🕵🏼 👴🏻 🛬 5 formas en que la impresión 3D está cambiando la industria automotriz 🍒 👏🏽 🙌

Fuente all3dp.com El

artículo de formlabs.com ha sido adaptado y complementado por Top 3D Shop .

Todavía no es posible comprar un automóvil totalmente impreso en 3D en el concesionario de automóviles, pero las tecnologías aditivas se han utilizado durante muchos años en el desarrollo de vehículos automotores. Todos los años, especialmente recientemente, la impresión 3D ocupa un lugar cada vez más importante en todas las etapas de producción. Esto se evidencia por el rápido crecimiento en la participación en el mercado de la impresión 3D en la industria automotriz, que se proyecta alcanzará los $ 2.5 mil millones para 2023.

Por ejemplo, las empresas que producen automóviles de lujo, como Bentley, Porsche, BMW y Ferrari, utilizan la impresión 3D para crear piezas interiores personalizadas para automóviles. GM, Volvo, Forduse la impresión 3D para herramientas para ahorrar dinero, mejorar el diseño y acortar los tiempos de entrega.

Fuente 3dprinting.com

La impresión 3D constantemente tiene nuevas oportunidades, cada vez es más accesible . Si las primeras impresoras 3D cuestan alrededor de $ 20 mil, ahora puede encontrar equipos 3D por $ 100. Ahora las empresas pueden, utilizando tecnologías aditivas, producir los componentes necesarios directamente en sus propias empresas y no depender de los proveedores.

Los nuevos materiales en impresoras 3D pueden imprimir piezas finales funcionales y de alta precisión . Las tecnologías aditivas facilitan la producción de productos personalizados y aumentan la productividad.

Pero esto es solo el comienzo del viaje. A continuación, cubriremos cinco formas clave en que la impresión 3D impulsa la innovación en la industria automotriz, desde el diseño del automóvil hasta la producción. Más un bono.

1. Cambiar el proceso de creación de prototipos

Fue con la fabricación de prototipos que comenzó el uso de impresoras 3D en la industria automotriz . Pasaron mucho menos tiempo en prototipos impresos en 3D que los métodos tradicionales requeridos.

Utilizando las impresoras 3D Raise3D y ideaMaker, Crazy Grandpa Garage pudo automatizar el proceso de creación de autopartes personalizadas . El costo de producción disminuyó en un 50%, la confiabilidad de la estructura aumentó significativamente, el tiempo para completar el trabajo se redujo en un 83%. Las piezas ahora resultan muy bien ajustadas al automóvil.

Fuente: facebook.com

Mediante la impresión 3D, los diseñadores de automóviles pueden crear prototipos rápidamente de piezas o conjuntos individuales, desde piezas interiores hasta el tablero de instrumentos, o incluso modelos automáticos de tamaño completo. Gracias a la creación de prototipos en 3D, la idea inicial se está convirtiendo rápidamente en la encarnación física del concepto: un modelo conceptual. Luego, el concepto puede desarrollarse para la fabricación de prototipos completamente funcionales de alta precisión, y después de varias etapas de verificación, comienza la producción en masa. Para la industria automotriz, el paso rápido de estas etapas es vital, toda la línea de producción automotriz simple en solo una hora le cuesta a la empresa un alto costo.

Por ejemplo, la planta de ensamblaje del fabricante estadounidense de automóviles General Motors afirma que gracias a la adquisición de una impresora 3D en 2016logró ahorrar más de 300,000 dólares estadounidenses .

Utilizando la litografía estéreo con láser (SLA) en sus instalaciones, los diseñadores e ingenieros de Ringbrothers son independientes de organizaciones de terceros. Se reduce el costo, se reduce el tiempo de desarrollo. Fuente: formlabs.com

Tubos para BMW M4 fabricados por Eventuri, Fuente: ultimaker.com

La creación de prototipos tradicionales llevó mucho tiempo y fue costosa, en particular porque el producto pasó por más iteraciones. Con la impresión 3D, puede crear prototipos de calidad en un día y a un costo mucho menor. Más ejemplos .

El Ford Fiesta ST con piezas impresas en 3D, art. SEMA 2016, ultimaker.com

Por lo tanto, General Motors ha firmado un acuerdo de asociación con Autodesk para la producción de piezas ligeras y de bajo costo para automóviles con impresoras 3D. Según Autodesk, ahora se pueden producir herramientas, accesorios y accesorios por una pequeña fracción del costo. Por ejemplo, una herramienta de impresión 3D utilizada para alinear los números de identificación del motor y la caja de cambios cuesta menos de $ 3 en General Motors. Una herramienta fabricada tradicionalmente costará $ 3,000. Además, el tiempo de inactividad debido a una herramienta defectuosa se puede reducir significativamente a medida que se producen nuevas herramientas localmente.

2. Crear partes personalizadas y complejas

Daihatsu, el fabricante de automóviles más antiguo de Japón, lanzó un proyecto en 2016 para personalizar su modelo Copen.

Fuente: 3dprint.com

En colaboración con Stratasys, los clientes de Daihatsu pueden diseñar y pedir paneles impresos en 3D personalizados para sus parachoques delanteros y traseros con una selección de más de 15 diseños básicos en 10 colores diferentes.

Fuente: 3dprint.com

En Europa, la marca BMW MINI también utilizaImpresión 3D para crear piezas automotrices personalizadas. Desde principios de 2018, los clientes de MINI pueden personalizar varios elementos de acabado, como el tablero de instrumentos, los alféizares de las puertas LED y las repisas con luz de fondo, así como elegir diferentes colores y texturas. Estas partes se imprimen en 3D usando una gama de tecnologías, desde DLS Carbon hasta SLS.

Fuente: formlabs.com

El auto de carreras ID R Pikes Peak de Volkswagen Motorsport está diseñado con más de 2,000 piezas de prueba impresas en 3D.

Fuente amfg.ai

El uso de impresoras 3D hace posible experimentar en el desarrollo de diseños personalizados, reduce el costo de su producción. Los procesos de fabricación a largo plazo para crear productos a medida son cada vez más cortos.

Ringbrothers utiliza la impresión 3D para crear piezas personalizadas, como rejillas de ventilación. Fuente: formlabs.com

Las grandes empresas combinan tecnología de impresión 3D y métodos de producción tradicionales. Volkswagen recreó su icónico Microbus de 1962, reemplazando el motor de gasolina por uno eléctrico de 120 hp. La minivan eléctrica Tipo 20 ha presentado muchas mejoras utilizando piezas impresas en 3D. Entre estas mejoras están las ruedas de aluminio fundido. Incluso los tapacubos en el disco de la rueda, aunque parecen acero estampado, en realidad están impresos en una impresora 3D Formlabs SLA, luego fueron chapados y pulidos.

Fuente: formlabs.com

Características de la impresora 3D SLA Formlabs Form 2

Fuente top3dshop.com

Bentley Speed 6 es otro ejemplo. Bentley utilizó tecnología avanzadaLas impresoras 3D de metal para hacer que la parrilla del radiador, las rejillas de ventilación laterales, las manijas de las puertas y los tubos de escape sean mucho más complejas que las utilizadas en los modelos de producción actuales.

Bentley utilizó la impresión en metal 3D para crear piezas complejas con precisión de micras. Fuente: formlabs.com

Fuente: youtube.com

La impresión en 3D también permitió la creación de piezas que no podrían hacerse de otra manera.

Un ejemplo sorprendente es la pinza de freno monobloque de Bugatti. Para algunos componentes, Bugatti preferiría el titanio debido a su alto rendimiento, pero el procesamiento de este metal por métodos tradicionales es costoso y complicado. La impresión 3D permitió a Bugatti fabricar una pinza de freno de aleación de titanio. Debido a las delgadas paredes, la pinza resultó ser muy ligera, casi dos veces más ligera que el aluminio forjado. Al mismo tiempo, el monobloque impreso en 3D es superior en resistencia al aluminio. El monobloque impreso en 3D hecho de titanio tiene una resistencia a la tracción de 1250 N / mm2. Esto significa que se aplicará una fuerza de poco más de 125 kg por milímetro cuadrado de esta aleación de titanio sin romper el material. La nueva pinza de titanio, de 41 cm de largo, 21 cm de ancho y 13,6 cm de alto, pesa solo 2,9 kg en comparación con el aluminio utilizado actualmente, que pesa 4,9 kg.

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El monobloque de freno todo en uno de Bugatti es el componente de titanio impreso en 3D funcional más grande de la industria para el automóvil. Fuente: formlabs.com

3. Producción de herramientas y accesorios.

Varios dispositivos ayudan a facilitar y acelerar los procesos de producción y montaje, aumentan la seguridad de los trabajadores. Las fábricas de automóviles y los proveedores de componentes utilizan una gran cantidad de equipos personalizados que están específicamente diseñados y optimizados para su uso final. Como resultado, se están fabricando muchos equipos y herramientas no estándar, debido a esto, los costos de producción aumentan.

Esta rueda 3D con una rueda protectora se compró por 800 euros, pero ahora se puede imprimir por solo 21 euros. El tiempo de desarrollo de la herramienta se redujo de 56 a 10 días.

Fuente: ultimaker.com

Si confía la producción de herramientas y dispositivos no estándar a los proveedores de servicios que fabrican piezas en máquinas a partir de palanquillas de metal sólido o plástico, esto puede retrasar la producción durante varias semanas.

Por lo tanto, el desarrollo y el prototipo de un motor colector que utiliza métodos de producción tradicionales puede llevar hasta cuatro meses y costar alrededor de medio millón de dólares. Gracias a la impresión 3D, Ford pudo desarrollar varias opciones en solo 4 días y un 99,4% más barato, por solo $ 3,000.

Fuente: youtube.com Las

tecnologías aditivas le permiten completar la tarea en unas pocas horas y reducir significativamente los costos en comparación con los pedidos en una empresa de terceros. Dado que aumentar la complejidad de un modelo impreso en 3D no implica costos adicionales, los productos pueden optimizarse mejor para su aplicación. Los nuevos materiales resistentes para la impresión 3D en muchos casos permiten imprimir piezas de plástico en lugar de metal o crear prototipos en una impresora 3D para probar una herramienta antes de usarla en el trabajo.

Poco a poco, la producción de accesorios y herramientas de impresión 3D se está convirtiendo en una de las áreas más grandes. Aplicación de tecnologías aditivas.

Pankl Racing Systems utiliza dispositivos de impresión 3D para unir piezas de trabajo a la cinta transportadora. Fuente: formlabs.com

Por ejemplo, Pankl Racing Systems utiliza un conjunto de varias impresoras 3D Formlabs SLA para crear herramientas de producción importantes. En la fabricación en varias etapas de piezas para cajas de engranajes en tornos automáticos, se requiere una serie de accesorios y herramientas diseñadas para cada pieza específica.

Mediante la impresión 3D, los ingenieros de Pankl pudieron reducir el tiempo dedicado a la fabricación de herramientas auxiliares en un 90% de 2 a 3 semanas a aproximadamente 20 horas. Los costos también cayeron en un 80–90% y se ahorraron $ 150,000.

La transición a la impresión 3D permitió a Volkswagen Autoeuropareducir el costo de desarrollar equipos en un 91% y reducir el tiempo de fabricación en un 95%.

4. Resolviendo problemas con repuestos

Las piezas de repuesto siempre han sido un problema para la industria automotriz. Hay una demanda de ellos, es decir, no, por lo tanto, la producción de piezas de repuesto no es rentable y el almacenamiento de componentes de repuesto prefabricados también requiere costos. Pero si no hay piezas disponibles para reparar, surgen dificultades y los productos principales se vuelven menos valiosos.

La impresión 3D podría resolver en gran medida el problema de las piezas de repuesto en la industria automotriz. Los factores principales son los materiales impresos, que pueden cumplir con las características de los materiales tradicionales utilizados en los detalles y ser rentables. Hay requisitos previos para esto.

Usando sistemas de diseño asistidos por computadora, los dibujos de todas las partes se pueden almacenar digitalmente, por lo que no será necesario almacenar las partes. Los detalles necesarios para el cliente se pueden imprimir en una impresora 3D directamente en el taller.

Incluso las partes obsoletas, cuyos dibujos no se han conservado, pueden, en principio, recrearse escaneando en 3D las partes existentes de este tipo y aplicando ingeniería inversa (ingeniería inversa). Lea más sobre esto en nuestro blog . Los viejos proyectos pueden vivir una nueva vida. Hay muchos fanáticos de los autos antiguos, con la ayuda de la impresión 3D sería posible crear piezas de repuesto para ellos.

Ringbrother reprodujo el logotipo de Cadillac para un automóvil antiguo hecho a medida mediante impresión 3D. Fuente: formlabs.com

5. Producción de piezas estándar.

A medida que las impresoras 3D y los materiales de impresión 3D se vuelven más disponibles, es posible una transición gradual a la producción de piezas automotrices producidas en masa utilizando tecnologías aditivas.

La impresión 3D permite combinar componentes en un solo conjunto. Supongamos que hay un mecanismo ensamblado de seis o siete partes automotrices que se pueden combinar en una parte impresa. Se ahorrarán tiempo y costos de montaje. Con la impresión 3D, también es posible reducir el peso de la unidad combinada, como resultado, el automóvil utilizará el combustible de manera más eficiente.

3D Systems ha diseñado un tubo de escape avanzado para una bicicleta deportiva. En la imagen a continuación, verá 20 piezas de chapa y piezas hidroformadas necesarias para ensamblar el tubo de escape original. A la derecha hay un tubo de escape monolítico que no requiere montaje , realizado con impresión 3D en metal.

Fuente designnews.com Se produjo un

tubo impreso en 3D con titanio Grado 23 en solo 23 horas; su producción tradicional habría llevado tres semanas. El tiempo de desarrollo del diseño se redujo de 6 semanas a 6 días. La tecnología aditiva también elimina la necesidad de herramientas, accesorios, soldaduras múltiples e inspecciones múltiples.

La optimización de la geometría ha reducido la cantidad de material necesario para una productividad máxima. Todos los elementos del tubo de escape original están incluidos en el nuevo diseño y, cuando se imprime con un espesor de pared típico de 0,5 mm, el tubo de escape impreso en 3D es aproximadamente un 25% más ligero que el original.

Una amplia selección de materiales para impresión 3D está comenzando a cumplir con los requisitos de varios componentes del vehículo. Dado que los métodos aditivos reducen los costos en comparación con los tradicionales (como el moldeo y el moldeo por inyección), desde el punto de vista financiero y de producción, tiene mucho sentido para una mayor implementación de la impresión 3D en la producción de piezas básicas.

Volkswagen, uno de los fabricantes de automóviles más grandes e innovadores del mundo, utiliza la impresora 3D HP Metal Jet para producir piezas funcionales de alto rendimiento con requisitos de diseño especiales, como perillas de cambio y montajes de espejo. Los planes a largo plazo de Volkswagen para colaborar con HP incluyen acelerar la producción de piezas personalizables en masa, como llaveros y placas de identificación externas.

Fuente: youtube.com

+1 Coches impresos en 3D

Aunque los automóviles impresos en una impresora 3D en su conjunto aún no han ingresado al mercado, algunos proyectos y conceptos interesantes permiten juzgar la posible dirección del desarrollo de la industria automotriz.

Light Cocoon . La empresa alemana de ingeniería EDAG se inspiró claramente en la naturaleza para crear una estructura de carga impresa en 3D del automóvil conceptual Light Cocoon ("Cocoon of Light"). El marco se asemeja a las venas de una hoja de un árbol o su rama. A pesar de que el diseño EDAG tomó menos material que un marco convencional, se han cumplido todos los requisitos de resistencia para componentes estructuralmente significativos. En el exterior, la carcasa está cubierta con un tejido impermeable ligero y duradero.

El revestimiento protege el EDAG Light Cocoon del clima y le da al automóvil una personalidad única. Fuente: formlabs.com

Blade. Blade ("Blade") fue anunciado como "el primer superdeportivo impreso en 3D del mundo". Cumple con los estándares de superdeportivos, pero está hecho de materiales de bajo costo: tubos de carbono y varillas de aluminio, combinados con piezas de metal impresas en 3D. La cuchilla resultó ser muy liviana y no tardó mucho en ensamblar.

La primera cuchilla superdeportiva impresa en 3D del mundo. Fuente: formlabs.com

Strati . La compañía estadounidense Local Motors imprimió en una impresora 3D y ensambló el automóvil eléctrico Strati directamente en el stand de exhibición, en solo 44 horas. La mayoría de los componentes fueron impresos: el cuerpo, los asientos, partes del compartimento de pasajeros. Un automóvil consta de menos de 50 nudos, incomparablemente menos que las miles de partes que van a un automóvil tradicional. La compañía tiene la intención de reducir el tiempo de impresión a 10 horas.

Local Motors Strati consta de menos de 50 piezas separadas *. Fuente: formlabs.com

LSEV. Diseñado por la compañía italiana XEV, LSEV podría ser la primera señal en el mercado de autos eléctricos impresos en 3D cuando salga a la venta. La impresora 3D imprime el chasis, los asientos, el parabrisas y todas las partes visibles del LSEV. Gracias al uso activo de la impresión 3D, fue posible reducir el número de componentes de 2000 a solo 57, lo que resultó en un diseño muy liviano. El automóvil eléctrico pesa solo 450 kg.

El LSEV es el primer automóvil eléctrico impreso en 3D que llegará al mercado en 2020. Fuente: formlabs.com

Si bien la mayoría de estos y muchos otros proyectos de automóviles de impresión 3D permanecen en la etapa conceptual, la penetración de la impresión 3D en varias áreas de la industria automotriz es sorprendente. En algunos casos, las tecnologías aditivas brindan nuevas oportunidades para el diseño y la producción, en otros reducen los costos de producción y ahorran tiempo.

Ver también:
Producción de un auto de carreras en impresoras 3D y máquinas CNC
Escaneo 3D de autos en puesta a punto y reparación