Persklaar

Zuigers behoren tot de zwaarst belaste onderdelen van een motor. Porsche heeft nu voor het eerst zuigers vervaardigd door middel van 3D-printen. En dat maar meteen voor de beresterke krachtbron van de wildste 911.

Illustratie: Design Hoch Drei


Een onderzoeksproject met maximale ambitie: voor de eerste ge-3D-printe zuigers viel de keus van Porsche op de zescilinder-biturbo met 515 kW (700 pk) van de Porsche 911 GT2 RS. Het idee is simpel: als de componenten bestand zijn tegen de krachtigste GT die Porsche ooit heeft gebouwd, kunnen ze elke andere motor aan.

Het grote voordeel van 3D-printen ten opzichte van gesmede of gegoten componenten is dat de ontwerpers meer de vrije hand hebben bij de vormgeving. De onderdelen kunnen vrijwel elke gewenste vorm krijgen, zonder dat er speciale gereedschappen of matrijzen voor moeten worden gemaakt. In de printer worden de constructiegegevens direct ingevoerd, zonder gereedschapsmachines die nog ergens beperkingen aan kunnen stellen. Zo kon in de bodem van de ge-3D-printe zuiger een gesloten koelkanaal worden geïntegreerd, iets wat met het conventionele procedé niet mogelijk zou zijn geweest. Het fijnmazige kanaal brengt de temperatuur aan de zuigerringen twintig graden omlaag. De geprinte zuigers zijn bovendien stijver en tien procent lichter dan traditioneel gefabriceerde componenten. Daardoor zijn er hogere toerentallen mogelijk, bij een efficiëntere verbranding. Uiteindelijk is er tot dertig pk meer vermogen haalbaar bij een beter rendement.

Het procedé dat voor de zuigers wordt gebruikt, heet Laser Metal Fusion (LMF). Daarbij ontstaan de onderdelen laag voor laag uit een laag poeder – in dit geval poeder van een speciale aluminiumlegering. In de proceskamer strijkt de coater poeder uit het voorraadreservoir over de bouwplaat, waardoor er een laag ontstaat. Overtollig poeder komt terecht in een opvangbak. Vervolgens verhit een laserstraal het oppervlak van het poeder langs de contouren van het onderdeel. Het poeder wordt zo tot een harde laag metaal gesmolten die zich hecht aan de onderliggende lagen. Daarna zakt de bouwplaat iets naar beneden en brengt de coater een nieuwe laag poeder aan. Zo rijzen de zuigers gaandeweg uit het stof omhoog.

Bij de harde kwaliteitscontrole bleken de ge-3D-printe zuigers bestand tegen tweehonderd uur continu proefdraaien op de motortestbank. Deze mijlpaal wist Porsche te bereiken in nauwe samenwerking met de bedrijven Mahle en Trumpf en met de fabrikant van optische systemen Zeiss voor het bewaken van de kwaliteit.

Op andere terreinen maakt Porsche al langer met succes gebruik van aanvullende productiemethoden. Voorbeelden zijn het 3D-printen van individueel aangemeten kuipstoelen voor de 911 en de 718, reserveonderdelen voor klassieke modellen en onderdelen voor in de racesport.

Heike Hientzsch
Heike Hientzsch

Verwante artikelen