Todo el chasis del automóvil de Divergent3D está impreso en 3D. Hizo su debut público en el stand de SLM Solutions en Formnext 2018 en Frankfurt, Alemania, del 13 al 16 de noviembre.
Si tiene algún conocimiento práctico de fabricación aditiva (AM), probablemente esté familiarizado con las boquillas de impresión 3D para la plataforma de motor a reacción Leap de GE. La prensa comercial ha estado cubriendo esta historia desde 2012, ya que de hecho fue el primer caso bien publicitado de AM en acción en un entorno de producción del mundo real.
Las boquillas de combustible de una sola pieza reemplazan lo que solía ser un conjunto de 20 piezas. También tenía que tener un diseño robusto porque estaba expuesto a temperaturas de hasta 2.400 grados Fahrenheit dentro del motor a reacción. La pieza recibió la certificación de vuelo en 2016.
En la actualidad, GE Aviation cuenta con más de 16.000 compromisos para sus motores Leap. Debido a la fuerte demanda, la compañía informó que imprimió su boquilla de combustible impresa en 3D número 30.000 en el otoño de 2018. GE Aviation fabrica estas piezas en Auburn, Alabama, donde opera más de 40 impresoras 3D de metal para la producción de piezas. GE Aviation informa que cada motor Leap tiene 19 boquillas de combustible impresas en 3D.
Los funcionarios de GE pueden estar cansados ​​de hablar de boquillas de combustible, pero allanó el camino para el éxito de AM de la empresa. De hecho, todas las nuevas reuniones de diseño de motores en realidad comienzan con una discusión sobre cómo incorporar la fabricación aditiva en los esfuerzos de desarrollo de productos. Por ejemplo, el nuevo motor GE 9X actualmente en proceso de certificación tiene 28 boquillas de combustible y un mezclador de combustión impreso en 3D. En otro ejemplo, GE Aviation está rediseñando un motor de turbohélice, que ha tenido casi el mismo diseño durante aproximadamente 50 años, y tendrá 12 piezas impresas en 3D que ayudarán a reducir el peso del motor en un 5 por ciento.
"Lo que hemos estado haciendo durante los últimos años es aprender a fabricar piezas realmente grandes fabricadas de forma aditiva", dijo Eric Gatlin, jefe del equipo de fabricación aditiva de GE Aviation, hablando ante la multitud reunida en el stand de la compañía en Formnext 2018 en Frankfurt, Alemania, a principios de noviembre.
Gatlin continuó llamando a la adopción de AM un "cambio de paradigma" para GE Aviation. Sin embargo, su empresa no está sola. Los expositores en Formnext notaron que había más fabricantes (OEM y Tier 1) en la feria de este año que nunca antes. (Los funcionarios de la feria comercial informaron que 26.919 personas asistieron al evento, un aumento del 25 por ciento con respecto a Formnext de 2017). Si bien los fabricantes aeroespaciales han liderado el impulso para hacer de la fabricación aditiva una realidad en el taller, las empresas automotrices y de transporte La tecnología se está viendo de una manera nueva. Una manera mucho más seria.
En una conferencia de prensa de Formnext, el vicepresidente senior de Ultimaker, Paul Heiden, compartió detalles de cómo Ford utilizó las impresoras 3D de la compañía en su planta de Colonia, Alemania, para crear herramientas de producción para el Ford Focus. Dijo que la compañía ahorró alrededor de 1.000 euros por herramienta de impresión en comparación con comprar la misma herramienta de un proveedor externo.
Si los ingenieros de fabricación se enfrentan a la necesidad de herramientas, pueden cargar el diseño en un software de modelado CAD 3D, pulirlo, enviarlo a una impresora y tenerlo impreso en cuestión de horas. Los avances en el software, como la incorporación de más tipos de materiales, han ayudado a que las herramientas de diseño sean más fáciles, de modo que incluso los "no capacitados" pueden trabajar con el software, dijo Heiden.
Ahora que Ford ha podido demostrar la utilidad de las herramientas y accesorios impresos en 3D, Heiden dijo que el próximo paso para la empresa es abordar el problema del inventario de repuestos. En lugar de almacenar cientos de piezas, se utilizarán impresoras 3D para imprimirlas a medida que se solicitan. A partir de ahí, se espera que Ford vea qué tipo de impacto puede tener la tecnología en la producción de piezas.
Otras empresas automotrices ya están incorporando herramientas de impresión 3D de formas imaginativas. Ultimaker ofrece ejemplos de herramientas que Volkswagen utiliza en su planta de Palmela, Portugal:
Fabricada en una impresora 3D Ultimaker, la herramienta se utiliza para guiar la colocación de los pernos durante la colocación de las ruedas en la planta de ensamblaje de Volkswagen en Portugal.
Cuando se trata de redefinir la fabricación de automóviles, otros piensan en algo mucho más grande. Kevin Czinger de Divergent3D es uno de ellos.
Czinger quiere repensar la forma en que se construyen los automóviles. Quiere crear un nuevo enfoque utilizando modelado informático avanzado y AM para crear chasis que sean más livianos que los marcos tradicionales, contengan menos piezas, brinden un mayor rendimiento y sean menos costosos de producir. Divergent3D exhibió su chasis impreso en 3D en el stand de SLM Solutions Group AG en Formnext.
El chasis impreso en la máquina SLM 500 consta de nodos autofijables que encajan entre sí después de la impresión. Los funcionarios de Divergent3D dicen que este enfoque para el diseño y ensamblaje del chasis podría ahorrar $250 millones al eliminar los costos de herramientas y reducir las piezas en un 75 por ciento.
La empresa espera vender este tipo de unidad de fabricación a fabricantes de automóviles en el futuro. Divergent3D y SLM han formado una estrecha asociación estratégica para lograr este objetivo.
Senior Flexonics no es una empresa muy conocida por el público, pero es un importante proveedor de componentes para empresas de las industrias automotriz, diésel, médica, de petróleo y gas y de generación de energía. Los representantes de la empresa se reunieron con GKN Powder Metallurgy el año pasado para discutir las posibilidades de la impresión 3D, y ambos compartieron sus historias de éxito en Formnext 2018.
Los componentes rediseñados para aprovechar la fabricación aditiva son válvulas de admisión y escape para enfriadores de recirculación de gases de escape para aplicaciones de camiones comerciales, tanto dentro como fuera de carretera. Advanced Flexonics está interesado en ver si hay formas más eficientes de crear prototipos que puedan resistir pruebas en el mundo real y posiblemente la producción en masa. Con años de conocimiento en la producción de piezas para aplicaciones automotrices e industriales, GKN tiene un conocimiento profundo de la porosidad funcional de las piezas metálicas.
Esto último es importante porque muchos ingenieros creen que las piezas para ciertas aplicaciones de vehículos industriales requieren una densidad del 99%. En muchas de estas aplicaciones, ese no es el caso, según el director ejecutivo de EOS, Adrian Keppler, como lo confirma el proveedor y socio de tecnología de máquinas.
Después de desarrollar y probar piezas fabricadas con material EOS StainlessSteel 316L VPro, Senior Flexonics descubrió que las piezas fabricadas de forma aditiva cumplían con sus objetivos de rendimiento y podían fabricarse más rápido que las piezas fundidas. Por ejemplo, el portal se puede imprimir en 3D en el 70% del tiempo en comparación con el proceso de fundición. En la conferencia de prensa, todas las partes involucradas en el proyecto reconocieron que esto tiene un gran potencial para la futura producción en serie.
“Hay que replantearse cómo se fabrican las piezas”, dijo Kepler. “Hay que ver la fabricación desde otra perspectiva. No se trata de piezas fundidas ni forjadas”.
Para muchos en la industria AM, el santo grial es ver que la tecnología gane una adopción generalizada en entornos de fabricación de gran volumen. A los ojos de muchos, esto representaría una aceptación total.
La tecnología AM se utiliza para producir estas válvulas de entrada y salida para enfriadores de recirculación de gases de escape para aplicaciones de camiones comerciales. El fabricante de estas piezas prototipo, Senior Flexonics, está investigando otros usos para la impresión 3D dentro de su empresa.
Con esto en mente, los desarrolladores de materiales, software y máquinas están trabajando arduamente para ofrecer productos que lo permitan. Los fabricantes de materiales buscan crear polvos y plásticos que puedan cumplir con las expectativas de rendimiento de manera repetible. Los desarrolladores de software están tratando de expandir sus bases de datos de materiales para hacer que las simulaciones sean más realistas. Los fabricantes de máquinas están diseñando celdas que funcionan más rápido y tienen rangos de producción más amplios para acomodar más piezas a la vez. Aún queda trabajo por hacer, pero hay mucho entusiasmo sobre el futuro de la fabricación aditiva en la fabricación del mundo real.
“Llevo 20 años en esta industria, y durante ese tiempo, no dejaba de escuchar: 'Estamos a punto de implementar esta tecnología en un entorno de producción'. Así que esperamos y esperamos”, declaró el director del Centro de Competencia de Fabricación Aditiva de UL. Paul Bates, gerente y presidente del Grupo de Usuarios de Fabricación Aditiva, comentó: “Pero creo que finalmente estamos llegando al punto en que todo converge y está sucediendo”.
Dan Davis es editor en jefe de The FABRICATOR, la revista de fabricación y conformación de metales de mayor circulación en la industria, y sus publicaciones hermanas, STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal y The Welder. Ha estado trabajando en estas publicaciones desde abril de 2002.
El Informe Aditivo se centra en el uso de tecnologías de fabricación aditiva en la fabricación en el mundo real. Hoy en día, los fabricantes utilizan la impresión 3D para hacer herramientas y accesorios, y algunos incluso utilizan AM para trabajos de producción de gran volumen. Sus historias se presentarán aquí.