Bugatti成功造出世界首款3-D列印的鈦合金煞車卡鉗

記者:Alegna 2018-01-23

Bugatti宣佈以3-D列印技術,成功開發出世界首見的鈦合金材質煞車卡鉗,預計今年之內就能開始量產。Bugatti Chiron目前搭載的是鋁製煞車卡鉗系統,搭配前八後六活塞配置,原本就是當今世界上量產車所用卡鉗最大的一款;至於全新研發的鈦合金煞車卡鉗更是迄今全世界3-D列印歷史上,所造體積最大的功能性產品。而且換上以往不曾使用的航太級鈦合金材質後,輕量與強度表現較諸鋁合金更好,每平方毫米的抗拉強度可達1250牛頓。

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▲Bugatti以3-D列印造出的八活塞鈦合金卡鉗尺寸是當今量產車之最,同時也是世界上金屬疊加成型工法中,體積最大的物件。

Bugatii與德國雷射焊接研究機構Laser Zentrum Nord共同開發的鈦合金煞車卡鉗。長度41公分、寬度21公分、高度13.6公分,淨重2.9公斤,和現有鋁合金卡鉗的4.9公斤相比,明顯輕了將近40%,卻換來更高的抗拉強度。

一直以來,業界在運用鈦合金這種材質時,都必須面對同樣的問題,也就是難以克服高硬度鈦塊在加工製程中,對於研磨與鍛造的產生的困難,因而難以用傳統加工鋁合金的工法來完成。Bugatti決定改採3-D列印的方式,即是著眼於這種製程能夠迴避解決硬度的麻煩,而這項技術的成功,也意謂未來其他汽車複雜零件也能透過3-D列印方式製造,讓其強度和剛性藉以大幅提昇。


製造流程

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▲Bugatti嶄新技術研發部門的主管 Frank Götzke自豪地表示,Bugatti一直在思考如何活用新材質與新製程,這也是為什麼他們總是領先其他車廠一步。

至於這種工法的製造原理,簡單地說,就是先將鈦粉末逐層鋪陳,總計需要2213層,然後再以高功率雷射依照分層輪廓為它掃描燒結,一套卡鉗需要45小時才能列印完成。接下來卡鉗會送交熱處理,才能達到原廠要求的最終強度。由於精密度極高,所得強度會比傳統鍛造更好,同樣的工法早已應用在波斯客機的零組件上,使得波斯公司造機成本大幅下降許多。


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▲照片所示為卡鉗本體與來令片、活塞組裝後的完成品,預計今年這樣的產品就會納入Bugatti車型之中。

卡鉗在熱處理過程中,會先以支撐結構確保造型不變,接著加溫到從700°C高溫再降至100°C,藉以細化晶粒並除去殘存的內應力,避免日後加工發生變形。移去支撐結構之後,會以物理和化學方式拋光表面,也讓疲勞強度大幅提昇,因此未來運作時的耐用性就會更好。最後再耗時11小時,以五軸銑床為活塞接觸面和螺紋進行加工,最終成品才算完成。而透過這種工法製造出來的鈦合金卡鉗,金屬壁面最薄只有1mm,最厚也只需要4mm,這也是為什麼它能夠如此輕量的原因。


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▲Chiron目前搭載的是鋁製煞車卡鉗系統,搭配前八後六活塞配置,體型原本就是當今世界上量產車所用卡鉗最大的一款。

也是因為這樣的技術問世已有一段時間,Laser Zentrum Nord也已經將技術移轉給Bugatti,讓他們成為整個Volkswagen集團之中,擁有最專業3-D列印技術的品牌。而這次3-D列印鈦煞車卡鉗研發的歷程更是相當短,從發想開始到成品出爐只花了短短三個月!


Bugatti除了卡鉗之外,也早以3-D列印製造雨刷臂,實際上63公分的雨刷臂也是世界最長的鋁合金3-D列印產品,重量還比傳統壓鑄輕量雨刷臂少了一半,強度卻沒有任何減損。在激烈的競爭下,跑車大廠對於性能的追求一向無所不用其極,卻也因而帶動汽車科技的不斷推陳出新,這也意謂未來普羅大眾將能因此受益。尖端科技不會永遠都是超跑或賽車的專利,早晚就會出現在日常代步的汽車之中。