3D打印技術用于發(fā)動機生產，探秘寶馬S58背后的故事

魔猴君  行業(yè)資訊   2133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車型中。2013年，寶馬推出的S55引擎，這款六缸引擎為寶馬M3轎車和M4雙門轎跑車提供動力，作為S55的“繼任者”，S58 將延續(xù)S55 的優(yōu)勢，并在技術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 車型中以及下一代M3 和M4 車型中。

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

圖片來源：BMW

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

圖片來源：BMW

S58引擎的渦輪壓氣機和冷卻管路都經過重新設計，升級的壓縮機和由低溫回路提供的間接中冷器，進一步增強了S58引擎的功率輸出。 流量優(yōu)化的進氣系統(tǒng)可減少壓力損失，而電子控制的泄壓閥（可快速關閉）可提高響應性，開度更大的泄壓閥也提高了催化轉化器的效率。該引擎還集成了三個散熱器，以及獨立的引擎機油冷卻器、獨立的變速器油冷卻器。

圖片來源：BMW

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

為了提高引擎性能，并且使這款引擎具有人們對寶馬運動型引擎所期望的提速“快感，寶馬工程師在設計S58引擎時力圖做到輕量化。根據寶馬，S58缸蓋鑄造砂芯是采用3D打印技術制造的。根據魔猴網的觀察，3D打印技術不僅使寶馬工程師能夠實現(xiàn)氣缸蓋的最小重量，還能夠制造出集成冷卻通道的復雜缸蓋結構，從而優(yōu)化其熱管理性能。

談起3D打印在汽車領域的應用，我們通常容易忽略3D打印技術與鑄造的結合在汽車領域的應用，其實，汽車是鑄造最大的應用市場，而3D打印與鑄造的結合可以說是具有產品設計的源頭上顛覆產品設計的潛力。

談起3D打印與鑄造在汽車領域的應用，還需要從理解3D打印的優(yōu)勢來著眼，3D打印有兩大特點：1是無?；瑢膬?yōu)勢是作為研發(fā)試制階段的捷徑，加速迭代過程，減少研發(fā)成本；2是對產品的復雜性成本不敏感，對應的優(yōu)勢是適合創(chuàng)新顛覆產品的設計，使得產品設計以功能實現(xiàn)為主導。

國內鑄造業(yè)存在的普遍誤區(qū)是，僅僅發(fā)揮了3D打印的首個優(yōu)勢，將3D打印砂?；蛘?D打印PMMA熔模用于產品的試制開發(fā)階段，也就是說加工的還是傳統(tǒng)設計的產品，而沒有將3D打印從源頭上用于創(chuàng)新產品的設計。3D打印的最大優(yōu)勢是用來制造那些傳統(tǒng)方式實現(xiàn)不了的設計，包括薄壁，復雜的形狀這樣的設計，用在汽車領域來說，可以通過3D打印經過特殊設計的冷卻系統(tǒng)（這樣的設計通過傳統(tǒng)制造工藝沒有辦法制造出來），從而實現(xiàn)產品更高的性能。

隨著3D打印與鑄造的結合，鑄造作為產品“誕生”的“源頭”，其決定產品關鍵競爭力的價值將顯現(xiàn)，這個行業(yè)不再被誤讀為“傻大笨粗”，而是成為企業(yè)發(fā)展關鍵競爭力的體現(xiàn)，因為3D打印可以從源頭決定一個產品的創(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鍵關鍵的一環(huán)納入到企業(yè)內部的生產運營中，這個過程中或將發(fā)生鑄造廠被并購的現(xiàn)象。

這一領域的典型案例是，voxeljet-維捷及其合作伙伴通過將膠粘劑噴射3D打印技術應用于規(guī)模生產，從而將3D打印提高到新的水平。根據魔猴網的市場觀察，voxeljet-維捷的合作伙伴為德國領先的汽車制造商，通過自動化生產線-VJET X 3D打印復雜的砂模和砂芯，該生產線有望成為世界上第一次汽車關鍵部件生產領域的集成3D打印解決方案，該項目將利用3D打印的砂芯來鑄造關鍵引擎部件。與傳統(tǒng)方法相比，VJET X提高了生產靈活性，并允許高速制造具有更為復雜幾何形狀的砂型模具，從而提高最終產品的性能，并通過產品性能的提高來提高產品生命周期效益。

在交鑰匙項目方面，拿電機殼體的3D打印與鑄造來說，據魔猴網的了解，目前在國內，瑞士大昌華嘉-DKSH可以在最短時間（傳統(tǒng)模具技術1/10時間）為用戶提供基于3d打印技術的快速成型模具工藝，幫助用戶建立從研發(fā)到小規(guī)模生產電機的鑄件供應。