Cómo la impresión 3D está revolucionando la industria automotriz

Los notables avances en tecnologías de fabricación aditiva en las últimas décadas han transformado las formas potenciales en que los productos se diseñan, desarrollan, fabrican, fabrican y distribuyen. El sector automotriz ha sido muy progresista en experimentar con impresión 3D y estos avances han abierto nuevas puertas en múltiples aspectos. Este artículo repasa 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 procesos de producción convencionales a tecnologías de impresión 3D ha revolucionado empresas de diversas industrias mejorando los aspectos técnicos y de negocio de piezas y productos, pero hay dos áreas principales donde la fabricación aditiva tendrá mayor influencia en el sector automotriz.

Innovación de producto

La Fabricación Aditiva puede producir componentes con menos restricciones de diseño que son difíciles de producir usando procesos de fabricación tradicionales. Esta flexibilidad de diseño abre camino a la innovación al hacer posible añadir 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 mediante procesos tradicionales. Además, nuevas tecnologías AM son cada vez más capaces de producir piezas multi-material impresas 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. El 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 plazo de entrega general eliminando la necesidad de nuevo utillaje y produciendo directamente piezas finales. Además, dado que AM generalmente usa solo el material necesario para producir un componente, usarlo puede reducir drásticamente el desperdicio y disminuir el uso de material. Además, los componentes ligeros fabricados con AM pueden reducir costes de manipulación, mientras que la producción bajo demanda y in situ puede reducir costes de inventario, proporcionando una cadena de suministro flexible. Finalmente, AM puede apoyar la producción descentralizada a volúmenes bajos y medios incluyendo reducciones de coste y la mejorada capacidad de fabricar productos más cerca de los clientes, reduciendo la complejidad de la cadena de suministro.

Etapas de producto donde AM puede aplicarse

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

Proceso de prototipado

El prototipado normalmente consume mucho tiempo y termina siendo costoso a medida que un producto pasa por más iteraciones. El prototipado rápido (impresión 3D) permite a las empresas convertir ideas aproximadas en validación convincente de concepto. Estos conceptos pueden proceder luego a prototipos altamente precisos que se acercan mucho al resultado final y guiar finalmente los productos a través de una serie de etapas de iteración y validación hacia la producción en masa. En la industria automotriz, esta validación rápida es de suma importancia. Con impresión 3D, prototipos altamente convincentes y representativos pueden crearse en un par de días, a un coste mucho menor y acortar la distancia entre idea y producto final, fortaleciendo sus flujos de trabajo de desarrollo de producto en general.

Reparación y soporte (repuestos)

Con la ayuda de CAD, los diseños para literalmente todas las piezas pueden almacenarse como copia digital en un disco duro, eliminando la necesidad de mantener un inventario. Con el uso de impresión 3D, una pieza de repuesto podría potencialmente producirse bajo demanda. La accesibilidad de la tecnología animará a los proveedores a abrir nuevos espacios para proporcionar un suministro fácil de componentes y repuestos impresos en 3D. Incluso piezas que ya no existen pueden potencialmente rehacerse a requerimiento, o ingeniería inversa basada en escaneos digitales de piezas existentes. Diseños antiguos pueden encontrarse con una nueva vida y, por otro lado, los repuestos de coches clásicos pueden reproducirse fácilmente.

Personalización

La personalización es altamente costosa e intensiva en tiempo con procesos de fabricación convencionales. La impresión 3D es ideal para producir piezas personalizadas de bajo coste, proporcionando a los fabricantes nuevas capacidades en lo que pueden producir y ofrecer a sus clientes. Para talleres de personalización de coches pequeños – la impresión 3D de piezas de coche ha proporcionado formas de impulsar la calidad y creatividad de su trabajo, proporcionando mucho margen para experimentar y perfeccionar diseños personalizados.

Fabricación en serie (ensamblajes de varias piezas)

La impresión 3D puede mejorar la eficiencia en la etapa general de fabricación de piezas. Puede tener un ensamblaje de cinco o seis piezas automotrices que ahora pueden combinarse en una sola pieza impuesta. Está ahorrando tiempo y coste de ensamblaje incluso si la pieza individual podría ser más cara. Al consolidar piezas, los procesos de impresión 3D también pueden ayudar a disminuir el peso y mejorar la eficiencia del combustible. Tendrá más sentido desde un punto de vista productivo incorporar la impresión 3D más en la fabricación general de piezas.

Qué tecnologías y materiales son adecuados

Desde acabados plásticos hasta componentes de motor de metal, AM ha demostrado su valía y tiene más que ofrecer en términos de procesos tecnológicos y materiales que pueden usarse. Esta tabla da una breve visión general de las opciones populares.

Aplicación	Proceso	Material	Características	Ejemplos
Interior y asientos	SLA, SLS, MJF	Polímeros	Componentes cosméticos personalizados	Salpicaderos, bastidores de asientos
Neumáticos, ruedas, suspensión	SLS, MJF, DMLS	Aleaciones de aluminio, polímeros	Componentes duros, resistentes	Muelles de suspensión, tapacubos
Electrónica	SLS, MJF	Polímeros	Componentes delicados	Sensores, paneles de control de una pieza
Escape y emisiones	DMLS	Aleaciones de aluminio	Piezas metálicas huecas	Ventilaciones de refrigeración
Bajo el capó	SLS, MJF	Nylon	Pieza funcional resistente al calor	Cubierta de batería
Luces	SLA, MJF	Resina	Totalmente transparente, alto detalle	Faros, prototipos de faros
Conductos de aire	SLS, MJF	Nylon	Conductos flexibles	Conductos HVAC
Prototipos	SLA	Polímeros	Alta definición, detalles claros	Prototipos finales de alta definición
Soportes de montaje funcionales	SLS, SLM, MJF	Nylon PA12, titanio	Ligero, alta resistencia	Soporte de alternador
Piezas complejas de motor	DMLS	Aleaciones de aluminio	Piezas metálicas funcionales, ligeras, consolidadas	Suspensión de horquilla

Ejemplos de uso industrial actual

Muchos fabricantes de automóviles OEM ya han comenzado a trabajar con AM, dándose cuenta de su capacidad y eficiencia, aquí hay 2 ejemplos.

Los neumáticos Uptis impresos en 3D por Michelin

El fabricante francés de neumáticos, Michelin, presentó su primer prototipo de neumático apoyado por tecnologías de fabricación aditiva en 2019. Llamado Uptis (Unique Puncture-proof Tire System), estos neumáticos han sido diseñados para ser sin aire con el fin de reducir el riesgo de pinchazos y otras pérdidas 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 equipara algunos coches para 2024. Finalmente, estos neumáticos a prueba de pinchazos también pueden reducir el desperdicio para promover la movilidad sostenible (uno de los objetivos de la visión de futuro de movilidad de la empresa).

Porsche y los primeros pistones de motor impresos en 3D

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

Conclusión

Considerando la gama de capacidades desbloqueadas por AM, los líderes de empresas automotrices deberían considerar aprovechar las tecnologías AM para mantenerse por delante de la competencia. Mientras que las técnicas de fabricación tradicionales están profundamente arraigadas y seguirán manteniendo una posición fuerte en la industria automotriz, la fabricación aditiva está ganando terreno.

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