直接和间接3D打印部件,大量轻量化技术和材料——奔驰下一代电动汽车制造思路-金属3D打印工厂

直接和间接3D打印部件,大量轻量化技术和材料——奔驰下一代电动汽车制造思路-金属3D打印工厂插图

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直接和间接3D打印部件,大量轻量化技术和材料——奔驰下一代电动汽车制造思路

在2022年古德伍德速度节上,奔驰带来了三款重磅车型,其中有一款体现梅赛德斯-奔驰对能效未来愿景的VISION EQXX概念车。它在2022年6月的一次真实道路续航实验中,实现了1次充电续航1202公里,平均百公里电耗8.3kWh的记录。这款车型引起汽车行业广泛关注,3D打印技术参考注意到,VISION EQXX大量使用了轻量化的技术和材料。

直接和间接3D打印部件,大量轻量化技术和材料——奔驰下一代电动汽车制造思路

VISION EQXX的3D打印零件分布

EQXX展示了奔驰即将问世的下一代电动车的发展方向及全新的造车思路,尤其是长续航表现方面:不是通过装载越来越大的电池组实现长续航目标,因为电池越大,车越重,由此带来的是车辆的行驶效率下降。

3D打印砂模制造大尺寸一体化铸件

受到自然形态的启发,并与创新初创企业合作,工程师使用先进的数字工具通过3D打印制造去除多余材料来减轻重量并减少浪费。VISION EQXX的整个后副车架将70多个部件整合为一个单一的、仿生、优化结构铝铸件。据3D打印技术参考了解,此前特斯拉采用一体化压铸技术引领了汽车的生产制造变革。

直接和间接3D打印部件,大量轻量化技术和材料——奔驰下一代电动汽车制造思路

VISION EQXX由70多个部件整合的巨大铝铸件

为了生产梅赛德斯有史以来最大的铝铸件,该公司使用了一个巨大的3D打印砂模,该砂模据称使用了公司内部的voxeljet粘结剂喷射3D打印机制造。其他部件如悬挂支架,也是由3D打印模具铸造而成。

该整体化的后副车架由奔驰内部开发,使用了完全数字化的技术和软件方法,在汽车行业中是完全独特的,结果是在可用的紧凑空间内实现了最佳功能,并在短短四个月内完成了这一单体大尺寸零件铸造

开发工程师从有机结构中获得线索,仅在功能所需的地方,即施加载荷位置使用材料。根据自然规律,没有负载的地方就不需要材料。

直接和间接3D打印部件,大量轻量化技术和材料——奔驰下一代电动汽车制造思路

VISION EQXX巨大铝铸件整体展示

最重要的结构标准是具备极高的刚度和出色的碰撞性能,一体式铸件的优点在于将功能集成在一个极其轻量化的单个组件中,而不是将多个零件组装在一起。

直接和间接3D打印部件,大量轻量化技术和材料——奔驰下一代电动汽车制造思路

VISION EQXX借助3D打印技术制造的零件

除了后副车架铸件外,VISION EQXX中的另一个一体式铸件是减震器圆顶,它是容纳汽车前部的悬架组件。与后副车架铸件一样,该零件也有助于将重量保持在最低限度,与传统的压制圆顶相比减轻了约4公斤。

根据自然原理设计的结构铸件,也被梅赛德斯-奔驰注册为BIONICAST商标。

将创新成果转移到现有生产车型

如此大尺寸的一体化铸件并不是唯一使用3D打印创建的部件。其他如挡风玻璃刮水器电机的支架也进行了重量优化,直接金属3D打印将其从2公斤减轻到200克,该零件也采用仿生工程原理设计。

直接和间接3D打印部件,大量轻量化技术和材料——奔驰下一代电动汽车制造思路

VISION EQXX的挡风玻璃刮水器支架采用仿生工程原理设计

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VISION EQXX的挡风玻璃刮水器支架

这项开创性技术被证明在将重量保持在最低限度且在严格的尺寸限制内最大限度地提高功能方面非常宝贵。目前,它已被转移到梅赛德斯-奔驰的生产车型上,如新EQS中的底盘部件已经过修改,通过增加刚度来减轻重量。

戴姆勒股份公司和梅赛德斯-奔驰股份公司管理委员会成员、负责开发和采购的首席技术官表示,“VISION EQXX背后的技术计划将定义和支持未来的梅赛德斯-奔驰车型和功能,VISION EQXX将梅赛德斯-奔驰牢牢确立为在汽车世界及其他领域将奢华与技术相结合的品牌,我们开发它的方式与车辆本身一样具有革命性。”

 

直接和间接3D打印部件,大量轻量化技术和材料——奔驰下一代电动汽车制造思路

VISION EQXX使用传统技术制造的零件,实心金属又大又笨重

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VISION EQXX的内饰部件部分采用回收塑料3D打印制造

在汽车内饰方面,VISION EQXX广泛使用回收塑料,如用于闪光纺织品的回收PET瓶,梅赛德斯-奔驰使用这些材料3D打印了后底板铸件的42个开口贴片,经过形状优化设计的贴片具有极高的刚度和良好的隔音质量。与传统生产的部件相比,这种创新的工程方法有可能实现15%到20%的重量减轻。它标志着轻量化设计的一个里程碑,满足严格的梅赛德斯-奔驰的质量要求。此外,新车在车身外壳的仿生结构和头枕等内部结构中也都采用了回收塑料。

END

VISION EQXX是一项正在进行的计划的成果之一,该计划正在为汽车工程的未来提供蓝图。它的许多功能和开发已经集成到生产中,包括下一代用于紧凑型和中型汽车的梅赛德斯-奔驰模块化架构。计算机软件和增材制造技术的创新将允许开发更轻的产品、零件和结构。工程师可以通过使用专门的软件来确定可以最有效地减轻重量的区域,从而对一系列组件实现最大的优化。然后,数字化3D模型可以测试轻质部件的性能,以确定最佳设计选项。仿生设计和仿生学可能代表着轻量化设计的未来。通过将不断寻求技术和科学创新与对自然的更深入了解相结合,制造商和行业将继续开发更轻、更强大的组件。

该项目在短短18个月内就从白皮书变成了一辆整车。它吸引了来自世界各地的各种初创企业、合作伙伴和机构的人才,组成了一个跨职能、多学科的团队。在互相争论中,应用最新的技术和思维来开发先进的、高效的解决方案,在不久的将来将发挥重要潜力。

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