Los equipos automotrices utilizan varias formas de impresión 3D. Los prototipos de polímeros respaldan las comprobaciones de apariencia y ajuste, la fabricación aditiva de metales puede producir piezas funcionales seleccionadas y la impresión 3D en arena sirve para la fundición de metales convencional. Imprime moldes y machos para que los equipos puedan obtener piezas fundidas de aleaciones reales mientras las herramientas de producción aún están evolucionando, las cantidades son limitadas o la geometría interna es compleja.
Tren motriz y carcasas complejas.
Los bloques de motor, culatas de cilindros, carcasas de transmisión y piezas fundidas relacionadas a menudo contienen conductos de aceite y refrigerante, además de múltiples puntos de referencia de montaje. Las pruebas convencionales pueden requerir varios moldes formadores de machos de arena y un conjunto de machos de varias piezas. La impresión de machos complejos reduce la espera por las herramientas del prototipo y permite a los ingenieros revisar los pasajes y el espesor de la pared local. La verdadera prueba no es si la forma se imprime, sino si se puede limpiar, ubicar, verter y validar en cuanto a fugas, dimensiones, microestructura y durabilidad. Ver prototipos de automóviles y piezas fundidas de bajo volumen.
Componentes de propulsión eléctrica y gestión térmica
Las carcasas de motores y motores eléctricos, los inversores y los componentes térmicos pueden contener camisas de refrigeración, conductos de bobinado y paredes delgadas. La arena impresa permite al equipo comparar diseños de manera temprana y realizar pruebas de flujo, sellado y ciclo térmico en piezas fundidas de metal. Si la ruta de producción es la fundición a presión, documente las diferencias en microestructura, superficie, dimensiones y propiedades e identifique qué conclusiones requieren confirmación en las herramientas de producción.
Chasis, estructuras de carrocería y grandes prototipos.
Modificar repetidamente una herramienta metálica grande antes de congelar el diseño es costoso. Un prototipo moldeado en arena puede verificar el embalaje, los datos de mecanizado, el ensamblaje y las funciones estructurales seleccionadas y ayudar a validar el sistema de canales de metal fundido. No sustituye a una herramienta de producción de fundición a presión a alta presión y no puede establecer el tiempo del ciclo de producción ni el rendimiento por sí solo. Revise los límites en nuestro proceso de macho y molde de arena y la guía para la impresión en arena en el desarrollo de gigacasting.
Vehículos antiguos y repuestos de servicio.
Cuando se retiran las herramientas, la cadena de suministro original finaliza o la demanda es muy baja, los datos de fundición a veces pueden reconstruirse a partir de CAD, dibujos o escaneos archivados y usarse para imprimir una tirada corta de moldes. Esto evita una herramienta completamente nueva para algunas piezas, pero aún requiere confirmación del material, recuperación dimensional, revisión del proceso y validación del primer artículo. Los derechos de propiedad intelectual, la autorización de dibujo, la responsabilidad de seguridad, el acceso a archivos y el control de revisión son esenciales.
Herramientas de desarrollo y piezas auxiliares.
No todas las piezas de arena impresas se convierten en moldes de fundición. Algunos programas utilizan la fabricación aditiva a base de arena para machos de sacrificio, accesorios o pruebas de procesos en termoformado y compuestos. Los requisitos de resistencia, temperatura, superficie y eliminación necesitan una validación por separado.
Referencias de inversión en automoción publicadas
Las herramientas siguen siendo un costo importante en el desarrollo de vehículos nuevos. El material fuente de este artículo cita herramientas comunes para paneles de instrumentos entre 100 000 y 150 000 USD, herramientas para parachoques entre 50 000 y 100 000 USD y herramientas relacionadas con el motor entre 20 000 y 80 000 USD. Un cambio de diseño importante puede sumar alrededor de 100.000 dólares, mientras que un troquel grande de una sola pieza para los bajos puede alcanzar los 1,5 millones de dólares. Por lo tanto, la arena digital es más valiosa para las pruebas antes de que se congelen las costosas herramientas metálicas.
Programas automotrices seleccionados han informado que el costo de validación basado en arena es cercano al 3% de una ruta de prototipo de metal, el tiempo de desarrollo se redujo de aproximadamente un año a dos o tres meses y el costo total de desarrollo se redujo aproximadamente a la mitad. Trátelos como referencias de proyectos en lugar de resultados universales.
El proyecto IDAM de BMW comenzó en 2019 con dos líneas piloto de fabricación aditiva que apuntaban a unas 50.000 piezas de producción y 10.000 repuestos al año. BMW también invirtió alrededor de 15 millones de euros en su centro de fabricación aditiva de Munich en 2020, con la automatización destinada a reducir las operaciones manuales de aproximadamente un 35% a menos del 5% y reducir a la mitad el costo unitario de las piezas metálicas de AM. IDAM incluye fabricación aditiva de metales y no es un programa de impresión en arena, pero muestra cómo la fabricación digital de automóviles avanza hacia una producción repetible y rastreable.
Elegir la ruta correcta
| Característica del proyecto | Ruta a evaluar primero |
|---|---|
| Único o de bajo volumen, complejo, que cambia con frecuencia | Molde o macho de arena impreso en 3D |
| Molde externo simple, macho interno complejo | Molde convencional con macho impreso. |
| Fundición en arena estable de volumen medio o alto | Compare herramientas, moldeado automatizado y capacidad de impresión. |
| Pieza grande destinada a fundición a presión a alta presión. | Arena impresa para controles de desarrollo seleccionados; herramientas metálicas para la producción |
| Solo apariencia y ajuste | El prototipo de polímero puede ser más rápido y menos costoso |
| Validación funcional cercana al material de producción. | Elija una ruta de fundición que satisfaga las necesidades de aleación, tratamiento térmico y pruebas. |
El Sistema de impresión 3D de arena SJ-1200 está destinado a moldes y machos industriales. Para comparar rutas de prototipos, puentes o repuestos, envíe una pieza representativa y la cantidad esperada.
Preguntas frecuentes
¿Qué piezas de automóvil son candidatas habituales?
Cajas de tren motriz y transmisión, carcasas de motores, cuerpos de bombas, componentes térmicos y estructuras seleccionadas. El tamaño, la aleación, los conductos internos, el objetivo de la prueba y la cantidad determinan la idoneidad.
¿Cómo admite la impresión los repuestos heredados?
Con autorización legal y datos reconstruidos fiables, se puede fabricar una tirada corta de moldes sin la herramienta original. La primera pieza aún requiere validación material, dimensional y funcional.
¿Pueden los moldes de arena impresos fabricar piezas estructurales de gran tamaño?
Se pueden fabricar diferentes tamaños dentro del rango de construcción de una impresora o mediante segmentación diseñada. Las uniones, el manejo, la resistencia, el vertido y la deformación se vuelven más importantes a medida que aumenta el tamaño.
¿En qué se diferencia una ruta de prototipo de las herramientas de producción?
La creación de prototipos prioriza la iteración y la baja cantidad; Las herramientas de producción priorizan el tiempo de ciclo, la vida útil, la automatización y el costo unitario. Es posible que un prototipo moldeado en arena no reproduzca la microestructura o el rendimiento del moldeado a presión.
¿Cómo debe elegir un equipo entre arena impresa y herramientas metálicas?
Compare la cantidad, la madurez del diseño, el tamaño, la complejidad, el proceso objetivo, el tiempo de entrega y el costo total. Imprima antes de congelar el diseño o a bajo volumen; transición a la herramienta de producción adecuada cuando la demanda y la geometría se estabilicen.