3D打印技术用于发动机生产，探秘宝马S58背后的故事

宝马（BMW）推出了全新发动机BMW S58，S58 发动机将取代S55 发动机安装于宝马M车型中。2013年，宝马推出的S55发动机，这款六缸发动机为宝马M3轿车和M4双门轿跑车提供动力，作为S55的“继任者”，S58 将延续S55 的优势，并在技术和性能方面有所提升。BMW S58将被安装于宝马紧凑SUV及其轿跑版本宝马X3 M和X4 M 车型中以及下一代M3 和M4 车型中。

为了满足轻量化以及热管理性能的需求，宝马采用了3D打印技术来制造S58发动机缸盖的铸造砂芯。

图片来源：BMW

实现集成冷却通道的复杂缸盖结构

S58发动机的基础是宝马最新的模块化架构，和S55一样使用并联双涡轮增压设计，分别为1-3缸和4-6缸提供压缩空气。(宝马S58发动机视频)

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S58发动机的涡轮压气机和冷却管路都经过重新设计，升级的压缩机和由低温回路提供的间接中冷器，进一步增强了S58发动机的功率输出。 流量优化的进气系统可减少压力损失，而电子控制的泄压阀（可快速关闭）可提高响应性，开度更大的泄压阀也提高了催化转化器的效率。该发动机还集成了三个散热器，以及独立的发动机机油冷却器、独立的变速器油冷却器。

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在性能方面，面向普通版车型的“入门级”S58 功率达353kW（480PS），最大扭矩区间为2600rpm~5600rpm；面向Competition 版本车型的S58发动机，功率高达375kW，最大扭矩区间为2600rpm~5950rpm。“入门级”S58 发动机比目前在M3 CS和M4 CS型号安装的发动机更强大。

为了提高发动机性能，并且使这款发动机具有人们对宝马运动型发动机所期望的提速“快感，宝马工程师在设计S58发动机时力图做到轻量化。根据宝马，S58缸盖铸造砂芯是采用3D打印技术制造的。根据3D科学谷的观察，3D打印技术不仅使宝马工程师能够实现气缸盖的最小重量，还能够制造出集成冷却通道的复杂缸盖结构，从而优化其热管理性能。

Review

谈起3D打印在汽车领域的应用，我们通常容易忽略3D打印技术与铸造的结合在汽车领域的应用，其实，汽车是铸造最大的应用市场，而3D打印与铸造的结合可以说是具有产品设计的源头上颠覆产品设计的潜力。

图片：汽车是铸造最大的应用市场

谈起3D打印与铸造在汽车领域的应用，还需要从理解3D打印的优势来着眼，3D打印有两大特点：1是无模化，对应的优势是作为研发试制阶段的捷径，加速迭代过程，减少研发成本；2是对产品的复杂性成本不敏感，对应的优势是适合创新颠覆产品的设计，使得产品设计以功能实现为主导。

国内铸造业存在的普遍误区是，仅仅发挥了3D打印的第一个优势，将3D打印砂模或者3D打印PMMA熔模用于产品的试制开发阶段，也就是说加工的还是传统设计的产品，而没有将3D打印从源头上用于创新产品的设计。3D打印的最大优势是用来制造那些传统方式实现不了的设计，包括薄壁，复杂的形状这样的设计，用在汽车领域来说，可以通过3D打印经过特殊设计的冷却系统（这样的设计通过传统制造工艺无法制造出来），从而实现产品更高的性能。

随着3D打印与铸造的结合，铸造作为产品“诞生”的“源头”，其决定产品核心竞争力的价值将显现，这个行业不再被误读为“傻大笨粗”，而是成为企业发展核心竞争力的体现，因为3D打印可以从源头决定一个产品的创新程度，很多大型企业将改变将铸造外包给铸造厂的模式，而是将铸造将作为核心关键的一环纳入到企业内部的生产运营中，这个过程中或将发生铸造厂被并购的现象。

这一领域的典型案例是，voxeljet-维捷及其合作伙伴通过将粘结剂喷射3D打印技术应用于规模生产，从而将增材制造提升到新的水平。根据3D科学谷的市场观察，voxeljet-维捷的合作伙伴为德国领先的汽车制造商，通过自动化生产线-VJET X 3D打印复杂的砂模和砂芯，该生产线有望成为世界上首次汽车关键零件生产领域的集成增材制造解决方案，该项目将利用3D打印的砂芯来铸造关键发动机部件。与传统方法相比，VJET X提高了生产灵活性，并允许高速制造具有更为复杂几何形状的砂型模具，从而提高最终产品的性能，并通过产品性能的提高来提高产品生命周期效益。

在交钥匙项目方面，拿电机壳体的3D打印与铸造来说，据中国3D打印网了解，目前在国内，瑞士大昌华嘉-DKSH可以在最短时间（传统模具技术1/10时间）为用户提供基于3d打印技术的快速成型模具工艺，帮助用户建立从研发到小批量生产电机的铸件供应。