據(jù)外媒報(bào)道，作為與跑車制造商保時(shí)捷以及機(jī)械制造公司通快集團(tuán)（Trumpf）合作的一部分，德國(guó)汽車零部件制造商馬勒（MAHLE）首次利用3D打印技術(shù)，生產(chǎn)了高性能的鋁制活塞，而且成功在保時(shí)捷911 GT2 RS跑車的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上通過(guò)了測(cè)試。雖然標(biāo)準(zhǔn)鍛造法制造的活塞已經(jīng)達(dá)到了性能潛力的極限，但是，還是有可能通過(guò)提高其效率，將保時(shí)捷700 HP發(fā)動(dòng)機(jī)的功率提升30 HP。馬勒就正在研發(fā)其3D打印技術(shù)，未來(lái)，該公司將能夠通過(guò)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、熱管理和機(jī)電一體化系統(tǒng)提供合適的部件，為電機(jī)等替代性驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域的客戶提供支持。
圖片來(lái)源：馬勒，車型：保時(shí)捷911 GT2 RS跑車
該項(xiàng)新工藝實(shí)現(xiàn)了所謂的仿生設(shè)計(jì)，模擬人體骨骼等自然結(jié)構(gòu)，只在受載區(qū)域增加材料，讓活塞的結(jié)構(gòu)適應(yīng)負(fù)載。此種工藝節(jié)省了材料，而且與利用傳統(tǒng)方法制造的活塞相比，3D打印活塞的重量輕了20%，同時(shí)堅(jiān)固性得到提升。
此外，馬勒的開(kāi)發(fā)人員還在活塞環(huán)附近插入了一個(gè)放置恰當(dāng)、形狀特殊的冷卻長(zhǎng)廊。該設(shè)計(jì)基于馬勒多年的活塞熱工藝經(jīng)驗(yàn)，而且只能使用3D打印制成。該冷卻廊減少了活塞頂環(huán)岸（活塞中一個(gè)特別受壓的部分）的溫度負(fù)荷，從而可優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒，為發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)更高的最高速度鋪平道路。
該項(xiàng)新型生產(chǎn)工藝以馬勒研發(fā)的特殊鋁合金為基礎(chǔ)，因?yàn)榇朔N鋁合金長(zhǎng)期以來(lái)就成功應(yīng)用于鑄造活塞。首先，該合金被霧化為細(xì)粉末，然后利用激光金屬熔化（LMF）工藝被打印出來(lái)。激光束將粉末熔化成所需的厚度，然后再在其上面增加一層，每次增加一層直到制造出該款活塞。采用該方法，3D打印專家Trumpf能夠在約12小時(shí)內(nèi)生產(chǎn)出由1200層粉末制成的活塞毛坯。
然后，馬勒最后對(duì)該款活塞毛坯加工、測(cè)量、測(cè)試，保證其必須符合傳統(tǒng)制造部件采用的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。特別需要注意的是活塞的中心區(qū)域——活塞裙，以及其與連桿連接的部分——銷孔。要對(duì)此類區(qū)域進(jìn)行裙擺脈沖和撕裂測(cè)試，馬勒的工程師可以模擬未來(lái)運(yùn)行過(guò)程中活塞可能會(huì)承受的負(fù)載。
除了切開(kāi)活塞進(jìn)行分析，該項(xiàng)目合作伙伴卡爾蔡司（Zeiss）還利用CT掃描、3D掃描和顯微鏡進(jìn)行了大量的無(wú)損測(cè)試。結(jié)果表明，打印的活塞達(dá)到了與常規(guī)生產(chǎn)的活塞相同的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際測(cè)試中，保時(shí)捷911 GT2 RS的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝了6個(gè)活塞，而驅(qū)動(dòng)單元在測(cè)試臺(tái)上最艱苦的條件下成功完成了200小時(shí)的耐力測(cè)試。其中包括以平均250 km/h的速度行駛約6000公里（包括加油），滿載條件下運(yùn)行約135個(gè)小時(shí)；還包括25小時(shí)的負(fù)荷運(yùn)行，即車輛以極限模式運(yùn)行。
保時(shí)捷和Trumpf聯(lián)合項(xiàng)目的另一部分還證明了3D打印的優(yōu)勢(shì)，即一個(gè)額外的增壓空氣冷卻機(jī)器，其隱藏在渦輪和原來(lái)的增壓空氣冷卻器之間的空氣管道中，由于利用3D打印制成，該額外組件的傳熱表面更大，從而可優(yōu)化控制空氣流量和空氣冷卻，讓進(jìn)入的空氣更冷，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能，降低油耗。
馬勒計(jì)劃在未來(lái)項(xiàng)目中進(jìn)一步發(fā)揮3D打印等新型制造工藝的潛力，以擴(kuò)大其在該領(lǐng)域內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力。更短的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的時(shí)間是一個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)，特別對(duì)于電動(dòng)移動(dòng)出行等新技術(shù)而言。在電動(dòng)移動(dòng)出行領(lǐng)域，在電動(dòng)汽車、電機(jī)或變速箱外殼和電池系統(tǒng)中，需要具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的熱管理部件來(lái)冷卻和調(diào)節(jié)空氣。空氣通道、過(guò)濾器外殼和機(jī)油管理部件等電機(jī)外圍部件的優(yōu)化也需要依靠此類新工藝。
在研發(fā)小批量和生產(chǎn)停產(chǎn)部件供應(yīng)給歷史車輛的后市場(chǎng)，此種工藝也找到了需求。其他有前景的應(yīng)用領(lǐng)域包括快速構(gòu)建原型，如快速構(gòu)建用于測(cè)試的部件，以及逆向制造，即利用3D掃描復(fù)制部件。
