За 45 часов Bugatti сделала невозможное благодаря 3D-принтеру

bugatti-pv
Яков Бондарев
bugatti-pv

В автомобильном мире растет интерес к 3D-печати, причем производители используют аддитивные технологии и для прототипирования, и для изготовления конечного продукта. Очередная компания, совершившая прорыв благодаря 3D-печати, – Bugatti, производитель суперкаров Veyron и Chiron. Ее новый восьмипоршневой моноблочный тормозной суппорт примечателен по многим причинам: он первый, изготовленный на 3D-принтере, и самый большой в истории автомобильной промышленности. Также это самый крупный компонент из титана, который будет производиться аддитивным способом.  

Суппорт был разработан в сотрудничестве с Laser Zentrum Nord, входящим в исследовательскую организацию Fraunhofer. Ожидается, что испытания транспортных средств с внедрением детали в серийное производство начнутся в первой половине этого года.

3D-печать металлом тормозного суппорта Bugatti
Тормозной суппорт Bugatti – первый, изготовленный на 3D-принтере, и самый большой в истории автомобильной промышленности

«Разработка транспортных средств – бесконечный процесс. И это особенно актуально в случае с Bugatti, – говорит Фрэнк Гётцке (Frank Götzke), руководитель отдела новых технологий в департаменте технического развития Bugatti Automobiles S.A.S. – В ходе непрерывного процесса разработки мы все время продумываем, как новые материалы и методы могут улучшить текущую модель и как можно было бы сконструировать следующие автомобили нашего бренда. Наши технические характеристики часто близки к пределу физических возможностей, поэтому мы особенно требовательны. Вот почему Bugatti всегда находится по крайней мере на один шаг впереди других производителей в разработке технических решений».

При 3D-печати титаном суппорт примерно на 40% легче и одновременно прочнее алюминиевой детали

Bugatti использует самые мощные в мире тормоза в новом гиперкаре Chiron. Его тормозные суппорты изготовлены из высокопрочного алюминиевого сплава. Это самые крупные суппорты, установленные на серийном автомобиле, – восемь титановых поршней на каждом из передних суппортов и шесть на задних. Идея такого конструктивного решения заимствована из мотоспорта и сочетает минимальный вес с максимальной жесткостью.

Но это еще не все усовершенствования. Новый тормозной суппорт был напечатан на 3D-принтере из титанового сплава, обычно используемого в аэрокосмической промышленности, в авиационных или ракетных двигателях, высоконагруженных шасси и компонентах крыльев. По своим характеристикам сплав гораздо лучше алюминия – его предел прочности составляет 1,250 Н/мм2. Это означает, что квадратный миллиметр материала может выдерживать силу чуть более 125 кг без разрыва. Также он очень легкий: суппорт длиной 41 см, высотой 21 см и 13,6 см весит всего 2,9 кг. Для сравнения, вес алюминиевой детали – 4,9 кг, то есть при 3D-печати титаном суппорт становится легче примерно на 40% и одновременно прочнее. 

Раньше титан невозможно было использовать в качестве материала для изготовления суппортов, так как из-за его высокой прочности подвергать титановую заготовку фрезеровке или штамповке чрезвычайно сложно. Однако 3D-печать – это совсем другая история. Технология не только позволяет создавать детали из титана, но и обеспечивает более высокую прочность, жесткость и более сложную геометрию. 

Bugatti изготовила суппорт в Laser Zentrum Nord на высокопроизводительной SLM-машине, которая на момент запуска проекта была самым большим титановым 3D-принтером в мире. 

«Laser Zentrum Nord – один из многих научных институтов, с которыми мы успешно сотрудничаем долгие годы, – отметил Гётцке. – Благодаря большому количеству проектов, выполненных в основном для авиационной промышленности, институт обладает всесторонним ноу-хау, особенно в области обработки титана, и предлагает надежные технологии». 

За последние несколько лет ученые из Laser Zentrum Nord завоевали несколько престижных национальных и международных премий за инновации. 

Доктор инженерных наук, профессор Клаус Эммельманн (Claus Emmelmann) ранее был управляющим директором Laser Zentrum Nord GmbH и возглавлял Институт технологий аддитивного производства Фраунгофера (Fraunhofer IAPT) после того, как Laser Zentrum Nord вошел в состав исследовательской организации Fraunhofer под этим названием в начале года. Он также возглавляет Институт лазерных и системных технологий (iLAS) Гамбургского технологического университета. 

«Сотрудничество с Bugatti – ключевой проект и важная веха для нас, – говорит Эммельманн. – Мы были очень взволнованы, когда Bugatti связалась с нами. Я не знаю другого автопроизводителя, который предъявляет такие высокие требования к своему продукту. Мы были рады представившейся возможности».

Разработка суппорта заняла немного времени – всего около трех месяцев. Bugatti прислала в Laser Zentrum Nord базовую концепцию, результаты моделирования прочности и жесткости, а также расчеты и расчетные чертежи единым пакетом. Затем Laser Zentrum Nord выполнила моделирование процессов, разработку поддерживающих структур и осуществила 3D-печать. Bugatti произвела финишную обработку детали.   

Гиперкар Bugatti Chiron
Гиперкар Bugatti Chiron оснащен самыми мощными в мире тормозами

3D-принтер оборудован четырьмя лазерами, и для печати тормозного суппорта потребовалось 45 часов. Общее количество печатных слоев, необходимых для изготовления детали, составляет 2,213. По завершении процесса 3D-печати деталь была подвергнута термообработке в печи при температуре до 700° C для устранения остаточного напряжения и обеспечения формоустойчивости. Затем поддержки были удалены, а поверхность детали была отшлифована механическими, химическими и технологическими способами, что значительно улучшило ее усталостную прочность. Контуры функциональных поверхностей были затем обработаны на станке с ЧПУ в течение еще 11 часов. 

В результате Bugatti получила суппорт превосходной формы с толщиной стенки от одного до четырех миллиметров. 

«Это был очень трогательный момент для всей команды, когда мы держали в руках наш первый титановый суппорт, напечатанный на 3D-принтере, – говорит Гётцке. – По объему это самый большой функциональный компонент, изготовленный из титана по аддитивной технологии. Каждый, кто видит эту деталь, удивляется тому, насколько она легкая, несмотря на большие размеры. С технической точки зрения это очень впечатляющий тормозной суппорт, да и выглядит он великолепно».


Автор: Клэр Скотт. Перевод с английского. Оригинал этого материала на сайте 3dprint.com.

 Металлы для 3D-печати

18 примеров внедрения 3D-технологий, которые сэкономят вам до 2 месяцев работы
Проектируем в Geomagic Design X: весь процесс шаг за шагом

Об авторе

Яков Бондарев
Яков Бондарев

Менеджер уникальных отраслевых проектов по внедрению 3D-технологий в производственный цикл. Ключевое направление работы – автомобилестроение. Яков давно увлечен темой авто- и мотоспорта, коллекционирует мотоциклы, участвовал в любительских соревнованиях. Активно осваивает 3D-моделирование и 3D-печать, современные материалы и технологии в сфере производства. Свободное время Яков посвящает созданию мебели и изделий из дерева, занимается сноубордом и любит путешествовать по России. Девиз: «Учиться никогда не поздно».

Читайте также
«Умные пальмы», лопатки турбин и еще 6 лучших проектов 3D-печати в энергетике
«Умные пальмы», лопатки турбин и еще 6 лучших проектов 3D-печати в энергетике
Как лазерный 3D-сканер помогает восстановить Нотр-Дам-де-Пари
Как лазерный 3D-сканер помогает восстановить Нотр-Дам-де-Пари
3D-сканеры Creaform в крупнейшем проекте термоядерного реактора
3D-сканеры Creaform в крупнейшем проекте термоядерного реактора

Оставьте комментарий