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如KK在《新經(jīng)濟新規(guī)則》中指出的,在新經(jīng)濟波濤洶涌,快速變化的環(huán)境中,只有反應敏捷、順應變化、行動快速的公司才能成功??焖僮呦蛐侣吠窘鉀Q一半問題,快速放棄舊成功解決另外重要的一半。為了創(chuàng)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(fā)新型電子驅動動力總成的新應用。
根據(jù)亞琛工業(yè)大學的預測,電動車的年產(chǎn)量2020年有望發(fā)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(tǒng)是電動汽車的核心,也是區(qū)別于內(nèi)燃機汽車的最大不同點。電力驅動及控制系統(tǒng)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(nèi)燃機汽車相同。電力驅動子系統(tǒng)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(tǒng)由主能源、能量管理系統(tǒng)和充電系統(tǒng)構成。輔助控制子系統(tǒng)具有動力轉向、溫度控制和輔助動力供給等功能。
動力系統(tǒng)的工作過程是,根據(jù)從制動踏板和加速踏板輸入的信號,電子控制器發(fā)出相應的控制指令來控制電動機,調(diào)節(jié)電動機和電源之間的功率流。輔助動力供給系統(tǒng)主要給動力轉向、空調(diào)、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(jīng)從各個角度解決這個問題:減輕重量、創(chuàng)建更高效的動力傳動系統(tǒng)、降低噪音。不過這個過程是不斷迭代且永無止境的。
根據(jù)3D科學谷的市場研究,GKN根據(jù)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(tǒng)開發(fā)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(xiàn)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(tǒng)中實施新材料。采用結構優(yōu)化技術結合GKN的材料,保時捷實現(xiàn)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(xiàn)了更高效的傳動。
隨著金屬增材制造繼續(xù)發(fā)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(chǎn)。
在3D科學谷看來,GKN在汽車領域開發(fā)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(chuàng)新中心。新中心將致力于為GKN的汽車業(yè)務開發(fā)先進制造技術,包括定制化的3D打印零部件、電動傳動系統(tǒng)、復合材料等。
GKN英國創(chuàng)新中心專注于開發(fā)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(tǒng),GKN的專業(yè)知識可以幫助汽車制造商開發(fā)更輕、更安靜、更高效的車輛。
創(chuàng)新中心承擔的其他重要項目是開發(fā)電動汽車的“扭矩轉換”系統(tǒng)。 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(tǒng),是為BMW i8混合動力超級跑車開發(fā)的。創(chuàng)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(chuàng)新中心還推進GKN的飛輪混合動力系統(tǒng)技術,該系統(tǒng)已經(jīng)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(tǒng)結合先進變速箱控制技術,充分發(fā)揮飛輪的高功率比特點,不但有效地解決了現(xiàn)有節(jié)能與新能源汽車中普遍存在的因電驅動系統(tǒng)功率限制而造成的動力與節(jié)能效果不足的問題。
GKN Driveline汽車傳動系統(tǒng)是GKN旗下最大的業(yè)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(nóng)業(yè)設備、建筑設備、飛行器和航空發(fā)動機領域的幾乎所有主要生產(chǎn)商提供以技術為支撐的高等工程產(chǎn)品。在3D打印領域,GKN不僅僅有金屬粉末業(yè)務,在3D打印應用方面進行了全球化的布局。
從制造生產(chǎn)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(tǒng), GKN Driveline 生產(chǎn)的產(chǎn)品實現(xiàn)了可提供最優(yōu)化的傳動方案。伴隨這些產(chǎn)品的是專業(yè)技術,對影響車輛動態(tài)的各種因素的理解并掌握以及如何通過優(yōu)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(yōu)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(chǎn)品的幾何設計優(yōu)化層面上,3D打印技術獨有獨特的優(yōu)勢。
在適應快速變化的經(jīng)濟發(fā)展趨勢中,GKN已經(jīng)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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