顶级跑车用的什么卡钳（懂车老王学习笔记）

世界上最贵最快的车，用的是什么刹车？这款刹车有多贵？一提到制动，很多人最熟悉的品牌就是BREMBO。家用车、运动性能车、超跑都会搭载Brembo品牌不同品类的零部件，但实际上世界上刹车卡钳品牌还有这么多

不过无论是哪一家，和今天老王要讲的刹车卡钳比起来，都会被碾压，因为今天的主角是布加迪凯龙。这辆车国内没有具体售价，海外售价在2500万人民币左右，到国内少说也要三四千万起了。

而且据统计每位凯龙的购买者，平均拥有42辆车和至少一架私人飞机、一艘游艇。

我们懂车帝非常喜欢拿数据讲话。在懂车帝评测中一般都会测试一种叫做04加速的项目，就是一辆车一共跑400米，最后去计算跑完这400米的时间、尾速、加速度曲线。这已经比很多媒体只测试0-100公里每小时的加速时间要高端很多了，在0-4加速测试中，性能车的尾速往往能够达到200左右。

但布加迪凯龙人家也是测试的04，但单位是400公里每小时，这还没完，达到400公里每小时之后还要一口气再减速到静止。整个流程测试下来，布加迪凯龙的总用时只需要41.96秒，这一套下来，秀了加速和极速、检验了车身和制动，对没错，4000万左右你买不了吃亏。

那么这辆车是如何达到如此优秀的参数？首先需要两样东西，第一个是强劲的动力总成，能够让这辆车跑到400公里每小时，第二，短时间内能够刹停制动，取决于强大的刹车制动系统。下一期我们将讲解这台世界上最强的超跑发动机W16，我们今天先说第二个——布加迪凯龙上面的3D打印钛合金制动卡钳。

这套卡钳集合了当下最顶级科技的结晶,一个好的刹车卡钳之所以耐用稳定，是因为高耐久材料、整体托架、活塞平行度以及摩擦片材料的共同保证，而布加迪在此基础之上还最大限度地将其轻量化

有着世界上最大的量产尺寸，但是重量也是世界最轻的刹车卡钳，仅有2.9公斤，这是什么概念呢？这一整个卡钳加上活塞就是一双普通登山鞋的重量。但他相对强度是非常高的。这种采用了Boston Dynamics机器人四肢结构的仿生学设计，可以承受1250牛每平方毫米的拉伸强度，也就是指甲盖大小的面积上可以承受将近10辆小轿车的重量。

拥有这样强悍表现，跟材料有很大关联，这种前8后6多个钛合金活塞卡钳的主体，使用一种被称为TC4的钛合金，普遍用于航天工业，比如宇宙飞船加强结构、火箭叶片肋板以及飞机起落架。

而这种钛合金强度实在太高，像铝合金那样锻造有点困难。所以这里布加迪采用了一种特殊的3D打印技术实话说，在这里老王提到3D打印纯粹是为了便于理解，因为这项来自LZN公司的技术，更精确的名字应该叫做选区激光熔化SLM Selective Laser Melting

这是一种采用对高能激光束进行精细聚焦和光斑编码的技术，在预置的金属粉末容器中进行逐层熔化并堆叠生长的一种新兴工艺，说白了，此时此刻大家看到的这个熔化过程只是通过400瓦激光器将钛合金材料融化的其中一层，这样类似的工序要重复2213次，算上中间的微调和粉末凝结时间，打印一只卡钳共需要45个小时才能完成。

在完成最后一层之后，将尚未熔化的钛粉从腔室中取出，清洗并重复使用。保留在腔室中的是带有支撑结构的制动钳，支撑结构最后会被去掉，然后进行热处理并达到最终强度。工艺就是这么个工艺，但这个工艺引发了老王的一个思考，就是粉末是如何通过堆砌保证强度的？

大家初中时候都学过，金属由原子组成，而且属于单质，但工业产品中直接把单质金属拿过来用的情况还是少数，因为金属单质缺乏韧性，抗挠、抗扭表现等都不如合金。合金的各方面性质就好很多，比如铁加碳等多种元素就成了钢。这样的组合，内部的结构就复杂多了。

但当温度、加工方式、浇注情况这些外界条件改变时，合金的内部也会产生微妙的改变。以往我们说的铝合金或者钢材的铸造和机加工，是通过不同的外在手段，让金属产生内部改变，最终形成我们想要的性能材料。比如轴类零件我们强调他们的韧性，同时又得保证表面的硬度和耐磨，那么我们就需要内部调制处理之后，外部再进行高频感应加淬火的硬化处理。

而像TC4这样的钛合金说白了就是太硬，如果先铸造、再热处理，最后机加工，这流程过于困难，既不好加工又影响最终的材料成型，成本也极高，最后整套工艺被活生生逼成了艺术品。

所以留给布加迪这套制动卡钳的任务从如何加工钛合金材料，变成了如何利用粉末堆砌形成钛合金的金相组织。我们先来解释一下金相组织是什么？它的定义是合金内部粒子排列的物理和化学状态。

TC4钛合金这种材料，广义来讲，对每一层3D打印时的温度变化梯度极其敏感，也就是说合金内部是会受到温度和机械压力的改变而向着两种不同晶体结构发展的。

当温度落差比较大的时候,一种叫做原始β晶界的组织在边缘徘徊,中心区域发生马氏体相变, 此时主要形态为针状α马氏体。这里有个名词大家可能不熟悉，马氏体——最早在淬火钢材中被德国冶金学家阿道夫·马登斯发现在最初被发现的样例中，钢被称为马氏体的母相，实际上马氏体在其他合金中也有，电子显微镜下的组织形态普遍都呈现针状分布。

这种金相比例较大时，整体呈现硬度较高，耐久性比较好的硬度效果，在铸造中我们希望表面都是这种东西。那另一方面，如果热处理过程中降温比较缓和，α相迅速减少, β晶界逐渐被破坏, 晶内生成短小、纵横排列的针状α′组织。

片层和针状组织逐渐变得很细小，近似于奥氏体。和马氏体类似，奥氏体是合金的另一种显微组织，晶体结构为面心立方。以英国冶金学家威廉·奥斯汀的名字来命名，这种结构相对来说强度低，但可塑性强，膨胀灵敏有韧性。显然，在铸造中我们希望，在金属的内部有这种东西。

实际上，上述两种结构在不同母相中其实大同小异，也就是说在某些时候钛合金跟铁碳合金一样，也有奥氏体和马氏体之间的转变。但都有同一种要领，就是希望内柔外刚，这正是冶金行业每天都在研究的。那么，如何得到这些呢？一般来说钛合金转变过程中，冷却相变顺序也都是奥氏体、R相最后变成马氏体的过度。其中R相你可以理解为是一种菱形过度态，奥氏体是相对温度梯度比较缓和时生成的，具有延展性，不太稳定，容易变形的特性。而马氏体是降温落差比较大时候产生的，主要相型是立方体，形状稳定，硬度比较高。

有想过为什么打铁时要烧红了往水里插呢？为的就是让铁碳合金表面得到一个比较合理的温度落差，形成硬度较高的板条状马氏体。这一点金属之间都是差不多的。

那么布加迪自己其实心里也清楚3D打印是不可能做到如此宏观进行淬火和回火控制的。但可以做到在每一层的激光熔接工艺的层与层之间，建立一个马氏体和奥氏体的平衡区域，根据从内到外的金相需求调整激光功率大小，只要把握好激光光束的强度、角度和照射时间。上述这一系列复杂的维度都可以被切分为2213层。

这是典型的拆分任务的思维，你只要每一个细分任务都合理完成了，最后回头再看，你会发现完成了一个大项目，实际上，不积跬步无以至千里，就是这个道理。有人一提到布加迪就被昂贵的价格震慑住了，觉得老王总在讲国外这些高大上的东西。

实际上，我们中国人早就对钛合金有深入研究。比如天大、同济、华中科大、北理工这些学校，很早就对钛合金的性能有过深入研究，哈飞、成飞、江南、大连，南方、北方工业，这些名字我就不一一念了，同时，近些年军民结合的相关企业像宝鸡晨源、鑫精合等等，都在极其细致地搭建钛合金3D打印体系，有些零件的性能远超于布加迪这套卡钳，所以我们不能跪着看这条视频，至少在学习布加迪这套卡钳的技术时候我是站着的。因为我了解，我们中国人也有类似技术，而且某些方面做得更强。

当然，目前来讲车企中布加迪确实是独一份。这是要靠生产设备来保证的，最重要的设备，我这里只说两样，第一是高精度红宝石激光发射器，保证激光光束的一致性、强度以及热效应，这台设备方面，LZN这家公司也是全世界最好的供应商之一

第二，扫描振镜，通过高精度伺服电机驱动，通过反射随时确保激光光束的精确控制。这说白了就是片镜子，但关于这个镜子如何转动，转动多少角度，停留多长时间，这个巨大数据库的建立，需要好好理解老王上面讲过的所有关于钛合金金相结构的精细化转变。

其他本期篇幅所限不多说.

反正目前来看，这家供应商能够很好地在每一层金属粉末熔化层中形成完整的金相组织，这一点布加迪已经能够用实际产品证明他的实力。

最后，布加迪刹车这里为了消除残余应力并确保尺寸稳定性，会将制动钳暴露在700摄氏度初始温度的加温炉中，进行整体二次热处理，然后再将其降至100°C，这是典型的钛合金回火阶段。

当然，最后的最后，还会通过机械，物理和化学方法相结合的方法对表面进行平滑抛光处理，

不好意思，这还没完，卡钳和活塞接触部位的螺纹也是无法直接用挤压丝锥或者切削丝锥加工的，必须使用一个五轴铣床，用超级灵活的多自由度小尺寸内铣刀，一圈一圈把螺纹给铣出来，这个工艺又要再加工11个小时才能完成。

这里顺便也跟大家说一下，任何3d打印技术也都脱离不开机加工的，所以两者绝不是对立的关系而是相辅相成，所以那些说什么3D打印要替代机加工的人就像是叫嚣电动车一定会代替内燃机的那些小白是一个道理，啥也不懂的人一般都会下这种非黑即白的结论，而知识比较丰富的人往往能够理解什么叫做错位分布和历史螺旋这些概念。

这一系列的操作，才让这个制动卡钳的镂空结构，达到了最小一毫米的壁厚水平，做到了极致的轻量化同时也保证了强度。而这样一个45小时才能完成的卡钳，四个就需要近200个小时左右，按工作时间来算要将近半个月，这套卡钳1年也只能生产20套，上述所说的所有生产设备价格也接近千万欧元。

对于一款售价4000万元的超豪华跑车或许不算什么，但与其他车一比较就确实很贵了。不知道如果给你4000万你会做什么？布加迪，作为一个由意大利人建立的法国品牌，如今被来自德国的大众集团收购，其实大众的打法非常直白，这种超级跑车除了打造顶端集团格调以外，还承担着拿着从富人手中用溢价率抽取的利润为集团其他量产车做技术前瞻的任务，3D打印钛合金在不远的将来,会为大众集团其他高端车型做更多定制化的服务。

布加迪凯龙，英文读音为Chrion 法语读作Chrion ，这个名字源于希腊语Χείρων（Chyron)是一位半人马神的名字，由于生来就是半人半马的形象，他的生母菲耶拉出于羞耻和厌恶而抛弃了他，但凯龙同时也是宙斯同父异母的兄弟，宙斯怜悯他，因此将他置于星空之中，后来由于希腊人继承了苏美尔人的黄道星座体系，常有人将黄道面的射手座与半人马座相混淆，实际上或许凯龙才是北极天空中那颗最亮的仔。希腊语中代表着永恒，布加迪官方非常恰当地注册使用了这个名字，因为布加迪一直作为跑车内燃机之最存在于世界，那么布加迪凯龙这台车的核心——8.0W16发动机有哪些核心知识，能不能成为永恒呢？是布加迪的又一次自我实现，还是内燃机乘用车的精彩绝唱。关注我，下一期我们会讲，我是老王，下期见。

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