GKN Sinter Metals推出新型3D打印钢材20MnCr5
钢材，特别是不锈钢和工具钢，是工具和生物医学等行业中可靠且常用的材料。然而，用于增材制造的钢材还是不常见的。它存在，但它不如其他金属材料那么常见。这对于增材制造行业来说，是一大不幸，因为钢具有许多高度有用的特性，例如高强度和耐腐蚀性。幸运的是，一种新型钢材最近进入了增材制造市场，然而是以GKN Sinter Metals的20MnCr5形式出现。
20MnCr5坚固且坚韧，并易于加工，具有很高的抗疲劳性和耐磨性。Porsche Engineering最近将这种材料用于其电子驱动动力传动系统的3D打印部件，即传统的前部横向传动装置。为了获得最佳效益，选择了具有最大减重潜力的部件-带齿圈的差速器壳体。
齿圈和差速器壳体在常规变速器中具有不同的功能。齿圈由特殊钢制成，然后经过硬化和精密研磨。通常用铸造制成的差速器壳体用于从环形齿轮到中心螺栓和锥齿轮的扭矩传递。宽齿圈的齿由薄的、有时偏离中心的圆盘支撑，该圆盘连接到差速器壳体。GKN和Porsche使用CAD软件和拓扑优化结构来设计基于力的新形状。然后定义变速器内的最大可用空间。任何功能（如锥齿轮、侧轴和轴承）所需的所有内部轮廓均从车身中减去。
根据变速器的规格和要求，包括轴承和齿轮在内的所有负载都被应用于封装块。CAD优化工具创建了一个能够承担所有所需负载的结构。由此产生的结构不能通过增材制造以外的任何其他手段来制造。
内部形状仅由系统的有机梁和其结构完整性所需的结构支撑。这些形状不能用传统方法加工。该结构还需要诸如孔的特殊特征，以在制造之后喷出未使用的金属粉末，并且外径上的开口使得收集的油可以从差速器的内部区域排出。这些功能都可以在CAD模型中进行规划。
最终的有限元分析显示了均匀的应力水平和允许的壁厚减少，由于机器限制，使用其他制造方法是不可能实现的。根据原始负载要求，该团队能够减少13％的重量，或约1公斤。他们在径向上的齿刚度减少了43％，在切线方向上的齿刚度减少了69％，惯性减小了8％。无论是减轻重量，创建更高效的内燃机，还是改进传动系统，汽车制造商都在不断寻找提高车辆效率的方法。越来越多的制造商正在转向增材制造，以制造原型甚至制造零件，其中许多零件的几何形状无法通过传统制造工艺来实现。再加上新型3D打印材料，比如GKN的20MnCr5，制造商能够制造复杂、轻质的部件，以承受高磨损。
GKN一直在探索汽车增材制造的好处，而这个最近的应用强调了3D打印的几个关键功能。
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