3D打印鈦合金剎車卡鉗，布加迪Chiron的瘋狂減重之路
之前，在知乎上就有網友問到：“為什么討論頂級超跑的時候總是默認布加迪不在討論范圍內？”而排名靠前的回答是：“因為它根本就不是頂級，它是超頂級。從0加速到400km/h，再減速至0，總共只需要41.96秒。油門一踩，直接開向人生巔峰的感覺。”人們對布加迪Chiron的印象主要是：加速特別快、極速特別高。實際上，Chiron還對兩個事情情有獨鐘、孜孜不倦：
1、減重：俗話說，馬力大一匹，不如減十斤。凱龍的前代車型威航(Veyron)的馬力重量比就低于1kg/hp，Super Sport版本又降低50kg，計劃在SuperVeyron版本中再減重250kg。
2、加速：布加迪一直強調剎車性能要更為出色，這也是為啥它每次都是演示加速-減速兩個過程。
既在意減重、又在意剎車，于是布加迪Chiron就拿剎車卡鉗開刀了！
在保證性能的前提下，剎車卡鉗的減重思路有兩個：
1、 換材料：鋼的強度雖高，但也很重，綜合起來不如鋁合金。比鋁合金的強度/重量比更強的是誰呢？ 那就是鈦合金了！ 但鈦合金存在一個問題，那就是切削加工困難，抗磨性差，總之就是不好加工。
2、 換結構：現有的剎車卡鉗結構，已經是千錘百煉的了，還有優化空間嗎？那就是所謂的仿生設計了！在大名鼎鼎的Boston Dynamics機器人上(如下圖)，為了減重就使用了這種仿生設計方法。但仿生設計存在一個問題：那就是存在中空、復雜結構，切削、鑄造等傳統工藝很難加工。
Boston Dynamics機器人
可喜的是，換材料、換結構遇到的加工問題，3D打印都可以解決！金屬3D打印最常用的技術是選擇性激光熔化（SLM，Selective Laser Melting），采用精細聚焦光斑快速熔化預置金屬粉末，直接獲得任意形狀以及具有完全冶金結合的零件，得到的制作致密度可達99%以上。
精確控制激光束
將金屬粉末熔化
直觀理解，可以將SLM比喻為"逐層焊接技術"，只不過焊接的激光特別精確罷了！
一個實際打印過程的視頻如下：
鈦合金剎車卡鉗的性能評價
就這樣，耗時45小時，我們得到了一個3D打印鈦合金剎車卡鉗。從色澤上來看，鈦合金與鋁合金相似，看不出太大區別。從結構上看，可以明顯地看出多處仿生設計結構。
布加迪3D打印鈦合金剎車卡鉗
這個剎車卡鉗重量是2.9公斤，比原來的4.9公斤減重40%以上，效果顯著。拉伸強度達1,250 N/mm^2，也就是每平方厘米可以承受12.5噸的重量。觀看視頻：測試3D打印布加迪凱龍剎車卡鉗
不算設計測試費用，按20元/g的成本計算，2.9公斤就是5.8萬元，4個剎車卡鉗那就一輛凱美瑞下去了啊！還好，這是售價4000萬元的豪華車，20萬元可以接受。那么剎車卡鉗成本如何呢？
目前，3D打印一個剎車卡鉗大概需要45小時，對于產量很少的超跑來說綽綽有余了。4個剎車卡鉗按200小時計算，差不多是半個月。也就是說，1年時間也只能生產20套剎車卡鉗而已！而這個設備價格是千萬元級別的。當然，如果多買幾臺，用于生產布加迪凱龍還是沒問題的！
SLM技術（選擇性激光熔化）
有人問，為了減重2公斤，有必要嗎？實際上，熟悉布加迪的朋友都知道，凱龍的前任車型威航，當年就因為只能達到396km/h的極速，而遲遲不量產，估計再拖兩年項目都要黃了！當時如果有3D打印鈦合金的技術，哪還用費這個勁呢？
最后，言歸正傳。
從布加迪凱龍的案例可以看出：3D打印可以突破傳統加工工藝的束縛，從而實現更好的材料與更優化的結構。布加迪將把鈦合金剎車卡鉗安裝在量產車上進行測試，他們希望，除了卡鉗之外，3D 打印技術+鈦合金材料還可以用來制造其他汽車組件，發揮高強度、輕量化的優勢。如今，3D 打印在汽車零部件方面的應用還有很多，當技術足夠成熟的時候，它能夠有效地降低零部件的生產成本，實現隨心所欲的定制化。我們相信，最終它肯定也不會只是高端車型的寵兒，而是成為普惠于民真正意義上的黑科技。
(責任編輯：admin)
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