100g 3D打印推杆传递3.5吨力，布加迪新概念车Bolide上的3D打印技术

2021年1月28日，南极熊获悉，豪华汽车制造商Bugatti（布加迪）宣布在新概念超级汽车Bugatti Bolide中使用增材制造技术。

这款车的设计细节在公司新技术部门的博士生Henrik Hoppe的博士论文中进行了概述。早在2017年，Hoppe就写出了硕士论文，内容是关于布加迪Chiron的3D打印刹车卡钳的计算方法，与原来的量产部件相比，3D打印卡钳的重量减轻了43%。

从那时起，这位工业工程师开发了一个新系统，以确定金属3D打印在布加迪最新性能汽车中的商业和技术可行性。这款概念车Bolide早在2020年10月就已亮相，搭载8.0升W16发动机，重量仅为1240公斤，最高时速超过500公里。

△布加迪Bolide，图片来自布加迪

灵感来自骨骼

在设计Bolide时，Hoppe计划了车辆结构的每一步，并进行了所有必要的计算，以确保它确实可行。车的3D打印部件的灵感来自于骨骼结构，它们大多具有薄壁（有的比0.4毫米还薄）、中空的内部结构和细小的分支。据报道，仿生设计的选择使车辆具有出色的刚性，同时大大减轻了部件的重量。

Hoppe补充说："通过选择性激光熔化的工艺，可以生产出从内部硬化的新型、中空的、超复杂的部件，这些部件非常轻巧，但却具有极高的刚性和强度。我们将继续减轻汽车的重量，同时在每个可以想象的领域增加创新功能。"

△布加迪Bolide的车尾，图片来自布加迪

一根3D打印的推杆，重量只有100克

在Bolide的3D打印部件中，一根仅重100g的推杆引人注目。这根承压的钛合金耦合杆被安置在底盘区域。尽管重量不大，但由于内部具有支撑拱门的中空结构，推杆能够根据不同的动作传递高达3.5吨的力。

这款推杆也是布加迪首次改变薄壁中空杆的壁厚。部件向中心增厚，然后又向两端变薄，这意味着它可以同时优化局部应力和重量。布加迪甚至已经为这个结构注册了专利申请。

优化的重量与强度比

其他重量与强度比惊人的3D打印部件的例子包括用于Bolide前翼的钛合金安装支架。虽然它的重量只有600克，但该安装支架可以承受高达800公斤的空气动力下压力，其内部为中空，壁厚为0.7毫米。

从车辆的尾管装饰罩来看，这是一个由钛和陶瓷组成的3D打印混合组件，与已经量产的车型相比，布加迪成功将这个部件的重量减轻了50%左右。现在重量不到750克，部件的壁厚为0.5毫米。

饰盖的陶瓷元素因出色的绝缘性能而被嵌入钛合金外壳中。布加迪做出的设计选择是为了保护碳纤维外皮免受高排气温度的影响。此外，内置的文丘里喷嘴也有助于实现热屏蔽功能，它可以在高温废气周围形成一层冷空气。整个组件的创新性很强，还为此提交了专利申请。

△Bolide的引擎盖下采用了3D打印钛合金部件，图片来自布加迪

在各大汽车厂商中，布加迪在增材制造生产方面肯定有不小的收获。除了Chiron的刹车卡钳之外，布加迪此前还与Scalmalloy生产商APWORKS合作，为Chiron Pur Sport3D打印了钛合金排气尾管。与3D打印机OEM SLM Solutions合作，布加迪此前还3D打印了扰流板、电机支架、气缸头盖、鳍状尾灯，甚至前轴差速器。

布加迪3D打印刹车卡钳

2018年12月，大众发布了一段视频，对3D打印布加迪刹车卡钳进行了测试。布加迪是大众旗下品牌之一，在设计3D打印部件方面经验丰富，公司正推进其首批用于批量生产的3D打印部件，并已进入测试阶段。

视频中显示，布加迪正展示新款车上取代传统制造卡钳的3D打印制动钳及其测试程序。工程师将一个带有圆盘和刹车片的卡钳放在一个模拟速度高达每小时249英里(约400公里)的支架上。在这样高速的情况下完成制动对于卡钳是一项真正的挑战。在最高负载时，刹车盘和卡钳都达到了近1000℃的温度。可以说刹车盘完全是在燃烧。

3D打印现在是汽车行业的一个重要尝试。视频中显示，卡钳生产时间不少于45小时，过程中需要放置钛粉并使用4个400瓦激光熔化物质。3D打印机在结构完成之前要使用到2,313层材料。然后，对部件进行热处理，最后用五轴联动铣床加工所有功能表面的轮廓。但与布加迪目前使用的常规卡钳相比，3D打印制动卡钳的最大优势在于其重量，钛3D打印卡钳重量减轻了43%。卡钳仅重2.9kg，而目前使用的铝部件重量为4.9kg

钛合金3D打印排气筒

2020年3月，增材制造方案咨询提供商APWORKS（空客旗下的3D打印公司）宣布为最新的布加迪Chiron（Chiron Pur Sport）3D打印钛零件。排气管是用钛合金3D打印的，更轻巧、更耐高温。

△布加迪跑车尾气管，使用EOS M400多激光金属3D打印机生产

设计师利用增材制造的能力来生产壁很薄的排气尾管，实现大幅度的减重。 布加迪总裁斯蒂芬·温克尔曼（Stephan Winkelmann）解释说：“减少50公斤的重量，同时增加下压力并配置顶级的运动底盘和悬架装置，Chiron Pur Sport拥有令人难以置信的抓地力，超快的加速度和非凡的精确操控性。 ”

△布加迪Chiron Pur Sport，图片来自布加迪

布加迪（Bugatti）新款跑车Chiron Pur Sport 售价330万美元，设计重点在于转弯而不是最高速度。通过3D打印Chiron Pur Sport的排气尾管，APWORKS帮助布加迪减轻了车辆制造的重量。排气管的低重量构成了Chiron Pur Sport赛车后部设计的关键部分，利用了新的空气动力学配置，产生了更大的下压力，同时更轻的重量增加了敏捷性和动态转弯。此外，由于材料的特性，用钛合金生产排气尾管有助于优化零件的耐高温性。

布加迪首席设计师Frank Heyl说道“我们特别关注Chiron Pur Sport的敏捷性。车辆在后轴上产生更大的下压力，而大型的前分离器，进气口，具有优化的出风口和减小的车辆高度的轮拱式通风口在前端达到了平衡。”

△布加迪Chiron Pur Sport后排，图片来自布加迪