现代内燃机增材制造技术

德B.LINDEMANN S.GHETTI R.BEY C.KAYACAN

摘要

基于轻型发动机LeiMot研究项目，FEV公司与其合作伙伴共同开发了全新的研究方法，采用了通过增材制造（AM）技术生产的大型发动机部件，同时扩大了塑料应用范围，减轻整机质量，并优化了其功能。

关键词

内燃机;增材制造技术;塑料;曲轴箱;冷却

0 前言

通过采用最新的传统制造工艺，研究人员对以全铝设计的现代乘用车汽油机和柴油机的成本和质量进行了优化。近年来，这些发动机的质量功率比有了进一步优化。3缸和4缸发动机的质量功率比约为1.1 kg/kW[1]。这一特征代表了材料特性、负荷曲线和结构利用率在既定制造边界条件下的平衡。这表明传统制造工艺无法进一步减轻整机质量。在材料及负荷曲线相似或相同的情况下，研究人员将传统制造工艺替换为激光粉床熔化（LPBF）技术，从而可进一步减轻整机质量。

在由德国联邦经济与能源部（BMWi）支持的轻型发动机LeiMot研究项目中，FEV公司将LPBF工艺用于气缸盖和曲轴箱的开发进程中。研究人员选择大众公司EA288 evo系列2.0 L涡轮增压直喷（TDI）柴油机作为基础发动機，并进行了一系列优化，使开发出的新组件符合替代理念。针对该项目中采用增材制造（AM）技术的铝部件的特点，研究人员选用了该工艺过程中最常用的AlSi10Mg材料。增材制造技术具有更高的自由度，不仅可以减少整机质量，还可用于改善发动机功能。

在开发LeiMot研究项目时，气缸盖和曲轴箱的设计从概念到制造过程（包括校准和后处理）始终遵循增材制造技术的边界条件[2]。……