10 innovaciones de vanguardia en impresión 3D que revolucionan la producción automotriz en 2021

Este artículo fue actualizado en mayo de 2021.

El sector automotriz está bajo presión implacable para entregar vehículos de mayor rendimiento mientras simultáneamente agiliza producción, cadenas de suministro y logística. La fabricación aditiva, comúnmente conocida como impresión 3D, ha surgido como un poderoso aliado para enfrentar estos desafíos.

Más allá del prototipado rápido, la impresión 3D es ahora integral para la producción de utillaje y, en casos selectos, para la fabricación de piezas de uso final. A medida que la tecnología madura, su impacto en el diseño, fabricación y servicios posventa de vehículos continúa creciendo.

Los siguientes diez ejemplos ilustran cómo los principales fabricantes de automóviles y proveedores han aprovechado la impresión 3D para empujar los límites de la innovación, eficiencia de costos y personalización.

1. Asientos personalizados impresos en 3D de Porsche

El último concepto de asientos para coches deportivos de Porsche combina arquitectura de celosía con poliuretano impreso en 3D para crear cojines ligeros y transpirables. El diseño ofrece tres opciones de firmeza —duro, medio y blando— reflejando el ajuste de asiento personalizado encontrado en carreras de motor.

Durante la temporada de carreras 2020, Porsche produjo 40 asientos prototipo para circuitos europeos, recopilando datos del mundo real para refinar los modelos finales legales para calle previstos para mediados de 2021. Futuras iteraciones buscan adaptar la geometría del asiento al contorno corporal de cada cliente, un nivel de personalización solo alcanzable mediante fabricación aditiva.

2. Soportes impresos en 3D para diseños ligeros y ricos en características

Tradicionalmente, los soportes estaban limitados por restricciones de mecanizado convencional, pero la impresión 3D desbloquea geometrías complejas que reducen peso y mejoran rendimiento. Rolls Royce ha demostrado esto con un gran lote de soportes optimizados para diseño para fabricación aditiva (DfAM), algunos con logotipos de marca integrados, códigos QR e identificadores únicos de pieza, todo embebido durante el proceso de impresión.

Estas características son imposibles de añadir usando métodos sustractivos, subrayando el valor de la fabricación digital para piezas de alto valor y pequeños lotes.

3. Componentes impresos en 3D de Ford para el Mustang Shelby GT500

El Centro de Fabricación Avanzada de Ford, establecido hace una década, ahora integra impresión 3D en todo su ciclo de desarrollo de producto. El Shelby GT500 2020, un Mustang aerodinámicamente avanzado, se beneficia de pruebas de diseño virtual que evaluaron más de 500 conceptos de enfriamiento y aerodinámica.

Diseños prometedores se prototiparon rápidamente usando impresión 3D, incluyendo más de diez variantes de wicker del divisor frontal probadas en paralelo. Además, dos componentes estructurales de freno se produjeron con la tecnología Digital Light Synthesis (DLS) de Carbon y epoxi EPX, cumpliendo todos los estrictos estándares de rendimiento de Ford.

El líder técnico de AM de Ford, Harold Sears, señala que la fabricación aditiva transicionará de herramienta de nicho a parte central de la producción cotidiana.

4. Revolución del utillaje impreso en 3D de Volkswagen Autoeuropa

El piloto a largo plazo de Volkswagen con impresoras de escritorio de Ultimaker ha evolucionado a una estrategia de impresión 3D a gran escala para utillaje. La producción interna de utillaje redujo costos en un 90 % y recortó plazos de entrega de semanas a días.

Por ejemplo, una insignia de portón trasero que antes requería 35 días y 400 € ahora toma cuatro días y 10 € para imprimir. En 2017, el enfoque ahorró a Volkswagen casi 325.000 € mientras mejoraba ergonomía y satisfacción del operador.

Analistas de la industria predicen un cambio creciente hacia utillajes y fijaciones impresos en 3D a medida que más OEMs buscan flexibilidad de producción.

5. Tuercas de rueda impresas en 3D para ruedas antirrobo

La iniciativa europea de Ford aborda el robo de ruedas imprimiendo en 3D tuercas de bloqueo únicas que incorporan un patrón derivado de ondas de sonido, similar a una huella digital, haciéndolas virtualmente imposibles de clonar.

Usando impresoras 3D de EOS, cada cerradura se produce como una sola pieza de acero inoxidable junto con su llave. Las costillas desiguales e indentaciones profundas resultantes disuaden a los ladrones de hacer impresiones de cera precisas.

Más allá de la seguridad, este enfoque demuestra cómo la fabricación aditiva permite componentes altamente personalizados y funcionales a escala.

6. Local Motors y XEV: Hacia vehículos totalmente impresos en 3D

Local Motors, una startup de Arizona, ha empujado el sobre con el Strati 2014 y Olli 2016, una lanzadera eléctrica autónoma. Aprovechando las impresoras 3D más grandes del mundo, como BAAM de ORNL y LSAM de Thermwood, la compañía produjo la mayoría de los componentes de Olli en aproximadamente 10 horas.

XEV, un fabricante italiano, usa FDM de gran formato para construir un vehículo eléctrico de baja velocidad (LSEV) ligero de 450 kg en cuestión de días, reduciendo costos de producción en un 70 %. Con 2.000 impresoras de extrusión internas, XEV está preparado para escalar producción rápidamente.

Estos proyectos ilustran la factibilidad de la fabricación distribuida y la personalización masiva a través de la fabricación aditiva.

7. Expandiendo la personalización con impresión 3D

A medida que los clientes demandan vehículos personalizados, la impresión 3D ofrece un camino rentable a personalización de bajo volumen. El proyecto Copen 2016 de Daihatsu permite a los propietarios diseñar paneles de parachoques en más de 15 patrones y 10 colores, impresos en ASA por máquinas Fortus de Stratasys.

Volkswagen está explorando Metal Jet de HP para adornos metálicos personalizados, incluyendo portones traseros y llaveros, potencialmente extendiéndose a componentes estructurales en los próximos tres años.

Al eliminar la necesidad de utillaje a medida, la impresión 3D reduce plazos de entrega y costos de producción para piezas individualizadas, permitiendo aplicación más amplia más allá de adornos decorativos.

8. Impresión 3D en Motorsports: De modelos de túnel de viento a piezas de día de carrera

Los equipos de Fórmula Uno usan réplicas impresas en 3D para pruebas de túnel de viento, produciendo componentes como alerones frontales, conductos de freno y cubiertas de motor con tecnologías SLA y SLS. La respuesta rápida, días en lugar de semanas, acelera ciclos de diseño iterativo.

El I.D. R Pikes Peak de Volkswagen Motorsport usó impresión 3D para fabricar 2.000 piezas para su modelo de túnel de viento al 50 %, permitiendo que el coche récord se construyera a tiempo.

A medida que la fabricación aditiva madura, se espera que pase de prototipo a piezas de producción, ofreciendo a los equipos de carreras ganancias tangibles de rendimiento.

9. Piezas de repuesto impresas en 3D bajo demanda para vehículos clásicos

Porsche Classic ahora produce piezas de repuesto raras y de bajo volumen bajo demanda usando impresión 3D de metal y plástico. La fusión láser o sinterizado elimina la necesidad de utillaje obsoleto, reduciendo drásticamente costos de almacenamiento y utillaje.

Otros fabricantes, incluyendo Mercedes-Benz Trucks, Volkswagen y BMW, están adoptando estrategias similares para agilizar inventario y mejorar eficiencia operativa.

10. El futuro de las motocicletas impresas en 3D

Si bien las motos totalmente impresas en 3D aún no han alcanzado la producción en masa, varios prototipos destacan el potencial de la tecnología. La Light Rider de APWORKS, presentada en 2016, usa Scalmalloy para lograr una reducción de peso del 30 %, mientras que el prototipo NERA de BigRep demuestra que una motocicleta completa puede imprimirse en 12 semanas usando una mezcla de PLA, TPU y filamentos de ingeniería.

Estos proyectos subrayan los beneficios de la fabricación aditiva: ligereza, prototipado rápido y menores costos de producción, aunque la viabilidad comercial sigue siendo un obstáculo por ahora.

Impulsando el futuro de la producción automotriz

Estos diez estudios de caso apenas arañan la superficie del potencial de la fabricación aditiva dentro del ecosistema automotriz. A medida que los OEMs reconocen la ventaja competitiva ofrecida por la impresión 3D, su adopción se extenderá a través de diseño, producción, ensamblaje y gestión de cadena de suministro.

En última instancia, la fabricación aditiva permitirá diseños más innovadores, modelos de negocio flexibles y vehículos que entregan rendimiento y sostenibilidad superiores.