{"id":50763,"date":"2021-02-09T00:02:24","date_gmt":"2021-02-08T23:02:24","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/?p=50763"},"modified":"2022-06-02T21:21:07","modified_gmt":"2022-06-02T19:21:07","slug":"fabricacion-aditiva-automocion-090220212","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/fabricacion-aditiva-automocion-090220212\/","title":{"rendered":"El papel de la fabricaci\u00f3n aditiva en la automoci\u00f3n"},"content":{"rendered":"

En la industria de la automoci\u00f3n, los OEM (en espa\u00f1ol, Fabricante de Equipo Original) han utilizado la fabricaci\u00f3n aditiva para la creaci\u00f3n r\u00e1pida de prototipos. Sin embargo, recientemente los avances en esta tecnolog\u00eda han ido transformando las formas en que se dise\u00f1an, fabrican y distribuyen las piezas de uso final. El estudio de Deloitte, llamado <\/span>3D opportunity in the automotive industry<\/span><\/i><\/a>, explica que actualmente las empresas no buscan alteraciones radicales ni en las cadenas de suministro ni en los productos. La impresi\u00f3n 3D se adopta para crear iteraciones de dise\u00f1o, mejorar la calidad mediante la creaci\u00f3n de prototipos rentable y crear piezas de herramientas espec\u00edficas. Sin embargo, existen otras rutas de la fabricaci\u00f3n aditiva en la automoci\u00f3n, que transforman los productos y las cadenas de suministro de forma m\u00e1s radical. De hecho, el informe de SmarTech Analysis revel\u00f3 que para 2029, la impresi\u00f3n 3D automotriz<\/a> generar\u00e1 $9 mil millones en ingresos con la producci\u00f3n de piezas de uso final, en comparaci\u00f3n con los $1,39 mil millones de 2019. Entonces, \u00bfhacia d\u00f3nde se dirige la impresi\u00f3n 3D en este sector?<\/span><\/p>\n

Beneficios de la preproducci\u00f3n<\/h3>\n

Acelerar la fase de dise\u00f1o en el desarrollo de nuevos productos es clave en cualquier industria. Afortunadamente, la impresi\u00f3n 3D puede reemplazar la producci\u00f3n CNC costosa y de larga duraci\u00f3n en esta fase. Concretamente, permite a los dise\u00f1adores pasar de manera rentable por varias iteraciones antes de decidirse por el producto final. Para ello, una vez que los dise\u00f1adores han identificado una necesidad del usuario y han generado ideas para satisfacerla, desarrollan un prototipo. La siguiente etapa es probarlo para mejorar su dise\u00f1o. Este proceso iterativo es tambi\u00e9n lo que llamamos creaci\u00f3n r\u00e1pida de prototipos.<\/span><\/p>\n

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Muestra de conectores de agua impresos en 3D de metal para el motor Audi W12 | Cr\u00e9ditos: Volkswagen AG<\/p><\/div>\n

Volkswagen, por ejemplo, ha estado trabajando con tecnolog\u00edas de impresi\u00f3n 3D durante los \u00faltimos 25 a\u00f1os, y en 2020 invirti\u00f3 en dos impresoras 3D Stratasys<\/a> m\u00e1s. Peter Bartels, director del centro de pre-serie de Volkswagen, coment\u00f3 que estas inversiones representan <\/span>\u201ccapacidades adicionales que fortalecen las operaciones de impresi\u00f3n 3D y permiten optimizar a\u00fan m\u00e1s el proceso de dise\u00f1o\u201d<\/span><\/i>. Adem\u00e1s, el dise\u00f1o de herramientas (agarres, plantillas y accesorios) tambi\u00e9n se puede optimizar y producir a un coste menor. Las herramientas juegan un papel importante en la l\u00ednea de ensamblaje para crear productos en serie y de alta calidad. Estas aplicaciones son lo que Deloitte llama la ruta est\u00e1ndar actual de la fabricaci\u00f3n aditiva en la automoci\u00f3n.<\/span><\/p>

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El segmento creciente de piezas para uso final<\/h3>\n

Adem\u00e1s, varios OEM han apostado por la impresi\u00f3n 3D para desarrollar piezas de uso final, yendo m\u00e1s all\u00e1 de las aplicaciones de prototipos r\u00e1pidos. Esto se debe a la b\u00fasqueda de innovaci\u00f3n de productos en un sector competitivo como el automotriz. Una forma de lograr la innovaci\u00f3n de productos es aumentar dr\u00e1sticamente el rendimiento de una pieza, reduciendo su peso, por ejemplo. La innovaci\u00f3n de productos a trav\u00e9s de la personalizaci\u00f3n tambi\u00e9n es de gran inter\u00e9s, especialmente para los autom\u00f3viles de lujo.<\/span><\/p>\n

Adem\u00e1s, una ventaja de usar la impresi\u00f3n 3D es la producci\u00f3n potencial de piezas m\u00e1s ligeras<\/strong> para que los veh\u00edculos consuman menos combustible. As\u00ed, el papel del software de dise\u00f1o industrial es fundamental. A lo largo de los a\u00f1os, las soluciones CAD y CAM han mejorado dr\u00e1sticamente, especialmente para la fabricaci\u00f3n aditiva. A menudo incluyen herramientas de dise\u00f1o generativo, optimizaci\u00f3n topol\u00f3gica y generaci\u00f3n de celos\u00eda, que reducen el peso total de las piezas mientras mantienen o mejoran su funci\u00f3n. Las piezas m\u00e1s ligeras suelen ser m\u00e1s complejas<\/strong>, sin embargo, esto no constituye un desaf\u00edo para la fabricaci\u00f3n aditiva. Cabe se\u00f1alar que la simplificaci\u00f3n de piezas<\/strong> tambi\u00e9n es posible gracias a impresi\u00f3n 3D, mediante la consolidaci\u00f3n de varias piezas en un solo dise\u00f1o. Por lo tanto, la complejidad del ensamblaje podr\u00eda reducirse si fuera necesario producir un gran volumen de estas piezas.<\/span><\/p>\n

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Las herramientas de dise\u00f1o generativo de Autodesk ayudaron a dise\u00f1ar ruedas m\u00e1s ligeras en un microb\u00fas Volkswagen 1962 Tipo 2 de 11 ventanas<\/p><\/div>\n

La tecnolog\u00eda 3D tambi\u00e9n significa mayores posibilidades de personalizaci\u00f3n. De hecho, algunos fabricantes de autom\u00f3viles de lujo ya la utilizan para ofrecer dise\u00f1os especializados seg\u00fan los requisitos del cliente. En este sentido, los m\u00e9todos de fabricaci\u00f3n tradicionales no podr\u00edan ofrecer piezas \u00fanicas en plazos de entrega competitivos. El coste de producir tales piezas tambi\u00e9n ser\u00eda considerablemente diferente. Adem\u00e1s, la personalizaci\u00f3n tambi\u00e9n se puede utilizar para entregar repuestos, por ejemplo, para reparar un modelo de autom\u00f3vil m\u00e1s antiguo.<\/span><\/p>\n

Un ejemplo de aplicaci\u00f3n para uso final es el colector de admisi\u00f3n de aluminio impreso en 3D por Ford (parte del motor que suministra la mezcla de combustible y aire a los cilindros), que se instal\u00f3 en un Hoonitruck de 1977. Seg\u00fan el fabricante, esta fue la pieza de repuesto impresa en 3D para autom\u00f3viles m\u00e1s grande jam\u00e1s creada. Se tardaron cinco d\u00edas en imprimirla con el Concept Laser X LINE 2000R, de GE Additive. Hist\u00f3ricamente, Ford es una de las empresas que m\u00e1s investigaciones ha realizado en la industrializaci\u00f3n de la fabricaci\u00f3n aditiva. Adem\u00e1s, en 1986, ya hab\u00eda invertido en una soluci\u00f3n SLA. La empresa declar\u00f3: <\/span>\u201cNo pas\u00f3 mucho tiempo para ver que el invento pod\u00eda utilizarse para crear nuevos dise\u00f1os de prototipos de forma m\u00e1s r\u00e1pida y eficiente que nunca\u201d<\/span><\/i>. En la actualidad, la empresa ha impreso m\u00e1s de 500.000 piezas y ha ahorrado miles de millones de d\u00f3lares y horas de trabajo. En su Advanced Manufacturing Center de Detroit, ha invertido en impresoras 3D FDM, SLS y de arena.<\/span><\/p>\n

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Colector de admisi\u00f3n de aluminio impreso en 3D| Cr\u00e9ditos: Ford<\/p><\/div>\n

Otro ejemplo es el grupo BMW, que en 2020 abri\u00f3 un Campus de Fabricaci\u00f3n Aditiva<\/a>, no lejos de M\u00fanich. Actualmente, opera alrededor de 50 sistemas industriales para procesar metales y pl\u00e1sticos. La creaci\u00f3n de prototipos, piezas en serie, I+D y la formaci\u00f3n de los asociados en la fabricaci\u00f3n sin herramientas se llevan a cabo en las instalaciones. Esta inversi\u00f3n demuestra la confianza de BMW en las tecnolog\u00edas de impresi\u00f3n 3D. Al igual que otros fabricantes de autom\u00f3viles, el grupo apost\u00f3 por la fabricaci\u00f3n aditiva en 1991 para realizar prototipos conceptuales. Posteriormente, se produjeron peque\u00f1as series de piezas para coches de carrera DTM, el Rolls-Royce Phantom, el BMW i8 Roadster y el MINI, entre otros. En un a\u00f1o, se imprimieron en 3D alrededor de 300.000 piezas. El miembro de la junta, Milan Nedeljkovi\u0107, coment\u00f3: <\/span>\u201cLa fabricaci\u00f3n aditiva ya es una parte integral de nuestro sistema de producci\u00f3n mundial hoy en d\u00eda, y una parte establecida de nuestra estrategia de digitalizaci\u00f3n. En el futuro, las nuevas tecnolog\u00edas de este tipo har\u00e1n que la producci\u00f3n sea a\u00fan m\u00e1s r\u00e1pida y nos permitir\u00e1n beneficiarnos a\u00fan m\u00e1s del potencial de la fabricaci\u00f3n sin herramientas\u201d<\/span><\/i>.<\/span><\/p>\n

El cambio en la cadena de suministro<\/h3>\n

El estudio de Deloitte tambi\u00e9n se\u00f1ala que los cambios mencionados anteriormente afectar\u00e1n en \u00faltima instancia a las cadenas de suministro. Hoy en d\u00eda, los OEM subcontratan la mayor\u00eda de sus piezas. El informe explica: <\/span>\u201cA medida que los OEM adoptan la ruta de evoluci\u00f3n del producto, el resultado final ser\u00e1 doble: cadenas de suministro m\u00e1s peque\u00f1as y mayor contribuci\u00f3n de valor de los OEM. Un efecto importante de la fabricaci\u00f3n aditiva puede acortar y simplificar las enormes cadenas de suministro en la automoci\u00f3n que operan actualmente. Los OEM trabajan con miles de proveedores para obtener los diferentes componentes de los autom\u00f3viles, y constantemente buscan formas de recortar sus cadenas de suministro\u201d<\/span><\/i>. Por lo tanto, las empresas pueden aprovechar la impresi\u00f3n 3D para transformar las cadenas de suministro, produciendo localmente y reduciendo el inventario de piezas.<\/span><\/p>\n

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Utilizando el dise\u00f1o generativo y la fabricaci\u00f3n aditiva, General Motor pudo consolidar los ocho componentes diferentes de un soporte de asiento en una sola pieza impresa en 3D.<\/p><\/div>\n

Desarrollo de materiales<\/h3>\n

A lo largo de los a\u00f1os, las mejoras en la tecnolog\u00eda de materiales han permitido que se califiquen m\u00e1s materiales para el proceso de fabricaci\u00f3n aditiva. Las piezas de autom\u00f3viles se fabrican normalmente a partir de pol\u00edmeros de alto rendimiento, termopl\u00e1sticos reforzados y metales. Los OEM han buscado activamente incorporar materiales m\u00e1s ligeros como fibra de carbono y aluminio en la carrocer\u00eda del veh\u00edculo. Por lo tanto, los materiales dise\u00f1ados para la fabricaci\u00f3n aditiva pueden permitir la integraci\u00f3n de un mayor n\u00famero de propiedades en las piezas finales, pero tambi\u00e9n en el desarrollo de prototipos funcionales.<\/span><\/p>\n

Por ejemplo, BASF Forward AM<\/a> est\u00e1 trabajando junto con sus clientes y fabricantes de hardware para desarrollar productos innovadores mediante la adopci\u00f3n de la fabricaci\u00f3n aditiva. Con Daimler, dise\u00f1aron un nuevo soporte de motor para reducir la transmisi\u00f3n de vibraciones con el fin de maximizar la comodidad de los pasajeros. La necesidad de ciclos de desarrollo m\u00e1s cortos y menores costes ha puesto bajo presi\u00f3n este proceso de dise\u00f1o tradicional y los materiales. Forward AM elimin\u00f3 el costoso requisito de nuevos moldes con cada modificaci\u00f3n de dise\u00f1o al integrar las tecnolog\u00edas 3D en el proceso. El desaf\u00edo era cumplir con los estrictos requisitos de rendimiento t\u00e9rmico y mec\u00e1nico en condiciones de prueba. Para ello necesitaban un material muy r\u00edgido y t\u00e9rmicamente estable. La combinaci\u00f3n perfecta fue Ultrasint PA6 MF (una poliamida 6 rellena de mineral que supera a PA11 y PA12), que produjo prototipos finales en menos de 48 horas. Aunque el dise\u00f1o de la pieza impresa se ve\u00eda diferente, se pod\u00eda usar como el original, como un prototipo completamente funcional en la etapa de desarrollo cuando no se encontraba disponible ninguna pieza de moldeo por inyecci\u00f3n. Por lo tanto, encontrar el reemplazo de material adecuado para reproducir el rendimiento de la pieza moldeada por inyecci\u00f3n fue clave.<\/span><\/p>\n

\u00bfCu\u00e1l es el futuro de la fabricaci\u00f3n aditiva en la automoci\u00f3n?<\/h3>\n

En los \u00faltimos a\u00f1os, los fabricantes de autom\u00f3viles han tenido que explorar nuevos modelos comerciales para lograr el crecimiento. En el informe de tendencias de la industria automotriz<\/a><\/em> de Jabil, afirma que el 71% de las empresas automotrices tienen un cronograma de lanzamiento al mercado de menos de 2 a\u00f1os. Muchos miran hacia nuevas tecnolog\u00edas, incluida la fabricaci\u00f3n aditiva, para mantener ciclos de desarrollo cortos y lograr costes m\u00e1s bajos. La creaci\u00f3n de veh\u00edculos el\u00e9ctricos tambi\u00e9n es de gran inter\u00e9s, con aproximadamente el 50% de los fabricantes de autom\u00f3viles que aspiran a ser l\u00edderes del mercado de veh\u00edculos totalmente el\u00e9ctricos (EV) en un futuro pr\u00f3ximo. A medida que la industria se aleja de los motores de combusti\u00f3n interna, la impresi\u00f3n 3D surge como una soluci\u00f3n que puede acelerar el desarrollo de piezas m\u00e1s ligeras para veh\u00edculos el\u00e9ctricos. De hecho, el aligeramiento es fundamental para los veh\u00edculos el\u00e9ctricos porque afecta directamente a la duraci\u00f3n de la bater\u00eda.<\/span><\/p>\n

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Olli, el minib\u00fas impreso en 3D.<\/p><\/div>\n

Hace tiempo os hablamos de Olli, un minib\u00fas el\u00e9ctrico aut\u00f3nomo impreso en 3D dise\u00f1ado por Local Motors. El fabricante afirma que alrededor del 80% de las piezas se fabricaron en 3D, lo que redujo el tiempo total de producci\u00f3n en un 90%. La velocidad est\u00e1 limitada a 40 km\/h, lo que hace que Olli sea adecuado para centros urbanos, campus universitarios y hospitales. Antes de eso, Local Motors hab\u00eda presentado el roadster Strati, un biplaza el\u00e9ctrico con 75% de piezas impresas en 3D.<\/span><\/p>\n

Adem\u00e1s, a medida que aumenta la demanda de veh\u00edculos conectados, tambi\u00e9n aumenta la necesidad de dispositivos electr\u00f3nicos, como sensores y antenas dentro del veh\u00edculo. Con este aumento surge una mayor necesidad de dise\u00f1ar y producir componentes electr\u00f3nicos m\u00e1s peque\u00f1os y complejos. Basado en tecnolog\u00edas de impresi\u00f3n 3D a micro y nanoescala, es posible dise\u00f1ar componentes electr\u00f3nicos m\u00e1s complejos internamente que se pueden incrustar directamente en el veh\u00edculo. La impresi\u00f3n 3D electr\u00f3nica puede reducir los costes y el tiempo de desarrollo para crear estos dispositivos.<\/span><\/p>\n

Como se mencion\u00f3 anteriormente, la personalizaci\u00f3n<\/strong> ofrece muchas posibilidades en este \u00e1mbito. Por ejemplo, los clientes de MINI actualmente tienen la oportunidad de personalizar sus veh\u00edculos dise\u00f1ando la banda lateral del lado del pasajero en la cabina y las inserciones laterales. Tambi\u00e9n en sus diversos proyectos, BMW Group ha impreso en 3D m\u00e1s de 140.000 componentes. Christian Reinhardt, parte de BASF Forward AM desde 2019, coment\u00f3: <\/span>\u201cEn mi opini\u00f3n, una de las aplicaciones m\u00e1s emocionantes e importantes fue el proyecto MINI Yours Customized. Este proyecto demostr\u00f3 que es posible tener una pieza impresa en 3D en un autom\u00f3vil de serie real, y que la individualizaci\u00f3n espec\u00edfica del cliente podr\u00eda agregar un valor nunca antes visto. Estoy convencido de que este proyecto se convertir\u00e1 en un pionero de muchas aplicaciones futuras<\/span><\/i>\u201d.<\/span><\/p>\n

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Gracias a la impresi\u00f3n 3D, el MINI puede ser personalizado por los clientes.<\/p><\/div>\n

M\u00e1s globalmente, casi todas las empresas del mercado est\u00e1n invirtiendo en tecnolog\u00edas de impresi\u00f3n 3D para pasar a la producci\u00f3n de piezas m\u00e1s complejas y de alto rendimiento. Kevin Quinn, director de dise\u00f1o y fabricaci\u00f3n aditiva de General Motors, explica: <\/span>\u201cEn promedio, hay 30.000 piezas en cada veh\u00edculo, pero no pretendemos imprimir en 3D todas ellas. En cambio, estamos siendo muy realistas. Estamos enfocados en oportunidades de producci\u00f3n donde podemos brindar un valor comercial para GM y para el cliente\u201d<\/span><\/i>. <\/span>Por lo tanto, m\u00e1s all\u00e1 de mejorar las capacidades generales de fabricaci\u00f3n y reducir los costes, que ha sido la principal aplicaci\u00f3n en el sector, los OEM est\u00e1n comenzando a aprovechar la tecnolog\u00eda 3D para crear nuevos productos y permitir la transformaci\u00f3n de la cadena de suministro.<\/span><\/p>\n

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