Aplicación de la impresión 3D en la industria automotriz

Los desarrollos notables en las tecnologías de fabricación aditiva en las últimas décadas han transformado las posibles formas en que los productos se diseñan, desarrollan, fabrican, fabrican y distribuyen. El sector de la automoción ha sido muy progresivo en la experimentación con la impresión 3D y estos avances han abierto nuevas puertas en múltiples aspectos. Este artículo describe los desarrollos actuales y describe cómo la impresión 3D puede remodelar el segmento automotriz.

En qué áreas la impresión 3D es especialmente buena

El cambio de los procesos de producción convencionales a las tecnologías de impresión 3D ha revolucionado a las empresas de diversas industrias en la mejora de los aspectos técnicos y comerciales de las piezas y los productos, pero hay dos áreas principales en las que la fabricación aditiva tendrá mayor influencia en el sector automotriz.

Innovación de productos

La fabricación aditiva puede producir componentes con menos restricciones de diseño que son difíciles de producir mediante procesos de fabricación tradicionales. Esta flexibilidad de diseño allana el camino para la innovación al permitir agregar funcionalidades mejoradas, como cableado eléctrico integrado (a través de estructuras huecas), menor peso (a través de estructuras de celosía) y geometrías complejas que no son posibles a través de procesos tradicionales. Además, las nuevas tecnologías AM son cada vez más capaces de producir piezas impresas de múltiples materiales con propiedades individuales como conductividad eléctrica y resistencia variable. Estos procesos AM juegan un papel importante en la creación de vehículos del futuro más seguros, ligeros, rápidos y eficientes. Light Cocoon de EDAG es un ejemplo clásico de cómo AM puede potencialmente abrir nuevas puertas en términos de innovación.

Cadena de suministro

AM reduce el tiempo de entrega general al eliminar la necesidad de nuevas herramientas y producir directamente las piezas finales. Además, dado que AM generalmente usa solo el material que es necesario para producir un componente, su uso puede reducir drásticamente los desechos y reducir el uso de material. Además, los componentes livianos fabricados por AM pueden reducir los costos de manejo, mientras que la producción bajo demanda y en el lugar puede reducir los costos de inventario, proporcionando una cadena de suministro flexible. Finalmente, AM puede respaldar la producción descentralizada en volúmenes bajos a medianos, incluidas las reducciones de costos y la capacidad mejorada para fabricar productos más cerca de los clientes, lo que reduce la complejidad de la cadena de suministro.

Etapas del producto en las que se puede aplicar AM

Con sus ventajas únicas, AM es capaz de reemplazar algunos procesos que se utilizan convencionalmente en la producción de automóviles. Aquí hay cuatro cambios significativos que la AM puede traer a la industria automotriz.

Proceso de creación de prototipos

La creación de prototipos normalmente lleva mucho tiempo y termina siendo costosa a medida que un producto pasa por más iteraciones. La creación rápida de prototipos (impresión 3D) permite a las empresas convertir ideas aproximadas en una validación convincente del concepto. Luego, estos conceptos pueden avanzar hacia prototipos de alta precisión que coincidan estrechamente con el resultado final y, en última instancia, guíen los productos a través de una serie de iteraciones y etapas de validación hacia la producción en masa. En la industria automotriz, esta rápida validación es de suma importancia. Con la impresión 3D, se pueden crear prototipos altamente convincentes y representativos en un par de días, a un costo mucho menor y acortar la distancia entre la idea y el producto final, fortaleciendo sus flujos de trabajo generales de desarrollo de productos.

Reparación y soporte (repuestos)

Con la ayuda de CAD, los diseños de literalmente todas las piezas se pueden almacenar como una copia digital en el disco duro de una computadora, lo que elimina la necesidad de mantener un inventario. Con el uso de la impresión 3D, se podría producir una pieza de repuesto bajo demanda. La accesibilidad de la tecnología alentará a los proveedores a abrir nuevos espacios para proporcionar un suministro fácil de componentes y repuestos impresos en 3D. Incluso las piezas que ya no existen pueden rehacerse potencialmente según los requisitos, mediante ingeniería inversa basada en escaneos digitales de piezas existentes. Los diseños más antiguos pueden encontrarse con una nueva oportunidad de vida y, por otro lado, las piezas de repuesto de los autos clásicos se pueden reproducir fácilmente.

Personalizar ación

La personalización es muy costosa y requiere mucho tiempo con los procesos de fabricación convencionales. La impresión 3D es ideal para producir piezas personalizadas de bajo costo, brindando a los fabricantes nuevas capacidades en lo que pueden producir y ofrecer a sus clientes. Para los talleres de automóviles personalizados más pequeños, la impresión 3D de piezas de automóviles ha proporcionado formas de impulsar la calidad y la creatividad de su trabajo, brindando un amplio margen para experimentar y perfeccionar los diseños personalizados.

Fabricación en serie (ensamblajes de varias piezas)

La impresión 3D puede mejorar la eficiencia en la etapa general de fabricación de piezas. Es posible que tenga un conjunto de cinco o seis piezas de automóviles que ahora se pueden combinar en una sola pieza impresa. Está ahorrando tiempo y costos de ensamblaje, incluso si la pieza individual puede ser más costosa. Al consolidar piezas, los procesos de impresión 3D también pueden ayudar a reducir el peso y mejorar la eficiencia del combustible. Tendrá más sentido desde un punto de vista productivo incorporar más la impresión 3D en la fabricación general de piezas.

Qué tecnologías y materiales son adecuados

Desde molduras de plástico hasta componentes metálicos del motor, AM ha demostrado su valía y tiene más que ofrecer en términos de procesos tecnológicos y materiales que se pueden usar. Esta tabla ofrece una breve descripción general de las opciones populares.

Ejemplos de uso industrial actual

Muchos fabricantes de equipos originales de automóviles ya han comenzado a trabajar con AM, al darse cuenta de su capacidad y eficiencia, aquí hay 2 ejemplos de este tipo

Los neumáticos Uptis impresos en 3D de Michelin

El fabricante de neumáticos francés, Michelin, presentó su primer prototipo de neumático respaldado por tecnologías de fabricación aditiva en 2019. Llamado Uptis (Sistema único de neumáticos a prueba de pinchazos), estos neumáticos han sido diseñados para ser sin aire para reducir el riesgo de pinchazos y otros. fallas por pérdida de aire que resultan de pinchazos o peligros en la carretera. El diseño solo es posible gracias a AM. Si tiene éxito, podríamos esperar que Uptis equipe algunos automóviles para 2024. Finalmente, estos neumáticos a prueba de pinchazos también pueden reducir los desechos para promover la movilidad sostenible (uno de los objetivos de la visión de movilidad futura de la empresa).

Porsche y los primeros pistones de motor impresos en 3D

El gigante automotriz Porsche imprimió pistones de motor en 3D por primera vez. Los componentes de fabricación aditiva se diseñaron para el motor de alto rendimiento del Porsche 911 GT2. La impresión 3D permitió optimizar los pistones y, como resultado, hacer que este elemento crítico del motor fuera un 10 % más liviano que los fabricados tradicionalmente. Porsche utilizó una aleación de aluminio especial para los pistones con el fin de obtener las mejores propiedades para esta aplicación específica.

Conclusión

Teniendo en cuenta la gama de capacidades desbloqueadas por AM, los líderes de las empresas automotrices deberían considerar aprovechar las tecnologías AM para mantenerse por delante de la competencia. Si bien las técnicas de fabricación tradicionales están profundamente arraigadas y seguirán ocupando una posición sólida en la industria automotriz, la fabricación aditiva está avanzando.

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