La impresión de piezas 3D hace a los autos más livianos y resistentes

Nacida en los años noventa y perfeccionada con el comienzo del nuevo siglo, la impresión tridimensional es una realidad hoy al alcance de la mano. Y es parte de un futuro que nuestros padres o abuelos soñaron alguna vez.

La impresión 3D es el proceso técnico de fabricación de un modelo tridimensional físico, a partir de un archivo digital. O, en otras palabras, un proceso de fabricación por adición de diferentes métodos de fabricación, tales como polimerización, inyección de aporte, inyección de aglutinante, extrusión de material, plataforma de polvo, laminación de metal o depósito metálico.

Así, la máquina impresora es capaz de realizar réplicas de diseños en 3D, creando piezas o maquetas volumétricas a partir de un diseño hecho por computadora, descargado de internet o recogido a partir de un escáner 3D.
Las mismas surgen con la idea de convertir archivos de 2D en prototipos reales o en 3D. Comúnmente se ha utilizado en la prefabricación de piezas o componentes, en sectores como la arquitectura y el diseño industrial.

En la actualidad se está extendiendo su uso en la fabricación de todo tipo de objetos para distintas actividades, como la medicina, odontología, arquitectura, diseño, espacio, alimentos y lo último: la industria automotriz, uno de los segmentos donde son más palpables los avances.

Así, muchos fabricantes de piezas están poniendo su mirada hacia esta tecnología, debido a que constituye un método eficiente y, en algunos casos, más económicos, por no mencionar que este proceso permite fabricar piezas en lotes pequeños.

Varias empresas automotrices buscan liderar este segmento que tiene un potencial enorme: piezas más baratas y automóviles más livianos. Una ecuación que cierra por todos lados.

Un ejemplo de ello es el avance que realizó en el último año General Motors en alianza con la empresa de software Autodesk (San Francisco) para brindar un "enfoque evolutivo" basado en Inteligencia Artificial (AI) y avances en la impresión en 3D para dar más ligereza y transformar los vehículos del futuro, con una propulsión alternativa eficiente, cero emisiones y más livianos.

De esta manera, GM es el primer fabricante de autos de Norteamérica en usar una nueva tecnología de software con algoritmos basados en IA y computación en la nube a modo de explorar rápidamente varias combinaciones de diseño de piezas, generando cientos de opciones de diseño geométrico de alto rendimiento, muchas veces con formas singulares, con base en metas y parámetros definidos por el usuario como peso, resistencia, opción de material, métodos de fabricación y muchos más. El usuario determina la mejor opción de diseño de la pieza.

"Esta tecnología disruptiva provee grandes avances en cuanto a cómo podemos diseñar y desarrollar componentes para nuestros vehículos del futuro y así hacerlos más livianos y más eficientes," explicó a Infobae Ken Kelzer, vicepresidente de Componentes y Subsistemas para Vehículos Globales de GM.

Y agregó: "Cuando combinamos la tecnología de diseño con avances tecnológicos, tal como la impresión 3D, nuestro método de desarrollo de vehículos se ve completamente transformado y es fundamentalmente diferente para crear de manera colaborativa por medio de computadoras en formas que simplemente no podríamos haber imaginado en el pasado".

Concretamente, la aplicación de esta nueva tecnología puede producir una pieza de demostración conceptual -un soporte para asientos- que es 40% más liviana y 20% más resistente que la pieza original. Asimismo, consolida ocho componentes diferentes en una pieza impresa en 3D.

Enfoque evolutivo automotriz

"El diseño de piezas basado en la aplicación de enfoque evolutivo es el futuro de la fabricación. Las tecnologías de este tipo cambian la manera en que se hace el trabajo de ingeniería, dado que el proceso de fabricación se incorpora en las opciones de diseño desde el inicio. Los ingenieros podrán explorar cientos de opciones de diseño de alto rendimiento listas para ser fabricadas de una manera más rápida que cuando se podía validar un sólo diseño a la vieja usanza", precisó Scott Reese, vicepresidente senior de Productos de Fabricación y Construcción de Autodesk.

GM ha sido un usuario final e innovador en la fabricación de enfoque evolutivo en el mundo, con más de 50 máquinas de prototipos rápidos que han producido más de 250.000 piezas en la última década.

Desde 2016, ha lanzado 14 modelos de vehículos nuevos, con una reducción de masa total de más de 2200 kg, o más de 150 kg por vehículo. La mayoría de las reducciones de peso son el resultado de avances en los materiales y la tecnología.

La eliminación de la masa en las piezas donde el material no es necesario para el rendimiento combinado con la consolidación de las piezas genera beneficios para los propietarios de los vehículos, incluyendo el potencial de lograr más espacio interior y contenido del vehículo, mayor autonomía y un mejor rendimiento del vehículo.

Ello también abre el camino para nuevas funcionalidades para los clientes y proporciona a los diseñadores de vehículos una pantalla donde pueden crear formas no vistas hasta hoy.

Volkswagen, la firma alemana está valorando esta tecnología para fabricar repuestos, principalmente para sus modelos más icónicos de las décadas del 80 y 90.

"La impresión en 3D se ha utilizado hasta ahora solamente en las áreas de construcción de prototipos y equipamiento. Ahora queremos aplicar este know- how interno para la producción de piezas de recambio", explicó Tobias Pape, Manager Classic en Volkswagen.

Para poder realizar esta labor, la empresa debe considerar tres requerimientos: la pieza no debe ser visible una vez instalada, debe existir una mínima relación con la seguridad y finalmente debe ser tan pequeña como sea posible.

Fue en el año 2014 cuando la empresa Local Motors presentó en el International Manufacturing Technology Show (IMTS) el primer automóvil impreso en tres dimensiones.

Se trató del Strati, un auto biplaza cuyo motor lo podría llevar hasta los 60 km por hora. La creación del auto tardó un promedio de 18 meses, desde el momento en que la compañía lanzó una convocatoria para que los diseñadores enviaran sus propuestas hasta concebir el producto final. Pero se tardó solamente 44 horas en imprimirlo.

El vehículo fue creado utilizando la técnica Direct Digital Manufacturing (DDM) echando mano de un plástico de carbono reforzado. Los únicos elementos que no fueron impresos son la batería, el motor, el cableado y la suspensión.

Así como en diversos ámbitos, el mundo automotriz puede beneficiarse de la impresión en 3D, ya que una sola impresión en tercera dimensión es capaz de realizar infinidad de productos distintos. En la actualidad, la manufactura se realiza con máquinas específicas cuya función está limitada. Además, si el producto cambia, la máquina también debe readaptarse o sustituirse.

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