Elektrische aandrijfbehuizing van de 3D-printer van Porsche!

Leestijd 5 Min.

Lichter, stijver, compacter: Porsche heeft voor het eerst de volledige behuizing van een elektrische aandrijving geproduceerd met behulp van 3D-printen. De motorreductor, vervaardigd met behulp van het additieve lasersmeltproces, heeft zonder problemen alle kwaliteits- en belastingstests doorstaan. “We hebben dus bewezen dat additive manufacturing, met al zijn voordelen, ook geschikt is voor grotere en zwaarbelaste componenten van een elektrische sportwagen”, zegt Falk Heilfort, projectmanager voor de ontwikkeling van aandrijflijnen bij het Porsche Development Center in Weissach. Het gebruik van de geoptimaliseerde elektrische aandrijving is denkbaar, bijvoorbeeld in een supersportwagen met lage volumes.

3D-printer Porsche elektrische aandrijfbehuizing

Met het prototype bereikten de pre-ontwikkelingsingenieurs meerdere ontwikkelingsstappen tegelijk. De additief vervaardigde lichtmetalen behuizing weegt minder dan een conventioneel gegoten onderdeel en vermindert het totale gewicht van de aandrijving met ongeveer tien procent. Dankzij speciale constructies die alleen met 3D-printen mogelijk zijn, verdubbelde de stijfheid in zwaar belaste ruimtes. Nog een voordeel van additieve productie: talrijke functies en componenten kunnen worden geïntegreerd, wat de montage-inspanning aanzienlijk vermindert en directe voordelen oplevert voor de kwaliteit van de componenten.

3D-printen opent nieuwe mogelijkheden

3D-printen opent nieuwe mogelijkheden bij de ontwikkeling en productie van componenten in kleine volumes. Porsche stimuleert intensief het gebruik van additieve productie om zwaarbelaste componenten te optimaliseren. Een paar maanden geleden doorstonden nieuwe bedrukte zuigers met een innovatief ontwerp de zuurtest in de krachtige sportwagen 911 GT2 RS. Ook de nu ontwikkelde behuizing voor een compleet elektrische aandrijving voldoet aan hoge kwaliteitseisen. De stroomafwaartse tweetraps transmissie is in dezelfde behuizing geïntegreerd als de elektromotor. Deze sterk geïntegreerde aanpak is ontworpen voor gebruik op de vooras van een sportwagen.

Elektrische aandrijving met potentieel voor additieve productie

"Ons doel was om een ​​elektrische aandrijving te bouwen met het potentieel van additieve productie. Het doel is om zoveel mogelijk functies en componenten structureel in de aandrijfbehuizing te integreren, gewicht te besparen en de constructie te optimaliseren“, zegt Falk Heilfort. Geen enkel ander productieproces biedt zoveel mogelijkheden en zo snelle implementatie als 3D-printen. Zonder tussenstappen zoals het maken van tools kan de printer de ontwerpgegevens direct vanaf de computer invoeren. Vervolgens worden de componenten laag voor laag opgebouwd uit een aluminiumpoederlegering. Dit betekent dat ontwerpen zoals behuizingen met geïntegreerde koelkanalen in vrijwel elke geometrie mogelijk zijn. Elke laag wordt samengevoegd met zichzelf en met de vorige. Hiervoor bestaan ​​een aantal verschillende technologieën. De aandrijfbehuizing is gemaakt met behulp van het zogenaamde laser-metal fusion (LMF) proces uit hoogzuiver metaalpoeder. Een laserstraal verwarmt het poederoppervlak volgens de contour van het onderdeel en smelt het.

Integratie van lagers, warmtewisselaars, olietoevoer

De optimalisatie van de elektrische aandrijving begon met de structurele integratie van lagers, warmtewisselaars en olietoevoer. Dit werd gevolgd door de computerberekende definitie van belastingen en interfaces en de daaruit voortvloeiende bepaling van de belastingspaden. De volgende stap in de virtuele ontwikkelingsmethodologie was de optimalisatie van de belastingspaden door het integreren van zogenaamde roosterstructuren. Deze ‘truss’-structuren zijn gebaseerd op de natuur, zoals de structuur van botten of planten. “We hebben onze softwareoplossingen en de methodologie voor het maken van dergelijke componenten kunnen uitbreiden en verbeteren, en kunnen de componenten nu in zeer korte tijd virtueel implementeren”, zegt Sebastian Wachter, specialist in ontwerpmethodologie en topologie-optimalisatie bij de pre-ontwikkeling van aandrijvingen. In verband met kunstmatige intelligentie zijn er interessante benaderingen voor de toekomst als het gaat om het optimaliseren van ontwikkelingsmethoden.

De grotere ontwerpvrijheid van 3D-printen brengt echter ook speciale ontwerpeisen met zich mee. De ingenieurs moeten er rekening mee houden dat de werkstukken door versmelting laag voor laag ontstaan. Als dit resulteert in grotere uitsteeksels in de geometrie, moeten mogelijk steunelementen - zoals ribben - worden gepland, maar deze mogen niet in mediadragende kanalen uitsteken. Het is daarom belangrijk om tijdens de bouw rekening te houden met de richting waarin de woning ontstaat. Met de momenteel beschikbare machinetechnologie duurde het printen van het eerste behuizingsprototype enkele dagen. Bovendien moest het vanwege de grootte van het onderdeel in twee bouwprocessen worden geprint. Met de nieuwste generaties machines is het mogelijk om deze tijd met 90 procent te verkorten en de gehele behuizing in één bouwproces te produceren.

Door functionele integratie en topologie-optimalisatie werd het gewicht van de behuizingscomponenten met ongeveer 40 procent verminderd. Dit betekent een gewichtsbesparing van ongeveer tien procent op de gehele aandrijving dankzij de lichtgewicht constructie. Tegelijkertijd werd de stijfheid aanzienlijk vergroot. Ondanks een wanddikte van slechts 1,5 millimeter overal, is de stijfheid tussen de elektromotor en de transmissie dankzij de roosterstructuren met 100 procent toegenomen. De honingraatstructuur vermindert de trillingen van de dunne behuizingswanden en verbetert zo de akoestiek van de gehele aandrijving aanzienlijk. Door componenten te integreren werd de aandrijfeenheid compacter, werd het aandrijfpakket verbeterd en werd de montage-inspanning met ongeveer 40 werkstappen verminderd. Dit resulteert in een circa 20 minuten kortere productietijd. Bijkomend voordeel: de integratie van de transmissiewarmtewisselaar met geoptimaliseerde warmteoverdracht verbetert de koeling van de gehele aandrijving. Dit is een basisvereiste voor verdere prestatieverbeteringen.

De met behulp van 3D-printen geproduceerde behuizingen tonen nogmaals de potentie die additive manufacturing voor Porsche heeft op het gebied van productinnovatie. Bijkomend potentieel ontstaat op het gebied van procesinnovatie - flexibele ontwikkeling en flexibele productie - en op nieuwe bedrijfsgebieden zoals individualisering met nieuwe aanbiedingen voor klanten en op het gebied van de productie van reserveonderdelen. Deze productietechnologie is technisch en economisch interessant voor Porsche, vooral voor speciale en kleine series, maar ook voor de autosport.

Dat was het natuurlijk niet!

tuningblog heeft talloze andere artikelen over het onderwerp auto's en autotuning op voorraad. Wil je ze allemaal zien? Gewoon klikken HIER en kijk rond. In sommige gevallen willen wij u ook buiten het tunen van nieuws voorzien. In onze categorie Tips, producten, informatie & Co We hebben bijdragen van auto- of accessoirefabrikanten, nieuwe Wiki afstemmen Termen of het een of het ander Lekken Veröffentlicht. Hieronder een fragment uit de laatste artikelen:

Alleen velgen invoeren met sterkterapport?

Voorkom vervolgschade: Bij slijtage moeten onderdelen worden verwijderd!

Een voorruitverwarming achteraf monteren, kan dat?

Elektrische aandrijfbehuizing van de 3D-printer van Porsche!

“tuningblog.eu” – met ons tuningmagazine houden wij u altijd op de hoogte van het onderwerp autotuning en autostyling en presenteren wij u dagelijks de nieuwste getunede voertuigen van over de hele wereld. Het beste wat u kunt doen, is u op onze abonnementen abonneren Voeden en wordt automatisch op de hoogte gebracht zodra er iets nieuws is over dit bericht, en uiteraard ook over alle andere berichten.