创新一枚“打印”出来的金属水泵转子

2015赛季的德国房车大师赛（DTM）伊始，宝马集团研发部门为此发布了一个“小小”的纪念品：一枚用创新金属3D打印科技生产出的水泵转子，它将装配到BMW DTM赛车的动力系统中。这个高精度的零部件是BMW科研团队“打印”的第500个水泵转子，零件材质为轻质铝合金，其卓越表现已在赛车的极限使用环境中得到验证，并证明了宝马集团在“3D打印”——即“增材制造”创新科技领域的领先地位。

赛车上的高性能动力系统在70%的工况下为满负荷运行，这就要求系统内的运动部件在极端环境下必须具备良好耐久性。为此，在2010年宝马研发团队专门为赛车制造了一颗整体成型的轻金属水泵转子，以替代之前使用的塑料材质部件。基于宝马在增材制造——即广为人知的“3D打印”科技——方面的长期经验，宝马的工程师从这项科技的发展初期就一直跟踪研究，并逐步将其中的“选择性激光熔化”工艺应用于小批量的零部件生产中。在选择性激光熔化工艺过程中，零件按层进行生产：3D打印机即激光熔融设备首先将0.05毫米厚度的金属粉敷设在加工台面上；之后，在惰性气体形成的无氧环境下，精确控制的激光束按照3D设计图形将特定位置的金属粉末熔化，铸成耐用的铝层；如此一层一层烧结，最终制成成品部件。与以塑料为原料的3D打印方法相比，金属部件的增材制造过程需要更复杂的专业知识。

3D打印作为一种生产手段已经成为小批量生产的理想工艺。与传统生产方式相比，这种制造手段无需复杂的工具或模板，可以方便地制造出形状复杂、尺寸精密的零部件，同时降低生产成本。此次宝马使用打印科技生产的6叶片水泵转子，由于确保了设计形状，获得了非常理想的流体力学效能，同时具备良好的耐久性能，它将用于BMW Z4 GT3这款DTM赛车之中。

自1991年起，宝马集团就将增材制造科技应用于概念车、原型车的制作。多年来宝马集团的工程师们不断对此科技进行改进和优化，为集团汽车、摩托车、发动机等产品的研发以及赛车部门的特殊需求提供了有力支持。现在，坐落在慕尼黑宝马集团研发和创意中心（FIZ）内的“快速成型创新中心”每年可以处理集团内部近2.5万个快速模型以及近10万个零部件的制造需求。根据制造工艺和零部件尺寸的不同，该部门仅用数日就能完成生产。