3D打印发动机重量减轻20%

在“Leichtbau Motor”（轻型发动机）项目中，一个科学和工业联盟使用激光熔化工艺（3D打印技术之一）生产了一种内燃机，重量减轻了近21%。此外，冷却系统和油路的效率也提高了。

经过研究，团队决定优化油发动机的气缸盖和曲轴箱。这两个组件都是铝合金铸件，现在他们打算用3D打印技术来重新制造这两个组件。

首先是对这两个组件进行拓扑优化，最终重新设计的气缸盖减轻了2.3公斤，与原始部件相比减轻了22%。为了保证减重后的强度，必须加固承受高机械应力的区域，因为燃烧主要涉及弯曲载荷，而扭转载荷则发生在整个发动机结构中。双T型梁 (IPB) 和集成式封闭抽屉的组合是减轻重量和保持刚性的最佳比例。

排气管则使用3D打印技术直接打印出隔热层，因此，废气后处理系统升温更快。涡轮机的进口温度，从而使涡轮增压器的效率也提高。

重新设计的曲轴箱则减轻了5.1公斤。出于重量和刚度的考虑，曲轴箱被设计成一个带有铝制床板的短裙边。由于基本柴油机的主轴承直径的摩擦减少，用床板取代钢制轴承盖成为可能。通过重新设计的曲轴箱（包括床板），与原始部件相比，重量减少了5.1公斤。

曲轴箱的隔板装有开放的水平负载结构，这些结构在适当的点由交叉肋复合材料加固。平衡轴区域中的两个减轻重量的连接管提供了额外的加固。基于拓扑分析，通过晶格结构和空腔优化了低负载区。

曲轴箱的侧盖现在由玻璃纤维增​​强酚醛树脂制成，因此重量减轻了15%左右。

新的冷却系统在气缸盖中带有单独的冷却线

新的横流冷却系统可以有针对性地降低气缸温度，同时减少所需的水量。一个主要的设计差异是在气缸盖中使用单独的冷却线来代替大容量水套。这可将燃烧室中的温度降低多达 40%。尽管使用的冷却液减少了40%，但壁温明显低于参考发动机。结果，可以缩短冷启动后的预热阶段和降低水泵的驱动功率。

改进的油路减少了压力损失

改进的油路在冷启动和正常运行期间提供了更多优势。优化措施包括一种新型的线路布线——弯曲取代急剧偏转——以及横截面的变化。这些措施共同将气缸盖和曲轴箱的压力损失降低了 22%。当发动机停止时，倒置虹吸管可防止机油排出。因此，在发动机启动后，气门机构可以更快地获得适当的油压，并且可以使用空心隔板进行回油。