Cada vez es más habitual el uso de la tecnología 3D en la industria del motor gracias a la flexibilidad del diseño, un peso más reducido para ciertas piezas, el prototipado y el utillaje
Se acelera la implantación de la impresión 3D en el mundo del motor
MotoStudent, la gran cita universitaria del motor, que celebró el acto de presentación de su división de Madrid para la edición 2021 el pasado viernes 18 de junio en la sede del MSI Race Tech Institute, no sólo dio visibilidad a la competición de ingeniería más importante del mundo, también dio muestra de las tendencias cambiantes que las nuevas generaciones de ingenieros están aplicando en el mundo del motor. Una de las más interesantes es la impresión 3D, presente ya en muchos vehículos producidos para la competición.
Entre los 10 equipos, pertenecientes a 7 universidades madrileñas, que fueron al acto a presentar los prototipos que han diseñado y fabricados con los que competirán en esta prestigiosa prueba se encontraba el de la Universidad Politécnica de Madrid, UPM Motostudent, en la categoría Petrol, que ha contado con Grupo Solitium como uno de sus principales patrocinadores.
Equipo UPM Motostudent.
Con el soporte de ingeniería y el conocimiento de la tecnología HP JetFusion, Solitium ha producido para el equipo UPM Motostudent Petrol algunas de las piezas de su moto para hacer el conjunto más competitivo de cara a las carreras, estudiando en todos los casos las cargas y esfuerzos a los que se las somete para que la relación coste/beneficio de las soluciones aportadas sean del todo favorables.
Entre ellas cabe destacar el conjunto de toberas y caja de admisión. La alternativa a los métodos de fabricación tradicionales, evitando sus limitaciones, y la consecuente libertad de diseño que ofrece la fabricación aditiva ha permitido obtener formas y soluciones constructivas que vienen condicionadas por el resultado obtenido tras análisis de comportamiento de fluidos con software específico, y la necesidad de adaptarse a la propia geometría del chasis y carenado de la moto. Este conjunto hubiera sido muy costoso de producir sin recurrir a la impresión 3D.
El conjunto de toberas y caja de admisión han reducido su coste gracias a la impresión 3D.
La araña de carenado es también un buen ejemplo de cómo, mediante caracterización de materiales y optimización topológica, es posible sustituir en este caso aluminio mecanizado por poliamida impresa, manteniendo la funcionalidad de la pieza, con una reducción de peso mayor del 50%. El cubredepósito, que generalmente se produce en fibra de carbono, ha sido resuelto en cuatro partes con uniones no vistas mediante tornillería, con zonas de apoyo y descarga de esfuerzos interiores para evitar sobreesfuerzos. Igualmente, los guardabarros delantero y trasero se han aligerado empleando poliamida como alternativa a la fibra de carbono, ganando también flexibilidad y resistencia a posibles impactos. “Imprimir piezas en un único material como la PA12 de HP, y poder revisar, probar y modificar los diseños prácticamente de un día para otro es una estrategia inteligente”, asegura Miguel Ángel Mora, responsable del departamento de Servicios de Ingeniería 3D de Grupo Solitium.
Araña del carenado, cubredepósito y guardabarros también han sido impresos en 3D.
Gracias a la tecnología 3D, la moto de la edición 2021 con la que compite el equipo UPM Motostudent Petrol pesa aproximadamente 1.570 gramos menos que la unidad anterior. “Aunque no parezca mucho, se ha logrado el objetivo buscado: se pretendía arañar gramos tras estudiar cuáles son las piezas idóneas para ser producidas mediante aditiva, haciendo más ligera y competitiva la moto sin comprometer la fiabilidad en carrera”, explica Mora.
El equipo patrocinado por Grupo Solitium no es el único que ha confiado en la fabricación aditiva para el diseño de su vehículo de competición. Otras universidades como la Carlos III y la Europea de Madrid también han producido algunas piezas con esta tecnología. En el caso de la primera, han desarrollado una propuesta alternativa a la fabricación de basculante tradicional en aluminio, mediante un núcleo interno de Ultem impreso en FDM, fibra de carbono, y aluminio anodizado unido al carbono con adhesivo específico, que ha supuesto un ahorro del 20% del peso del basculante. “Un planteamiento mucho más arriesgado y de mayor complejidad de fabricación que el de la UPM, pero muy interesante y necesario de cara a considerar la fabricación aditiva como tecnología complementaria e incluso alternativa a los métodos de fabricación tradicionales en componentes estructurales, con resultados probados en competición, como no puede ser de otra manera”, opina el responsable del departamento de Servicios de Ingeniería 3D de Grupo Solitium.
Los estudiantes de ingeniería que compiten por el equipo de la Universidad Europea de Madrid han fabricado un monoplaza al que han incorporado conductos de admisión impresos en PLA mediante FDM. “Un ejemplo con mucho valor, porque demuestra cómo cada equipo de futuros ingenieros, con los medios de que dispone, experimenta y trata de aportar soluciones novedosas y mejoras sobre lo ya conocido aprovechando las fortalezas de la fabricación aditiva. El movimiento se demuestra andando, y estos alumnos van muy rápido”, cree Mora.
El futuro es hoy
Estos son sólo algunos ejemplos de cómo la tecnología 3D está cada vez más presente en todas las áreas de la industria, también en el mundo del motor. Y es que estos futuros ingenieros, que ahora incorporan la fabricación aditiva en el diseño y producción de sus vehículos de competición, serán los que lideren los equipos de investigación y producción de las principales empresas, y contarán con la Impresión 3D como herramienta clave en su día a día.
Como ya lo hacen en Volkswagen, que están utilizando la fabricación aditiva tanto en su planta de Navarra produciendo principalmente utillaje, como en proceso más novedoso, la inyección de aglutinante, para producir componentes metálicos impresos en su planta principal de la empresa en Wolfsburg (Alemania).
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