發布日期：2022-10-09 點擊率：79
發動機對于汽車來說其重要性好比是心臟對于人類，而對于那些做工精致，每款數量極少的老爺車來說，其發動機一旦過了服役壽命，那整個老爺車就處于“癱瘓”狀態，很多老爺車的原廠發動機早已停產，而且廠家處于運營成本的考慮也不可能為了某個老爺車專門保留其備品備件太久，甚至有的連發動機的CAD圖紙都無法找到。這時候老爺車就面臨著一個尷尬的局面，要換個新的發動機重獲新生？這個代價有多高？
而3D打印技術由于其高度的靈活性不僅僅在研發和生產領域有其獨特的應用價值，在逆向工程領域的作用更是不容小覷。這讓以經濟的成本為老爺車重新制造個嶄新的發動機成為觸手可及的事情。
首先，我們來理解3D打印可用于發動機制造的幾種工藝，一種工藝是3D打印熔模，然后在熔模外包覆若干層耐火材料制成型殼，再將高溫熔化3D打印出的熔模部分，從而獲得無分型面的鑄型，可用熔模鑄造法生產的合金種類有碳素鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精密合金、永磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵等。
第二種工藝是3D打印砂模，然后與第一種方法獲得鑄型后的工序類似，進行金屬澆鑄的工序。第三種工藝是3D打印金屬，該工藝不涉及金屬澆鑄的工序，某種意義上通過3D打印金屬“替代”鑄造工藝。
這三種3D打印解決方法都有其優點和局限性，如何揚長避短？適合你的才是最好的。本期，我們通過voxeljet-維捷（中國）在歐洲的案例來領略如何通過熔模鑄造為老爺車換“心臟”。
與時間賽跑，打賭贏了
Hispano-Suiza老爺車是西班牙早期著名汽車品牌，成立于1904年。在上個世紀二三十年代的西班牙，這個汽車品牌成為西班牙豪華汽車的代表領域，那個時候的就連勞斯萊斯也有很多部件及設計模仿Hispano-Suiza，而其象征吉祥的“鸛”則被制成了雕塑，傲立在Hispano-Suiza車頭。
對于一輛76歲的Hispano-Suiza K6老爺車來說，要讓它重獲威風就需要更換其鋁合金發動機缸體。LF INGénierie是一家專注于先進的機械設計和生產項目的工程公司，他們接受了給Hispano-Suiza K6換發動機的挑戰：在僅僅幾個月的時間內制造出一個相同的Hispano-Suiza K6 1933六缸鋁合金發動機缸體。
原來的發動機經歷了長年累月駕駛的損耗和期間連續的修復破壞，最后一次的修復是沉積焊接技術，要更換如此精密的發動機缸體唯一的解決辦法是用熔模鑄造技術來建造一個新的。
第一階段通過SolidWorks軟件來完成CAD模型，三維CAD模型是針對于熔模鑄造工藝的要求來構建的，在不到2個星期內，每天工作15小時，建模的工作完成了。然后voxeljet（維捷）在法國分公司的原型快速制造專家，通過voxeljet（維捷）的設備48小時內完成了熔模的打印工作，然后送到鑄造廠進行熔模涂覆、燒制和精密鑄造的工序。
voxeljet（維捷）設備通過粘合劑將顆粒材料選擇性地逐層進行粘合而制成模具。其PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）3DP打印技術為熔模鑄造帶來了明顯的優點：
經濟的生產：投資鑄造模型被逐層打印，不需復雜且昂貴開模。
大幅面打印：大型模具可在成形尺寸達1，000 x 600 x 500 mm的平臺上進行打印。
快速可用性：最快僅需3個工作日即可交貨。
復雜的組件：幾乎無限制的幾何形狀。
精密的模型：源于150微米的層厚度和高達600 dpi的打印分辨率。
尺寸精度高：無熱變形——即使是在大型3D熔模制造應用上。
適用于熔模鑄造：殘留的灰分含量很低且在燃燒過程一般沒有擴張，熔模不損壞陶瓷外殼（無外殼破損）。
表面光潔：以滲蠟保證熔模鑄造零件表面的流暢或以環氧樹脂以增加強度呈現模具。
熔模鑄造需要注意的是在燒制的過程中，其熱膨脹系數和外面包裹的防火材料不同，所以熔模工藝中需要關注是否會因為膨脹原因導致外殼受損，而在Hispano-Suiza K6的案例中，進一步證明了voxeljet（維捷）用于PMMA的可靠性，不僅是材料無變形，另外3DP技術的一大特點是工業級的制造速度，并且材料成本低也是其工業化應用的另一個因素。
在鑄造廠進行鑄造工序的同時，LF INGénierie就開始了對鑄件后期CNC機加工工藝的準備工作。在拿到鑄件后，車間就進入了馬不停蹄的機加工環節，三個月過去了，76歲的Hispano-Suiza K6老爺車重獲新生，吉祥之“鸛”又重新傲弛在道路上。
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