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Aplicaciones de la impresión 3D en el sector de la automoción

Publicado el octubre 8, 2020 por Alicia M.

Entre los sectores de aplicación en los que podemos encontrar las tecnologías de fabricación aditiva, la automoción es uno de los que más está aprovechando sus ventajas. Esta tecnología permite a las grandes empresas automovilísticas reducir costes, tiempo y peso a la hora de producir piezas complejas. Además, la fabricación aditiva también permite una mayor personalización a nivel de diseño, que convierten los modelos de coches en experiencias de usuario inolvidables. Con el crecimiento tan significativo que está teniendo la impresión 3D en la automoción, se espera que para 2028 se alcancen unas cifras de $12.4 mil millones. Para entender mejor el impacto que está teniendo la integración de esta tecnología en el sector, hemos hecho una recopilación con las principales compañías que utilizan la impresión 3D en la automoción, así como las distintas aplicaciones que tienen. Las empresas se han listado en orden alfabético.

Audi acelera el diseño automotriz

Audi es una multinacional alemana dedicada a la fabricación de coches deportivos y de alta gama, y que desde 1965 forma parte del grupo Volkswagen. Hace unos años, la empresa apostó por utilizar las soluciones de Stratasys con el objetivo de acelerar el diseño automotriz. La tecnología PolyJet permitió a Audi desarrollar y evaluar diferentes prototipos antes de producir las piezas de un vehículo. Al incorporar la impresora 3D J750 a su línea, el fabricante pudo extender la producción de modelos, como cubiertas de ruedas, rejillas, manijas de puertas o incluso cabujones de luz trasera, que suelen ser de plástico transparente. Con la impresión 3D, pudieron acelerar el diseño de automoción y creación de piezas finales, cumpliendo la demanda de sus clientes.

BMW apuesta por la fabricación aditiva

La empresa alemana BMW, con sede en Múnich, lleva utilizando la fabricación aditiva desde hace más de 25 años, siendo una de las primeras automovilísticas en integrar dicha tecnología. Para ellos, la impresión 3D en la automoción es una apuesta hacia el éxito. De hecho, en junio de 2020 abrieron finalmente su propio centro de fabricación aditiva con el objetivo de unir sus habilidades de producción. Este campus cuenta con más de 80 empleados y más de 50 soluciones industriales de fabricación. Además del centro, BMW ha demostrado sus capacidades en numerosas ocasiones, como por ejemplo, con el deportivo i8 Roadster. Este modelo integra piezas mucho más ligeras de lo normal, si se hubieran creado con métodos tradicionales. Partes como el soporte de la cubierta de la capota, son ahora más resistentes además de tener un menor peso. Un método avanzado de optimizar la producción de automóviles.

Bugatti imprime en 3D piezas de sus frenos

La empresa francesa Bugatti, subsidiaria del grupo Volkswagen, fabrica coches de lujo y competición. A principios de 2018, cuando la automoción ya utilizaba esta tecnología, la empresa anunció que había comenzado a integrar la impresión 3D para el desarrollo de algunas piezas. El deportivo Chiron de alta gama es conocido por su gran velocidad y la potencia de sus frenos. Así, Bugatti recurrió a la fabricación aditiva de titanio para hacer que las pinzas de los frenos fueran más ligeras. Dejar de lado el aluminio para integrar titanio, supuso una reducción del 40% en el pero de la pieza anterior. Los ingenieros aseguraban haber producido la pinza de freno más grande para un deportivo, con 8 pistones de titanio en cada calibre delantero y seis en la parte trasera. Por ello, el fabricante espera poder mejorar el rendimiento de sus vehículos en el futuro.

Ferrari y fabricación aditiva de metal

La impresión tiene un papel clave en la automoción, ya que permite diseñar piezas más ligeras, resistentes y eficientes en plazos mucho más cortos. El fabricante italiano Ferrari se basó en esta tecnología, en particular la impresión 3D de metal, para imaginar los pistones de uno de sus motores. Ferrari explica que utilizó una máquina de EOS y polvo de titanio, y que la fabricación aditiva le ha permitido imaginar una pieza mucho más compleja, resistente y ligera, gracias en particular a la optimización topológica. Este método también aumenta el número de posibles iteraciones: la empresa pudo imaginar tantos diseños como necesitara y acelerar su fase de creación de prototipos. El fabricante de automóviles también diseñó pedales de freno impresos en 3D con una estructura hueca, un resultado que no habría sido posible con métodos de fabricación tradicionales.

Ford desempeña proyectos con impresión 3D

En 1988, el fabricante de automóviles Ford ya había invertido en 3 impresoras 3D; en 2015, estimó su producción de piezas impresas en 3D en $500.000, prueba de que la tecnología tiene un lugar importante para la empresa estadounidense. Y por una buena razón, ha forjado sólidas alianzas con ciertos fabricantes como Desktop Metal o Carbon. Si echamos un vistazo a las piezas fabricadas por Ford, destacamos el colector de admisión de aire de aluminio, una de las piezas metálicas impresas en 3D más grandes para el automóvil. Pesa 6 kilos y se desarrolló en tan solo 5 días. Más recientemente, Fors diseñó tuercas hechas a medida para proteger las llantas de posibles robos. Impresas en máquinas EOS, estas tuercas se han modelado a partir de la voz del conductor: esto se convierte en un modelo 3D y se imprime dentro de la tuerca. Un método eficaz para luchar contra el robo ya que solo la voz del conductor permitiría sacar las tuercas.

General Motors crea un soporte para asientos

En colaboración con Autodesk, el fabricante General Motors ha desarrollado un soporte de asiento impreso en 3D con acero inoxidable para sus futuros coches eléctricos. Utilizó el diseño generativo para imaginar un modelo con menos material y, por lo tanto, más ligero, con el objetivo de maximizar la eficiencia energética. El soporte del asiento está hecho de una sola pieza, frente a 8 diferentes por métodos convencionales, es un 40% más ligero y un 20% más resistente. Los tiempos de fabricación también se reducen ya que no hay ninguna fase de montaje. General Motors espera producir miles de piezas para 2023, siguiendo de cerca los desarrollos en tecnologías 3D.

Lamborghini personaliza su Sian Roadster

Lamborghini es la definición de coches deportivos de lujo, por lo que sus razones para elegir tecnologías de fabricación aditiva para crear su Sian Roadster ciertamente no fueron para reducir costes o producir más rápido. Entonces, ¿cuáles fueron sus motivos? Para Lamborghini, la fabricación aditiva representa una cosa por encima de todo: opciones de personalización ilimitadas. Las opciones de personalización son tan ilimitadas como las personas puedan imaginar. Lamborghini ofrece a cada comprador del Sian Roadster, un control total sobre el interior, así como la elección de trabajos respecto a la pintura. Las salidas de aire de nuevo diseño se imprimieron en 3D y permiten a los clientes personalizar, entre otras cosas, integrando sus iniciales en el diseño. ¡Una experiencia de usuario única!

McLaren y su último modelo 720S

La empresa británica McLaren también ha integrado la fabricación aditiva en el proceso de fabricación de su modelo 720S. Al usar una impresora de resina, todas las partes individuales del cuerpo se pudieron imprimir en tan solo 140 horas. Dado que el 720S es un automóvil deportivo, la aerodinámica es un componente crítico en el desempeño del coche. Por ello, McLaren decidió sustituir las piezas originales más aerodinámicas, como el alerón trasero, el capó, las aletas exteriores de las puertas y el parachoques, por piezas impresas en 3D. Esto provocó que el 720S no solo se creara más rápido y más barato, sino también que fuera más eficiente y de alta calidad.

Mercedes desarrolla repuestos de metal

Dado que la industria del automóvil no se limita a los vehículos de motor para el transporte de personas, sino que también incluye los vehículos de motor para el transporte de mercancías (camiones), este ejemplo está dedicado a ello. Después de que Mercedes se concentrara con éxito por primera vez en la impresión 3D de repuestos para camiones hechos de plástico, la compañía ahora también produce repuestos para camiones hechos de metal. El uso de la fabricación aditiva de metal hace que las piezas de repuesto sean más resistentes, incluso al calor. Además, existe la ventaja de que a través de esta tecnología, Mercedes tiene la capacidad de producir de manera rentable incluso piezas descontinuadas en pequeñas cantidades. Mercedes es la primera empresa que se centra en la producción de repuestos para camiones.

Michelin fabrica neumáticos en 3D

El fabricante francés de neumáticos, Michelin, presentó su primer prototipo con tecnologías de fabricación aditiva en 2019. Llamados Uptis (sistema único de neumáticos a prueba de pinchazos), estos neumáticos han sido diseñados para no necesitar aire, con el fin de reducir el riesgo de pinchazos y otros fallos en la carretera. La compañía trabajó con la estadounidense General Motors para desarrollar este modelo de neumático impreso en 3D. Si tiene éxito, podríamos esperar que Uptis equipe algunos automóviles para 2024. La impresión 3D solo se utilizó para desarrollar el prototipo, utilizando materiales renovables y de origen biológico, pero si la producción alcanza mayores volúmenes, esta tecnología podría emplearse a mayor escala. Por último, estos neumáticos a prueba de pinchazos también pueden reducir el desperdicio de material para promover la movilidad sostenible (uno de los objetivos de la visión de la movilidad del futuro de Michelin).

MINI apuesta por la personalización

MINI, perteneciente a la empresa alemana BMW desde 2000, ha estado ofreciendo cierta personalización en sus coches gracias a la fabricación aditiva. Hoy, BMW utiliza tecnologías de fabricación aditiva para producir repuestos para sus vehículos clásicos, herramientas e incluso piezas de uso final. De hecho, debido a que la impresión 3D ofrece más libertad en el diseño en la automoción, es posible reducir los tiempos de entrega y agregar complejidad a las piezas a costes asequibles. Por lo tanto, los clientes de MINI tienen la oportunidad de personalizar su vehículo diseñando la banda lateral del lado del copiloto y las inserciones laterales ellos mismos. Luego, las piezas se crean en las instalaciones de BMW. Las impresoras 3D utilizadas en este proceso son instalaciones de producción altamente profesionales que fueron configuradas con precisión por BMW a través de asociaciones estratégicas con HP, Carbon y EOS. El grupo fabrica alrededor de 30.000 proyectos de prototipos al año y produce más de 140.000 componentes.

Porsche optimiza los pistones de sus deportivos

El fabricante Porsche ha estado utilizando tecnología de fabricación aditiva desde principios de la década de 1990. Este verano, el gigante de la automoción creó pistones de motor con impresión 3D por primera vez. Los componentes fabricados con esta tecnología fueron diseñados 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 sea un 10% más ligero que los fabricados tradicionalmente. Porsche utilizó una aleación de aluminio especial para los pistones fundidos de Mahle, con el fin de obtener las mejores propiedades para esta aplicación específica. El equipo tuvo que desarrollar nuevos parámetros para el trabajo de impresión, que fue realizado por el socio de fabricación, Trumpf.

SEAT abre un centro de fabricación aditiva

El fabricante español SEAT ha anunciado recientemente una nueva localización de 3.000 m2 que unificará todos los procesos y actividades previas a la producción en masa de un nuevo modelo. Un gran espacio en el nuevo centro estará dedicado a proyectos de impresión 3D. El centro de fabricación aditiva de SEAT alberga varias soluciones 3D, nueve, para ser precisos. Entre ellas están, una HP Multi Jet Fusion, una máquina SLS, 6 impresoras 3D FDM y una solución PolyJet. Gracias a la diversidad de estas tecnologías, SEAT es capaz de producir piezas con un mayor detalle, con importantes propiedades mecánicas y funcionalidades avanzadas. Las máquinas funcionan las 24 horas del día y producen una media de 50 piezas al día. Según el fabricante, el 80% de las piezas son prototipos que se utilizan para desarrollar vehículos más rápidamente, el resto son principalmente componentes de herramientas y personalización.

Volkswagen invierte en tecnologías 3D

Con motivo de la apertura de su nuevo centro de innovación e ingeniería en California, el fabricante de automóviles Volkswagen presentó una versión eléctrica modernizada del Combi de 1962, denominada Type 20. Curiosamente, el famoso modelo de furgoneta presentaba varios componentes desarrollados con fabricación aditiva, como el volante, los soportes del espejo e incluso las ruedas. La incorporación de la tecnología de impresión 3D permitió a Volkswagen reducir el peso total de la camioneta mientras ganaba en complejidad geométrica. ¡Todo beneficios!

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