丰田雅力士混合动力车采用3D打印压铸工具

增材制造的铝压铸模具是丰田雅力士混合动力汽车变速箱壳体模具的一部分。图片来自丰田欧洲公司

丰田雅力士混合动力变速箱壳体的混合模具嵌件，采用了传统预制件与增材制造结构相结合的制造方式。这一方式不仅缩短了生产周期，还实现了更为复杂的冷却设计。材料开发在项目中同样占据关键地位。MacLean-Fogg公司研发的L-40钢，是专为高压压铸工具增材制造工艺量身定制的钢材。与现有的合金相比，L-40在打印和热处理过程中出现开裂的倾向大幅降低。在成品状态下，该合金的硬度达到48 HRC，抗拉强度高达1,420 MPa，缺口冲击强度超过60 J。经过测试，该合金在复杂几何形状中展现出良好的稳定性，包括圆形和悬垂式冷却通道，而传统钢材经常在这些形状中失效。

针对丰田的变速箱壳体，项目团队采用了混合生产方法。首先，运用传统工艺制造带有垂直冷却通道的预制件；随后，在其基础上采用增材制造技术构建共形通道。这一过程需要精确的机床校准，以确保两个部件之间能够精准对准并实现可靠连接。完成构建后，对嵌件进行去应力退火处理，并采用传统工艺对其功能表面进行铣削。由于增材制造基体具有较高的尺寸精度，因此只需进行少量精加工，无需额外投入材料。