弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer ILT）与 MacLean-Fogg 及丰田合作，在压铸模具的增材制造方面取得重大突破。通过采用新开发的模具钢材料与可扩展的激光选区熔化（PBF-LB/M）系统，项目团队成功制造出用于丰田Yaris Hybrid变速箱壳体的大型混合模具镶件，将随形冷却技术与模具寿命提升带入工业化生产阶段，为汽车制造带来新的可能。
满足汽车制造新需求
当前汽车行业面临成本压力与电动化转型的双重挑战。制造商正逐步减少冲压件数量，转而采用更少、更复杂的铝制结构件。这一趋势对压铸模具提出更高要求：尺寸更大、强度更高、耐热性更好，并能够快速响应新几何结构的设计变更。
传统压铸模具难以满足此类需求。常规模具钢如H11、H13或M300在大型增材制造中容易出现开裂、热变形和耐久性不足的问题。同时，常规PBF-LB/M设备的成形空间有限，难以制造超过600×600 mm²的大型镶件。
可扩展L-40模具钢增材制造技术落地
为解决上述瓶颈，Fraunhofer ILT开发出一套龙门式五激光PBF-LB/M设备，成形尺寸达到1000×800×350 mm³。该系统配备可移动加工头和局部保护气体导流装置，在实现设备可扩展的同时保障工艺稳定性。加热基板平台最高可升温至200℃，有效缓解热应力，显著降低大型构件开裂风险。
项目成功的核心是 MacLean-Fogg 专为增材制造研发的 L-40 工具钢。该材料具有高硬度（48 HRC）、高抗拉强度（1420 MPa）、缺口冲击韧性超过 60 J，同时在打印与热处理过程中大幅降低开裂倾向。
Fraunhofer ILT LPBF 工艺技术组负责人 Niklas Prätzsch 表示：“成功的关键在于 MacLean-Fogg 的 L-40 材料，它完全契合 PBF-LB/M 的要求。”
实现工业化混合模具制造
项目团队采用混合制造方法，将传统加工的预制件与增材制造的部分结合。此次为丰田生产的变速箱壳体模具镶件，集成了常规加工无法实现的近轮廓冷却通道。这些冷却结构显著降低了关键区域的热负荷，使模具寿命在此前项目中较传统 H13 模具提升至 4 倍。
增材制造完成后，模具镶件先进行去应力退火，再对功能表面进行精铣。由于增材基体尺寸精度较高，仅需少量精加工。
迈向“超大型压铸（Giga Casting）”
该成果为压铸模具制造开辟了新途径。随形冷却技术既减少磨损，又延长模具使用寿命，而增材制造技术省去了冗长的加工与装配流程，大幅缩短交付周期。混合制造策略将增材工艺专注于复杂结构区域，进一步降低成本。
MacLean-Fogg产品管理总监Harald Lemke指出：“我们开发L-40的初衷是突破增材制造在热作/冷作模具，尤其是压铸模具中的应用限制。本项目证明，在技术上完全能够制造出大型、复杂且高耐久性的镶件，并为经济效益明确的工业应用指明方向。增材制造已做好迎接真正规模化挑战的准备。”
应用前景超越汽车行业
虽然目前重点聚焦于汽车大型铝件高压压铸，但该工艺链——大型LPBF设备、先进模具材料与混合制造方法——同样适用于其他行业。塑料加工、复合材料制造等需要高负荷模具、复杂冷却结构和短开发周期的领域，均有望从中获益。
对于丰田等整车厂商而言，这一成果意味着更快的模具开发、更长的模具寿命以及更高的设计灵活性，为未来电动化出行提供高效且耐用的模具解决方案。
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