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金属3D打印轮胎模具:迈向工业革命?

正如GE通过Arcam和Concept Laser成为金属3D打印设备的供应商,同时又将这些金属打印设备用于自身航空航天能源等行业的应用发展。米其林通过与法孚的合作,将其共同开发的金属打印设备Addup用于米其林轮胎模具的研发与制造,这也成为业务部门之间相辅相成的另一典范。

将金属3D打印用于轮胎模具的制造,米其林不是说说而已,他们已经行动了,并且推出了MICHELIN CrossClimate +这款新轮胎产品。

在轮胎模具加工中,轮胎模具的花纹本来就复杂多变,而随着各大轮胎厂商为了提高竞争力,都加大轮胎花纹的复杂性和对轮胎模具的要求,轮胎花纹变化相当快,品种多样化,模具的交货期也越来越短。

毋庸置疑,轮胎花纹是重要而又复杂多变的加工难点,其加工的精密程度直接影响到轮胎的精度和质量,甚至是轮胎的安全、驾驶的舒适度等等。花纹的结构往往呈现出空间三维扭曲、轮胎花纹具有弧度多、角度多的特点,采用传统的加工手段难以精准完成,即使采用电火花加工工艺也存在一些难以解决的问题。

在轮胎花纹的加工过程中,加工工序高度集中,主要以铣削加工为主,但因为加工的角度、转角等不统一,有些花纹还有薄而高的小筋条或者窄而深的小槽,包括那些表面不规则的高低结构,对机床的刚性和刀具的要求比较高。

高速铣削并不是万能的,子午线轮胎活络模设计与制造难度体现在模具的工作型面精度不易控制、开模与合模机构的协调及分型面加工要求较高等方面,子午线轮胎活络模具型腔曲面构造方法对模具的工作型面有较大的影响。另外机加工中刀具路径规划算法一旦出现失误,也会直接影响轮胎的质量。3D打印技术可以完成传统机加工难以实现的形状复杂度,更复杂、更好的抓力和稳定性能无疑是高附加值轮胎的抢滩高地。

到目前为止,米其林已经感觉到增材制造的潜力,并声称唯一的限制是设计师的想象力,通过3D打印技术,米其林设计出独特的雕塑系列轮胎MICHELIN CrossClimate +并通过安全认证,使得米其林的轮胎在市场上更具竞争力。

MICHELIN CrossClimate +采用了米其林三种创新的元素:创新的胎面橡胶材料、全新的胎面花纹,以及高性能轮胎沟槽。MICHELIN CrossClimate +保留了MICHELIN CrossClimate轮胎在干燥地面行驶的性能,并保持高端夏季胎的定位。但与上一代产品MICHELIN CrossClimate有所不同的是,新产品在冬季性能方面有所提升,即使是在冰雪路面上也能有平稳的表现。

出于实际情况和预算考虑,一些驾驶员无法或不愿意在冬夏季更换轮胎。除了滚动阻力等部分轮胎性能以外,大多数性能会随轮胎使用时间而下降,尤其是轮胎在湿滑、雨雪路面的抓地力。而MICHELIN CrossClimate + 的四季轮胎定位,就能满足驾驶者的多样化需求。

这款轮胎可以满足夏季行驶的安全性(在干湿路面的制动距离),又能在冬季湿滑和雨雪路面保证机动车的移动性和安全性。米其林官方称这款MICHELIN CrossClimate +轮胎在雪地上的最新牵引力水平与欧洲市场主流的高端四季轮胎不相上下。在完全磨损状态时,该产品在雪地上的牵引力水平仍然与欧洲市场主流高端四季轮胎处于中期磨损状态时的水平相当。

“V”形胎面花纹优化了轮胎在整个寿命周期在雪地路面上的抓地力。并且MICHELIN CrossClimate +的使用寿命比目前米其林标杆性夏季胎MICHELIN ENERGY SAVE+的更长,比普通高端四季轮胎平均寿命长25%。 此外,MICHELIN CrossClimate +带有坚硬、倒角胎面花纹块,确保机动车在路面拥有最大的安全性。

CrossClimate +不仅具有全深度3D沟槽,为车辆在雨雪路面提供持续移动性能,同时还带有自动锁定沟槽,能确保车辆在干燥路面也具备有效制动。另CrossClimate +还有一个值得留意的亮点,那就是即使轮胎发生磨损,胎面上出现的新沟槽在冰雪覆盖的路面上依旧具有牵引力,一直持续到最后一公里。

我国在轮胎模具加工领域的领军企业包括山东豪迈,广东巨轮等,不仅仅实现了规模化的生产,颇有迈向国际化的趋势。其中,根据3D科学谷的市场研究,山东豪迈已经将金属3D打印技术用于轮胎模具的研发中,而无疑这些先行者将获得后来者难以逾越的经验积累的时间优势。


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