصنعها ، مما يفتح عالمًا كاملاً من الاحتمالات.
تستخدم بورش بالفعل هذه التكنولوجيا في مجالات أخرى أيضًا ، مثل المنافسة وكلاسيكياتها. تنتج بورش كلاسيك بالفعل 20 جزءًا (من البلاستيك والفولاذ وسبائك معدنية أخرى) للنماذج الكلاسيكية من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد ، والتي لم تعد تُنتج وكان من المستحيل إنتاجها مرة أخرى.
سنرى أيضًا أن هذه التقنية يتم تطبيقها في نماذج خاصة أو منخفضة الإنتاج ، أو حتى من حيث الخيارات أو التخصيص - على سبيل المثال ، هذا العام ، أصبح المقعد على شكل باقة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد متاحًا كخيار للطرازين 718 و 911 - ، حيث تبين أن هذا النوع من التصنيع أكثر إثارة للاهتمام من الناحية الاقتصادية والتقنية.
النموذج الأولي لمنصة الأسطوانة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد
تعمل بورش أيضًا على تطبيق هذه التقنية في نماذج عالية الإنتاج ، وهو أمر سيحدث على المدى الطويل. حتى متى؟ هذا ما سألناه فرانك إيكينغر ، وإجابته ، دون إعطاء يقين مطلق ، "10 سنوات على الأقل (2030)" - علينا الانتظار ، لكن لا يمكن إنكار إمكانات الطباعة ثلاثية الأبعاد بالإضافة إلى عامل التخريب.