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快速走向新途徑,GKN和保時捷通過金屬3D打印開發電子驅動動力總

   如KK在《新經濟新規則》中指出的,在新經濟波濤洶涌,快速變化的環境中,只有反應敏捷、順應變化、行動快速的公司才能成功。快速走向新路途解決一半問題,快速放棄舊成功解決另外重要的一半。為了創造下一代汽車,英國的GKN正在快速走向新途徑,GKN和保時捷正在通過金屬3D打印開發新型電子驅動動力總成的新應用。


   根據亞琛工業大學的預測,電動車的年產量2020年有望發展到410萬臺(約占4%的汽車市場),2025年達到2490萬臺(約占22%的汽車市場),2030年則達到5040萬臺(約占42%的汽車市場)。


電力驅動及控制系統是電動汽車的核心,也是區別于內燃機汽車的最大不同點。電力驅動及控制系統由驅動電動機、電源和電動機控制裝置等組成。電動汽車的其他裝置基本與內燃機汽車相同。電力驅動子系統由電控單元、控制器、電動機、機械傳動裝置和驅動車輪組成。主能源子系統由主能源、能量管理系統和充電系統構成。輔助控制子系統具有動力轉向、溫度控制和輔助動力供給等功能。


動力系統的工作過程是,根據從制動踏板和加速踏板輸入的信號,電子控制器發出相應的控制指令來控制電動機,調節電動機和電源之間的功率流。輔助動力供給系統主要給動力轉向、空調、制動及其他輔助裝置提供動力。

當今的汽車制造商面臨著提高電動汽車效率的不斷增長的需求。制造商已經從各個角度解決這個問題:減輕重量、創建更高效的動力傳動系統、降低噪音。不過這個過程是不斷迭代且永無止境的。

根據3D科學谷的市場研究,GKN根據粉末床金屬熔融(PBF) 增材制造的特點,針對更高的設計自由度、更高效、更集成的動力系統開發了特定的鋼材料,這種鋼材料能夠承受高磨損和負載,并結合3D打印所實現的功能集成進一步減輕重量。


另一方面,保時捷工程部門正在研究如何在其電子驅動動力系統中實施新材料。采用結構優化技術結合GKN的材料,保時捷實現了差速器的獨特設計(包括齒圈),通過這種齒輪減重和剛性形狀的組合,實現了更高效的傳動。

隨著金屬增材制造繼續發展并成為主流工藝,該應用不僅可以擴展到原型或賽車運動,而且還可以擴展到批量生產。

在3D科學谷看來,GKN在汽車領域開發專門的增材制造材料可謂是醞釀已久,2017年GKN在牛津郡阿賓登開設了一個新的創新中心。新中心將致力于為GKN的汽車業務開發先進制造技術,包括定制化的3D打印零部件、電動傳動系統、復合材料等。

GKN英國創新中心專注于開發一系列新一代技術,將為電動汽車、賽車運動和非公路應用帶來巨大的效益。尤其是電氣化系統,GKN的專業知識可以幫助汽車制造商開發更輕、更安靜、更高效的車輛。

   創新中心承擔的其他重要項目是開發電動汽車的“扭矩轉換”系統。 GKN將模擬雙速電動汽車的無縫換檔及雙離合的感覺,這是世界上第一款全面的電動驅動系統,是為BMW i8混合動力超級跑車開發的。創新中心還將與松下捷豹賽車公司(GKN的官方合作伙伴)緊密合作,為電動車輛制造新的零件,包括改進的差速器,輕型驅動軸和多種定制的3D打印零件。

不僅是為電動汽車,GKN英國創新中心還推進GKN的飛輪混合動力系統技術,該系統已經用于在勒芒24小時耐力賽中為混合動力汽車提供動力。飛輪混合系統結合先進變速箱控制技術,充分發揮飛輪的高功率比特點,不但有效地解決了現有節能與新能源汽車中普遍存在的因電驅動系統功率限制而造成的動力與節能效果不足的問題。

   GKN Driveline汽車傳動系統是GKN旗下最大的業務部門,是世界上多家汽車、越野車和航空器制造商的全球頂級供應商。GKN 為全世界輕型汽車、農業設備、建筑設備、飛行器和航空發動機領域的幾乎所有主要生產商提供以技術為支撐的高等工程產品。在3D打印領域,GKN不僅僅有金屬粉末業務,在3D打印應用方面進行了全球化的布局。

從制造生產從小型前輪驅動車輛的各種部件,到最復雜的四輪驅動車輛使用的各種傳動部件和系統, GKN Driveline 生產的產品實現了可提供最優化的傳動方案。伴隨這些產品的是專業技術,對影響車輛動態的各種因素的理解并掌握以及如何通過優化這些因素來達到從減輕重量并和提高性能的目的角度來優化這些因素。從這一點上,3D科學谷認為很容易理解為什么GKN Driveline 會選擇引進金屬3D打印技術,尤其在對產品的幾何設計優化層面上,3D打印技術獨有獨特的優勢。

  在適應快速變化的經濟發展趨勢中,GKN已經在布局解決一半問題的解決方案,而剩下的另一半,就看汽車廠商的布局了。


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