Cómo la Impresión 3D y el Mecanizado CNC Aceleran Supercoches Récord

El Hennessey Venom GT acaba de alcanzar 270 MPH en una pista. El Koenigsegg One:1 cree que eso es poco. Y es porque debería alcanzar 280 MPH. Ah, y curva como loco. Bienvenido al nuevo rey de la velocidad y una mirada rápida (sin juego de palabras) a la tecnología que hace romper récords a estos coches: el mecanizado CNC.

A lo largo de la historia, la humanidad ha desarrollado una obsesión innata por la velocidad. Ya fueran avestruces en la antigüedad, caballos o coches en tiempos recientes, las competiciones siempre han impulsado a innovar y ganar ventaja competitiva. Esto se amplificó tras la creación del automóvil a finales del siglo XIX. Entusiastas y fabricantes innovan constantemente para desarrollar coches más rápidos, y aquí es donde entran el mecanizado CNC y la impresión 3D. Estas tecnologías de prototipado y fabricación de bajas series permiten fabricar piezas de coche más ligeras y precisas con mejor aerodinámica, ayudando a los coches a alcanzar nuevos límites. Antes de sumergirnos en los coches más rápidos de hoy, veamos la tecnología que impulsa toda la innovación.

La Máquina CNC y la Impresora 3D

Las máquinas CNC (Control Numérico por Computadora) son dispositivos electromecánicos que crean prototipos físicos precisos de diseños mediante programas informáticos. La tecnología se desarrolló en los 40 y 50. Entonces se requerían códigos escritos manualmente. Pero desde la invención de las computadoras, esta tecnología ha alcanzado nuevos horizontes. A diferencia de su rival, la impresión 3D, el mecanizado CNC es un proceso sustractivo: empieza con un bloque del material preferido y corta con precisión a través y alrededor usando múltiples cabezales para crear el prototipo 3D deseado. El código informático usado se llama G-Code. Su precisión se mide en milésimas de pulgada, cercano al grosor de un cabello. Las máquinas CNC se operan mayormente con taladros, tornos y fresadoras, siendo esta última la más útil. Los fabricantes pueden usar amplia gama de materiales según su producto.

La impresión 3D o fabricación aditiva crea objetos 3D sólidos desde un archivo CAD digital. La creación se logra mediante procesos aditivos: el objeto se crea depositando capas sucesivas de material hasta completarse. Cada capa es una sección transversal horizontal fina del objeto final. La impresión 3D permite producir formas complejas (funcionales) usando menos material que métodos tradicionales.

Uso del Mecanizado CNC e Impresión 3D en la Industria del Automóvil

Las máquinas CNC manipulan materiales como acero y aluminio para fabricar variedad de piezas: pistones de motor, discos de freno, piezas de carrocería, etc., con extrema precisión. Los fabricantes suelen diseñar prototipos primero con impresoras 3D y luego procesarlos en la máquina CNC mediante G-Code. Estos prototipos CNC se experimentan con diferentes diseños, permitiendo desarrollar el mejor diseño para máxima velocidad y eficiencia. La precisión de la máquina también ayuda a eliminar peso innecesario, haciendo los coches más ligeros y rápidos.

Hay piezas como caja de cambios, chasis o eje de transmisión tan intrincadas en diseño que resulta increíblemente difícil producirlas manualmente. Con mecanizado CNC e impresión 3D, estas piezas se producen en fracción de tiempo con máxima eficiencia, dado el código adecuado.

Las cuatro fases de producción de automóviles: estampado, soldadura, pintura y montaje, pueden ser controladas y operadas por herramientas de máquina CNC, hasta el punto donde no se requiere intervención humana. Esto se observa en la nueva fábrica de Tesla, donde confían casi completamente en automatización, pese a críticas públicas.

Marcas de supercoches como Bugatti, Pagani y Ferrari dependen de los mínimos cambios para alcanzar sus objetivos. El peso de componentes y aerodinámica juegan gran papel. Aquí el mecanizado CNC es extremadamente útil, al igual que el uso de fibra de carbono ultraligera. La precisión impecable de estas máquinas hace posibles los diseños intrincados de estos deportivos, creando los coches más rápidos que fascinan al mundo.

El modelo más nuevo de CNC, que opera en 5 ejes, acelera la producción más que nada. Estas innovaciones resuelven problemas que empresas como Tesla enfrentan con límites de producción, la oferta siendo escasa frente a la demanda.

Es práctica común que grandes empresas confíen en mecanizado CNC para fabricación eliminando posibilidad de error humano. Porsche ha ido más allá diseñando su 911 Spyder completamente con CAD (diseño asistido por computadora), una forma de mecanizado CNC.

Aunque las máquinas CNC llevan décadas, siguen siendo caras, por lo que fabricantes pequeños no siempre pueden permitírselas y aquí es donde las impresoras 3D se vuelven útiles. La máquina CNC usa una serie de cabezales para multitud de tareas, lo que conlleva costes inmensos. Pero la precisión y eficiencia del CNC es incomparable. Veamos cómo el CNC y la impresión 3D han ayudado a crear el coche más rápido de la carretera hoy.

Los Koenigsegg Agera R y Agera S no son coches mansos: ostentan más de 1.000 CV y son muy ligeros. Hace unos años, su líder de producción Christian oyó rumores de lo que venía de Porsche, Ferrari y McLaren. Quería estar preparado con algo que les plantara cara.

El Koenigsegg One:1 tiene 1.360 CV a 7.500 RPM (línea roja 8.250) y 1.000 Nm (737 lb-pie) de par de 3.000 a 7.500 RPM desde una versión revisada del V8 biturbo 5.0L de Koenigsegg. Es mucho, una cantidad loca.

Christian dice que llaman al One:1 el primer "megacoche" del mundo. No porque no encaje en una clase, sino porque 1.360 CV equivalen a 1 megavatio. Podría dar más potencia con más presión, pero buscaban equilibrio para mayor manejabilidad y respuesta. El objetivo de Christian era un motor a pleno rendimiento sobre 2.500 RPM; un turbo de mayor presión lo retrasaría a 4.000 RPM. La curva de par del One:1 es simplemente hipnótica. No es totalmente plana, pero casi.

También usa nuevo turbocompresor de geometría variable con algo que no se oye todos los días: los componentes internos son impresos en 3D. Eso les permitió lograr la forma deseada manteniendo el peso bajo.

Además de los internos del turbo, la impresión 3D se usa en la punta de escape.

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De hecho, esta punta de escape es la pieza de titanio impresa en 3D más grande jamás construida. Tarda tres días enteros en producirse. Sería increíblemente ineficiente para un coche de serie, pero funciona a favor de un fabricante artesanal como Koenigsegg. En lugar de lidiar con proveedores costosos demasiado complejos para conseguir solo seis piezas, la impresión 3D les deja controlar su flujo de trabajo.

Por fuera, el monocasco parece el del Agera, pero el One:1 usa tejido de fibra de carbono totalmente nuevo que podría ser 40% más ligero que el del Agera. De hecho, esta nueva generación de fibra de carbono es la que ves en los nuevos F1. La fibra de carbono es ligera como una pluma y cambia el juego en estos coches relámpago.

Ahora agárrate al asiento, aquí es donde Koenigsegg entra en aguas inexploradas. Por primera vez, la pequeña empresa de Ängelholm usa aerodinámica activa. En la parte inferior del frontal, se añaden recortes a la fibra de carbono para debilitarla. Luego hay actuadores hidráulicos que doblan la fibra de carbono y dirigen el aire a través del cuerpo y fuera por el capó. En modo máxima velocidad, las aletas se cierran para reducir carga aerodinámica y hacerlo lo más sigiloso posible.

Pásame la fibra de carbono. Todo, sí, todo es fibra de carbono. Asientos, ruedas, carrocería, célula de seguridad monocasco, hasta las viseras solares son fibra de carbono, lo que según Christian ahorró ~100 gramos cada una. El punto es que no suena mucho, pero cada gramo cuenta aquí.

Así el One:1 pesa 1.360 kg. Y no es peso en seco: es con medio depósito y todos los fluidos llenos. Un logro verdaderamente asombroso.

El Koenigsegg One, sin embargo, ha sido superado en el último año al recuperar Bugatti su título de coche más rápido con el lanzamiento del Chiron. Para ver volar a este bebé, mira este vídeo del top 10 coches más rápidos: https://www.youtube.com/watch?v=73V0Y1HL6G8.

Apostaría mi dinero a que Christian y su equipo vuelvan a la pole position en el próximo año y el mecanizado CNC esté detrás.