El desarrollo automotriz avanza más rápido, pero la validación de la fundición aún implica aleaciones reales, espesores de pared, tratamiento térmico y mecanizado. Los prototipos de polímeros ayudan con la apariencia y el ajuste, pero no pueden reemplazar una fundición de metal en pruebas estructurales, térmicas, de sellado y de durabilidad. Esperar a que lleguen los patrones y los cajas de machos puede ralentizar la iteración de las piezas fundidas de motores, transmisiones, propulsión eléctrica, gestión térmica y chasis.
La impresión 3D en arena produce moldes y machos directamente a partir de datos de fundición para que los equipos puedan obtener piezas metálicas antes de que se congelen las herramientas de producción. Conecta el diseño digital con prototipos de fundición; no reemplaza todos los procesos de aditivos automotrices ni imprime el componente metálico final directamente.
De la iteración del diseño a la validación del fundición
1. Definir el objetivo de validación
Decida si la pieza es para verificaciones de paquetes, pruebas de fluidos, pruebas de banco o durabilidad del vehículo. El objetivo establece requisitos de aleación, tratamiento térmico, dimensiones, superficie y END y aclara qué diferencias con respecto a la futura ruta de producción son aceptables.
2. Completar el diseño de fundición.
Agregue dimensiones adicionales para compensar la contracción de la fundición y el mecanizado posterior, el sistema de canales de metal fundido, los alimentadores de fundición, los respiraderos y los soportes de ubicación del macho, luego revise el llenado y la solidificación. Si la pieza futura utilizará fundición a presión u otro proceso de producción en masa, documente las diferencias esperadas en microestructura, superficie y rendimiento.
3. Imprimir moldes y machos
Inspeccione, divida, corte y anide los datos de arena antes de la impresión 3D inyectando selectivamente aglutinante sobre el polvo. Un archivo revisado se puede imprimir nuevamente sin reconstruir un caja de machos dedicado, que es la principal fuente de velocidad de iteración.
4. Terminar y verter
Retire el polvo, cure, cubra, ensamble los machos y cierre el molde antes de verter al proceso aprobado. Verifique que se elimine la arena suelta de los caminos complejos y apoye los machos frágiles durante la manipulación.
5. Pruebe y envíe los resultados
Después de eliminar la arena de la fundición solidificada, el tratamiento térmico y el mecanizado, realice pruebas dimensionales, CT o radiográficas, de fugas, de flujo, mecánicas o de banco. Introduzca los resultados en la siguiente revisión de CAD y plan de fundición para crear un verdadero bucle de iteración digital.
Para conocer una ruta de desarrollo relacionada, consulte el papel y los límites de la impresión con arena en el desarrollo de gigacasting.
Tareas automotrices que se ajustan al proceso.
- conductos de aceite y refrigerante en carcasas de motor y transmisión;
- muestras de metales de bajo volumen para motores eléctricos, carcasas de motores y sistemas térmicos;
- conceptos estructurales y de chasis antes de la inversión en herramientas de producción;
- repuestos limitados para vehículos clásicos, equipos de prueba o piezas descatalogadas; y
- producción de puentes durante una transición de proveedor o reparación de herramientas.
Cada caso debe evaluarse en función del tamaño, la arena y las condiciones de fundición en el flujo de trabajo del molde de arena y del macho. Nuestra lista de verificación de aplicaciones automotrices cubre más ejemplos.
La iteración rápida no significa saltarse la validación de ingeniería
Una lima puede cambiar más rápido que una herramienta, pero cada revisión importante puede alterar el llenado, la contracción, la distorsión o la ventilación del macho. Los cambios en los pasajes, el espesor de las paredes, el sistema de canales de metal fundido o la orientación requieren una revisión renovada del proceso. Los programas automotrices también necesitan revisiones, materiales e informes de prueba rastreables para que los resultados de diferentes prototipos no se mezclen.
BYD ha ampliado su uso de fabricación aditiva para muestras de automóviles y validación de pruebas en carretera, incluidos soportes livianos, carcasas de baterías y componentes de gestión térmica. Los procesos de aditivos a base de polímeros, metales y arena sirven para diferentes trabajos: polímeros para la forma y el ajuste, AM metálico para piezas funcionales seleccionadas y moldes de arena digitales donde se requiere una fundición de aleación real con pasajes complejos.
De los prototipos a la producción de puentes
Cuando el diseño se está estabilizando pero las herramientas de producción no están listas, los moldes impresos pueden soportar una cantidad limitada de puentes. La revisión luego pasa de «¿Qué tan rápido podemos obtener la primera parte?» a:
- producción aceptada por turno y entrega de la caja de construcción;
- consistencia del lote para arena, aglutinante y revestimiento;
- capacidad de limpieza, montaje de moldes, vertido e inspección;
- gestión de diferencias de rendimiento con respecto a la futura parte de producción; y
- el volumen al que deben hacerse cargo las herramientas convencionales o metálicas.
Para una producción en masa estable, las herramientas convencionales, la fundición a baja presión o la fundición a presión pueden ofrecer un costo unitario más bajo. La arena digital crea valor al validar antes, reducir el uso de herramientas iniciales y conservar la flexibilidad de bajo volumen.
El sistema de impresión 3D de arena SJ-1200 produce moldes y machos industriales. Para una revisión automotriz, proporcione datos 3D, aleación, objetivo de prueba, cantidad e hito. También puede ser apropiada una estrategia de moldeo híbrido.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se utiliza la impresión 3D con arena en el desarrollo automotriz?
Fabrica moldes y machos de fundición directamente a partir de datos digitales, brindando a los ingenieros prototipos metálicos para pruebas dimensionales, de flujo, de ensamblaje, en banco o de durabilidad antes de que se completen las herramientas de producción.
¿Un cambio de diseño requiere una nueva herramienta?
Normalmente, el archivo digital se puede revisar y reimprimir sin necesidad de un molde formador de machos de arena completamente nuevo. Los cambios críticos de geometría aún requieren un proceso de fundición y una revisión de calidad.
¿Se puede utilizar para componentes de motor, transmisión y vehículos eléctricos?
Se pueden evaluar muchas carcasas y componentes de fluidos, pero la idoneidad depende de la aleación, el tamaño, los conductos, el rendimiento objetivo y las pruebas. No todas las tareas de impresión 3D en automóviles utilizan una ruta de arena.
¿Puede un proceso servir tanto para prototipos como para producción de puentes?
Sí, pero la producción de puentes necesita mayor capacidad, consistencia, trazabilidad y control de costos, además de un punto definido para cambiar a herramientas de producción.
¿Qué información del proyecto debe proporcionar un equipo automotriz?
Proporcione el modelo de fundición, la aleación, los requisitos de inspección y mecanizado, el objetivo de validación, la cantidad, el plan de revisión y el objetivo de entrega, además de los defectos existentes y la información del sistema de canales de metal fundido cuando esté disponible.