Utilizando las herramientas del software 3D Spark, el equipo analizó diversos factores que afectan los costos de producción. Algunos son específicos de las piezas, mientras que otros lo son de los procesos. Por ejemplo, orientar las piezas para minimizar los soportes y maximizar las superficies construibles.
Al simular fuerzas en una bisagra, estas herramientas pueden eliminar material que tiene poco efecto. Esto resulta en una reducción de peso del 35 %. Menos material también significa tiempos de impresión más rápidos, lo que reduce aún más los costos.
Sinceramente, lo que están haciendo no debería ser nuevo para nadie involucrado en la impresión 3D. Es lógico organizar la pieza de forma razonable. Hemos visto cómo se eliminan los residuos tanto en la impresión 3D como en la fabricación tradicional. Lo más interesante es usar herramientas que ayuden a automatizar esta optimización. Desconocemos el precio del software y suponemos que no está dirigido al mercado de la impresión 3D para aficionados. Pero, preguntándonos qué se puede hacer, sospechamos que con un poco de práctica y modelado en el software disponible, se pueden obtener resultados similares.
En teoría, cualquier herramienta capaz de realizar un análisis de elementos finitos debería poder determinar el material que se debe eliminar. Hemos observado que los fabricantes de automóviles están utilizando la impresión 3D.
“Al simular fuerzas en la bisagra, estas herramientas pueden eliminar material que no tiene un impacto significativo. No soy ingeniero, pero leí esto y pensé en Análisis de Elementos Finitos. Luego te vi en la penúltima frase. Lo mencionaste. Por supuesto, los fabricantes de automóviles ya lo hacen. ¿Cómo lo comparamos? ¿Este modelo proporciona fuerza tanto en emergencias como en uso normal?
Cada borde, valle y redondeo requiere tiempo de mecanizado y desgaste de la herramienta. Es posible que se necesiten algunos cambios de herramienta adicionales, y al trabajar en una superficie diferente, puede ser necesario mecanizar y volver a unir las piezas para orientarlas de manera que permitan crear múltiples cavidades, siempre que se pueda utilizar una herramienta adecuada en todo el contorno.
Creo que se podría usar una máquina con más grados de libertad para girar la pieza al mejor ángulo... Pero ¿a qué precio?
La impresión 3D normalmente no tiene este tipo de restricciones de forma, lo que hace que las piezas complejas sean tan fáciles de fabricar como las sencillas.
Por otro lado, la ventaja del mecanizado sustractivo tradicional es que el material tiende a ser isotrópico, presenta la misma resistencia en cualquier dirección y, al no tener superficies internas planas, no hay que preocuparse por una mala adhesión debido a una sinterización deficiente. Además, es posible someterlo a un proceso de laminación (un paso económico) para obtener una buena estructura granular.
Todos los métodos de impresión 3D tienen limitaciones de forma. Incluso algunas piezas de SLM. Como cabría esperar, la naturaleza isotrópica de SLM no supone un problema. Las máquinas y los procesos que se utilizan a diario ofrecen resultados muy consistentes.
Sin embargo, el precio en sí es otro asunto. En la industria aeroespacial, la impresión 3D difícilmente puede ser realmente competitiva.
Diría que la industria aeroespacial es uno de los pocos sectores donde el coste de la impresión 3D de metales se justifica. Los costes iniciales de fabricación representan una ínfima parte del coste de un producto aeroespacial, y el peso es tan importante que resulta fácil encontrarle una aplicación. En comparación con los elevados costes del control de calidad de las piezas compuestas, un proceso de impresión especializado y una inspección dimensional precisa pueden generar un ahorro real y una solución innovadora.
El ejemplo más evidente es todo lo que se imprime en los motores de cohetes actuales. Se pueden eliminar muchos puntos de calidad insatisfactoria en tuberías complejas, a la vez que se reducen las pérdidas por retorno y el peso. Creo que algunas toberas de motor se imprimen en 3D (¿quizás en el Superdraco?). Recuerdo vagamente haber oído hablar de algún tipo de soporte metálico impreso en aviones de pasajeros Boeing.
Productos como los nuevos inhibidores de la Armada y otros desarrollos recientes pueden incorporar numerosos soportes impresos en 3D. La ventaja de las piezas optimizadas topológicamente radica en que el análisis de resistencia se integra en el proceso de diseño y el análisis de fatiga se vincula directamente con él.
Sin embargo, pasará algún tiempo antes de que tecnologías como DMLS se popularicen en la industria automotriz y manufacturera. El peso importa mucho menos.
Una aplicación en la que funciona bien es en colectores hidráulicos/neumáticos. La capacidad de crear canales y cavidades curvas para el embalaje retráctil resulta muy útil. Además, para fines de certificación, aún se requiere una prueba de resistencia al 100%, por lo que no se necesita un gran factor de seguridad (la resistencia es bastante alta de todos modos).
El problema es que muchas empresas presumen de tener una impresora SLM, pero pocas saben usarla. Estas impresoras solo se utilizan para prototipado rápido y permanecen inactivas la mayor parte del tiempo. Dado que aún se considera un sector nuevo, se prevé que su valor se deprecie rápidamente y que deban desecharse en un plazo de 5 años. Esto significa que, si bien el coste real puede ser muy bajo, conseguir un precio justo para un trabajo de producción resulta realmente difícil.
Además, la calidad de impresión depende de la conductividad térmica del material, lo que significa que el aluminio tiende a crear rugosidad superficial que puede provocar un rendimiento de fatiga molesto (aunque un colector no la necesita si se diseña para eso). Asimismo, si bien el TiAlV6 se imprime excelentemente y tiene mejores propiedades de resistencia que el grado base 5, el aluminio está disponible principalmente como AlSi10Mg, que no es la aleación más resistente. El T6, aunque adecuado para fundiciones del mismo material, no es adecuado para piezas SLM. El Scalmaloy es excelente de nuevo, pero es difícil de licenciar, pocos lo ofrecen, también se puede usar Ti con paredes más delgadas.
La mayoría de las empresas también necesitan un brazo y una pierna, 20 muestras y a tu primer hijo para procesar la pieza impresa. Si bien funcionalmente es esencialmente lo mismo que las piezas fundidas mecanizadas que costaban una fortuna fabricar durante años, creen que las piezas impresas son mágicas y los clientes piensan que tienen mucho dinero. Además, las empresas con certificación AS9100 generalmente no tienen escasez de trabajo y disfrutan haciendo lo que han estado haciendo durante mucho tiempo y saben que pueden ganar dinero con ello y pueden hacerlo sin ser acusadas de un accidente aéreo.
Sí, la industria aeroespacial puede beneficiarse de las piezas fabricadas mediante SLM, y algunas lo hacen, pero las particularidades de la industria y de las empresas que prestan el servicio se han quedado estancadas en los años 70, lo que complica un poco las cosas. El único avance significativo se da en el sector de los motores, donde los inyectores de combustible impresos se han vuelto comunes. Para nosotros, personalmente, conseguir el suministro de ASML es una tarea ardua.
Tubo de escape para impresión 3D en acero inoxidable P-51D. https://www.3dmpmag.com/article/?/powder-bed-systems/laser/a-role-in-military-fleet-readiness
Otros factores relacionados con los costos de mecanizado son la gestión de las pérdidas de refrigerante por desprendimiento y evaporación. Además, es necesario procesar las virutas. Cualquier reducción de virutas en la producción en masa puede generar ahorros sustanciales.
Esto se conoce comúnmente como diseño topológico y, como es de suponer, implica un nivel adicional de análisis que complementa el análisis de elementos finitos (FEA). Su popularidad ha aumentado considerablemente en los últimos años, a medida que las herramientas se han vuelto más accesibles.
Siempre que veas el nombre de Fraunhofer, ten en cuenta que está patentado y que la comunidad de fabricantes tendrá prohibido usarlo durante mucho tiempo.
En otras palabras: hemos inventado una nueva forma de asegurarnos de que te reemplacen el coche en cuanto expire la garantía.
No veo la conexión entre las bisagras de las puertas más ligeras y una malvada conspiración que te hace tirar tu coche entero a la basura.
Una cosa es analizar la vida útil por fatiga; si solo se optimiza la resistencia del material, se acabará con una pieza que no funcionará.
Aunque lo hayan diseñado deliberadamente debilitado, no se estropeará poco después de que expire la garantía; al fin y al cabo, solo es una bisagra, pero es nueva, y es improbable que tengas que desechar el coche entero… Habrá un coche de repuesto durante la vida útil del coche, porque en general sigue estando bien, pero esa pieza barata y fácil de reemplazar se desgasta; no hay nada nuevo en eso…
En la práctica, para asegurar que cumpla con los estándares de seguridad, etc., probablemente se somete a una profunda reingeniería, como la mayoría de los chasis, carrocerías y asientos de automóviles, debido a las tensiones que experimentará en el uso normal. . punto de venta, a menos que lo exija la ley en su área.
“Es solo una bisagra”, pero también es un ejemplo de cómo diseñar una pieza para una vida útil específica. Si se aplica al resto del coche, con el tiempo se convertirá en una chatarra.
El escándalo es el resultado de su frecuente protección de patentes (¡MP3, ya veo!).
Toda la economía estadounidense se basa en ese "chip". Según algunos criterios, funciona :-/.
Fraunhofer realizó una extensa labor científica, tanto aplicada como fundamental. Todo esto conlleva costos. Si se pretende desarrollarla sin patentes ni licencias, se requiere mayor financiación gubernamental. Con las licencias y patentes, otros países también asumen parte del costo, ya que se benefician de la tecnología. Además, todos estos estudios son cruciales para mantener la competitividad del sector.
Según su sitio web, parte de sus impuestos ronda el 30% (financiación básica), y el resto proviene de fuentes disponibles para otras empresas. Los ingresos por patentes probablemente forman parte de ese 70%, por lo que, si no se tienen en cuenta, habrá menos desarrollo o más impuestos.
Por alguna razón desconocida, el acero inoxidable está prohibido y no es popular para componentes de carrocería, motor, transmisión y suspensión. Solo se encuentra en algunos tubos de escape caros, y suele ser de mala calidad, como el acero martensítico AISI 410. Si quieres un escape bueno y duradero, tendrás que fabricarlo tú mismo con acero AISI 304/316.
Por lo tanto, todos los orificios de esas piezas terminarán obstruyéndose con tierra húmeda y las piezas comenzarán a oxidarse muy rápidamente. Dado que la pieza está diseñada para soportar el menor peso posible, cualquier rastro de óxido la debilitará inmediatamente. Tendrías suerte si se tratara solo de una bisagra de puerta o algún soporte o palanca interna menos importante. Si se trata de piezas de suspensión, de transmisión o algo similar, estás en serios problemas.
PD: ¿Alguien conoce algún coche de acero inoxidable que haya estado expuesto a la humedad, al deshielo y a la suciedad en gran parte de su carrocería? Se pueden comprar brazos de suspensión, carcasas de ventiladores de radiador, etc., a cualquier precio. Sé del DeLorean, pero lamentablemente solo tiene paneles exteriores de acero inoxidable y no toda la estructura de la carrocería ni otros detalles importantes.
Estaría dispuesto a pagar más por un coche con carrocería, chasis, suspensión y sistema de escape de acero inoxidable, pero eso implica una desventaja en el precio. El material no solo es más caro, sino también más difícil de moldear y soldar. Dudo que los bloques y culatas de motor de acero inoxidable tengan mucho sentido.
Además, es muy difícil. Según los estándares actuales de eficiencia de combustible, el acero inoxidable no ofrece ninguna ventaja. Se necesitarán décadas para compensar la huella de carbono de un automóvil fabricado mayoritariamente con acero inoxidable y recuperar así la durabilidad del material.
¿Por qué lo crees? El acero inoxidable tiene la misma densidad, pero es ligeramente más resistente (AISI 304: 8000 kg/m³ y 500 MPa; 945: 7900-8100 kg/m³ y 450 MPa). Con el mismo espesor de chapa, una pieza de acero inoxidable pesa lo mismo que una de acero normal. Además, no necesita pintura, por lo que no requiere imprimación, pintura ni barniz adicionales.
Sí, algunos coches están hechos de aluminio o incluso titanio, por lo que son más ligeros, pero se encuentran principalmente en el segmento de gama alta y los compradores no tienen problema en adquirir coches nuevos cada año. Además, el aluminio también se oxida, en algunos casos incluso más rápido que el acero.
El acero inoxidable no es más difícil de moldear ni de soldar. Es uno de los materiales más fáciles de soldar y, debido a su mayor ductilidad que el acero común, se puede moldear en formas más complejas. Busque ollas, fregaderos y otras piezas estampadas de acero inoxidable que se encuentran fácilmente en el mercado. Un fregadero grande de acero inoxidable AISI 304 cuesta mucho menos y tiene una forma más intrincada que cualquier guardabarros delantero estampado con esa pobre lámina de acero. Puede moldear fácilmente piezas de carrocería utilizando acero inoxidable de alta calidad en moldes comunes, y estos moldes durarán más. En la Unión Soviética, algunos trabajadores de fábricas de automóviles a veces fabricaban piezas de carrocería de acero inoxidable con maquinaria de fábrica para reemplazar sus coches. Todavía se puede encontrar el antiguo Volga (GAZ-24) con la parte inferior, el maletero o las aletas hechas de acero inoxidable. Pero esto se volvió imposible después del colapso de la Unión Soviética. No sé por qué ni cómo, y ahora nadie está dispuesto a ganar dinero con ello. Tampoco he oído hablar de piezas de carrocería de acero inoxidable fabricadas en fábricas occidentales o del tercer mundo. Lo único que encontré fue un Jeep de acero inoxidable, pero si no recuerdo mal, los paneles de acero inoxidable se reproducían a mano, no en fábrica. También hay una historia de aficionados al Golf Mk2 de Virginia Occidental que intentaron encargar un lote de guardabarros de acero inoxidable a fabricantes de repuestos como Klokkerholm, que normalmente los fabrican con acero común. Todos estos fabricantes cortaron la conversación de inmediato y de forma grosera, sin siquiera mencionar el precio. Así que es imposible comprar nada por dinero en esta zona, ni siquiera al por mayor.
De acuerdo, por eso no mencioné el motor en la lista. El óxido definitivamente no es el principal problema del motor.
El acero inoxidable es más caro, sí, pero la carcasa de acero inoxidable no necesita pintura. El costo de una pieza pintada es mucho mayor que el de la pieza en sí. Por lo tanto, una carcasa de acero inoxidable puede ser más barata que una oxidada y durará prácticamente para siempre. Simplemente reemplace los bujes y juntas de goma desgastados de su vehículo y no necesitará comprar un auto nuevo. Cuando sea conveniente, incluso puede reemplazar el motor por uno más eficiente o incluso eléctrico. Sin desperdicio, sin impacto ambiental innecesario al fabricar autos nuevos o al operar los antiguos. Pero por alguna razón, este método ecológico no figura en las listas de ecologistas y fabricantes.
A finales de la década de 1970, artesanos filipinos fabricaron a mano nuevas carrocerías de acero inoxidable para los jeepneys. Originalmente, se construían a partir de jeeps que habían quedado de la Segunda Guerra Mundial y la Guerra de Corea, pero alrededor de 1978 se cortaron todos porque se podía alargar la parte trasera para acomodar a más pasajeros. Así que tuvieron que construirlos desde cero y usar acero inoxidable para evitar que la carrocería se oxidara. En una isla rodeada de agua salada, esto es una ventaja.
No existe ningún material equivalente al acero HiTen en la chapa de acero inoxidable. Esto es crucial para la seguridad; recordemos las primeras pruebas EuroNCAP realizadas a coches chinos que no utilizaban este tipo de acero especial. Para piezas complejas, nada supera al hierro fundido GS: económico, con excelentes propiedades de fundición y resistencia a la corrosión. El factor decisivo es el precio. El acero inoxidable es realmente caro. Se suele poner el ejemplo de un coche deportivo, donde el coste no importa, pero para Volkswagen, desde luego, no.
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