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Casos de estudio automotriz

La creación de prototipos es la fuerza impulsora tras los grandes automóviles

Los gigantes automotrices BMW y Jaguar Land Rover, así como proveedores de accesorios de tendencia, como Minimizer, han descubierto que nada acelera el diseño y la fabricación automotriz como la impresión 3D.

Modelos 3D de tablero de ventilación de Jaguar

Antecedentes

Jaguar Land Rover instaló una Connex500 de Objet en el verano de 2008. Eligieron esta impresora 3D por su capacidad de materiales múltiples, que combina dos materiales distintos y se basa en sus mejores atributos para proporcionar modelos superiores.

Las dos marcas premium a nivel mundial, Jaguar y Land Rover, tienen un propietario único desde el año 2000, primero como parte de Ford Motor Company y ahora como la sucursal en el Reino Unido de TATA Group de India.

Las dos marcas tenían perspectivas completamente distintas en sus inicios. El primer Jaguar, el SS100, se lanzó al mercado en 1935 como el primer automóvil deportivo de 100 mph con un precio más asequible. Sus líneas clásicas y alto rendimiento lo convirtieron en la inspiración de una notable línea de automóviles Jaguar que destacaban por su velocidad, comodidad y éxito en las carreras automovilísticas.

En contraste, el primer Land Rover 80 Serie 1, construido en 1948, tenía atributos completamente distintos, ya que era un vehículo multipropósito con un diseño tosco y sin lujos, además de capacidades todo terreno. En la actualidad, Jaguar Land Rover (JLR) produce ocho líneas de vehículos. Para garantizar que estas líneas mantengan su posición privilegiada en el mercado, casi el 20% de los empleados de Jaguar Land Rover se dedica al desarrollo de productos y utiliza las técnicas CAD más modernas con prototipos y herramientas internos que permiten probar los diseños rápidamente. Además de la fabricación de modelos CNC y un taller de trabajo en metal y herramientas completamente equipado, las capacidades de creación de prototipos incluyen diversas máquinas RP que utilizan tecnología SLA, de sinterización láser y de inyección de polímeros.

Piezas de prototipo directamente de los datos CAD

Modelos 3D de piezas de automóviles

Jaguar Land Rover invirtió en Objet Connex500 en 2008 para ampliar sus capacidades de prototipos RP basados en resina. La capacidad de crear modelos directamente desde los datos CAD con materiales de elastómeros similares al caucho y producir mecanismos que funcionen fueron otros beneficios clave que contribuyeron a reducir los ciclos de desarrollo. Para comprobar su capacidad, se programó inicialmente que Objet Connex produjera un tablero de ventilación completo para un Range Rover Sport. Se modeló utilizando materiales rígidos para la carcasa y las paletas de desvío de aire, y materiales similares al caucho para las palancas de control y el sello de aire. Jaguar Land Rover pudo imprimir el tablero de ventilación completo, como pieza de trabajo, en un solo proceso. Una vez impreso, se sacó el modelo de Objet Connex, se limpió y probó inmediatamente para verificar que las bisagras de las paletas funcionaban correctamente y que la palanca de control tenía la apariencia adecuada.

El elemento central de la impresora 3D es la tecnología de inyección 3D. Al inyectar dos materiales distintos para el modelo en combinaciones predeterminadas en una estructura matriz, es posible crear diversos materiales flexibles y rígidos con una variedad de propiedades mecánicas y físicas, así como diferentes acabados. A través de esta tecnología, la Objet Connex de Jaguar Land Rover ha acumulado 5.000 horas de operación, ha impreso más de 2.500 piezas y ha usado 600 kg de resina. Un ejemplo de la productividad y confiabilidad de la tecnología de la Objet Connex es que la impresora 3D ha requerido escaso mantenimiento y el reemplazo de sólo cinco cabezales en este tiempo, en los intervalos recomendados por Objet para mantener una calidad óptima.

La cantidad de piezas producidas con la Objet Connex ha aumentado constantemente a medida que el equipo ha encontrado nuevas maneras de aprovechar las capacidades de la impresora 3D. Estas cifras sólo son un pequeño porcentaje de las 30.000 piezas de prototipo que elabora Jaguar Land Rover cada año, muchas de ellas por sinterización láser. Para las piezas basadas en resina, la tendencia es utilizar la Objet Connex, que ahora participa en un tercio de la producción Un dato interesante es que la Objet Connex se utiliza frecuentemente para producir piezas rígidas de un solo material, debido a su velocidad y sencillo postprocesamiento. En el modo de múltiples materiales se utiliza para una variedad de actividades. Entre ellas se encuentra el estilizado y los conceptos HMI (Interfaz humano-máquina), como palancas, interruptores y llaveros.

Pruebas de ajuste y funcionamiento

Modelo deportivo de Jaguar Land Rover

El sobremoldeado también es una función importante del sistema de impresión 3D Objet. Se utilizan dos materiales, pero no mezclados, para crear una cubierta con sello de caucho, por ejemplo. Una vez que se limpia, la pieza se puede usar directamente para probar el ajuste y el funcionamiento. Otras áreas clave del uso de Objet Connex incluyen el desarrollo de sellos para puertas y guardapolvos protectores, donde sólo se usa Tango Black Plus no rígido, y recientemente la creación de piezas para pruebas funcionales.

El principal usuario de las capacidades de Objet Connex es el departamento de estilo de Jaguar Land Rover. Más de la mitad de lo que se produce en la impresora 3D Objet llega al estudio de diseño para terminar las nuevas propuestas de diseño.

Un buen ejemplo fue la creación de un sistema completo de lavado de faros telescópicos que extiende y limpia los faros delanteros cada cinco veces que se lava el parabrisas. Los componentes impresos con la Objet Connex fueron suficientemente resistentes para las rigurosas pruebas, lo que permitió probar el diseño antes de pasar a la costosa etapa de mecanizado.

Los distintos atributos de la Objet Connex claramente se conjugan de diversas maneras en las aplicaciones anteriores, pero en resumen, los beneficios generales para Jaguar Land Rover son una buena definición de las piezas con alta precisión y control dimensional, así como un ciclo rápido gracias a su operación sencilla, una gran velocidad de elaboración y un proceso de limpieza simple. Específicamente, la impresora 3D Objet Connex destaca por su capacidad de crear prototipos de piezas directamente desde los datos CAD, lo que sería costoso y lento por otros medios.

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