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Caso de estudio

Impresión 3D para las carreras de vehículos eléctricos en la Universidad de Dankook

Cómo las tecnologías SAF, P3, FDM y PolyJet han transformado la formación de los estudiantes interesados en la fabricación de vehículos eléctricos.


R2X en una estación de recarga de vehículos eléctricos

Guía de soluciones de herramientas para aditivos para la industria automovilística

Esta guía aborda las aplicaciones más habituales de las herramientas para aditivos de automoción, los requisitos más importantes en la planta de producción y cómo evaluar el ajuste en función del entorno, las cargas y las necesidades de materiales, lo que ayuda a los equipos a reducir el riesgo de paradas y a responder más rápidamente a los cambios.

Perfil del cliente

El grupo de investigación sobre vehículos eléctricos R2X (Run to Xtreme), adscrito al Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Dankook, se está lanzando —haciendo honor a su nombre— hacia lo extremo. Se trata de un centro en el que se reúnen ingenieros apasionados para investigar, diseñar y desarrollar tecnologías de vehículos eléctricos de última generación.

Fundado en 2002, R2X cuenta actualmente con unos 52 estudiantes que participan activamente. El equipo ha competido de forma constante en la categoría de vehículos eléctricos del concurso universitario de coches de fabricación propia (Formula Student), organizado por la Sociedad Coreana de Ingenieros Automotrices (KSAE), y se ha consolidado como un firme contendiente en el mundo del automovilismo universitario nacional gracias a su tecnología innovadora y a sus excelentes resultados. En la competición de 2024, logramos la notable hazaña de ganar el Premio de Ánimo en la categoría E-Formula con nuestro coche de fórmula eléctrico de fabricación propia.

Three-quarter view of R2X electric vehicle

Reto

R2X diseña y fabrica componentes clave que están directamente relacionados con el rendimiento de los vehículos. Este proceso supone un camino largo y arduo. El procesamiento manual de compuestos de fibra de vidrio o carbono requiere mucho tiempo y esfuerzo antes de poder fabricar las piezas propiamente dichas. Para un club estudiantil que opera con tiempo y personal limitados, depender del trabajo manual dificulta la asignación de recursos a cambios o mejoras en el diseño que podrían conducir a mejores resultados.

Las limitaciones de la implementación también son evidentes. Con los métodos de procesamiento convencionales, resulta casi imposible fabricar piezas con formas complejas y aerodinámicas o con estructuras internas optimizadas para la aerodinámica. Como consecuencia, los ingenieros a menudo tienen que conformarse con diseños que sean factibles de fabricar, en lugar de aquellos que maximicen el rendimiento. Esto supone una barrera invisible que obstaculiza la creatividad y la innovación del equipo. R2X, que se niega a aceptar estas limitaciones como algo inevitable, está afrontando el reto de frente con la impresión 3D: un nuevo paradigma de fabricación que permite crear vehículos más rápidos, ligeros y eficientes.

Electronic components enclosure box 3D Printed using Stratasys F770

Anteriormente, se requería mucho tiempo y esfuerzo para fabricar piezas manualmente utilizando carbono y otros materiales. Sin embargo, gracias a la tecnología de impresión 3D, hemos reducido drásticamente el tiempo de producción y hemos podido centrarnos en tareas más importantes. Además, gracias al generoso apoyo técnico de Stratasys, pudimos participar en el concurso de la KSAE, organizado por la Sociedad Coreana de Ingenieros de Automoción, y lograr resultados notables.

Solución

El proceso de introducción de la impresión 3D en R2X supone un cambio significativo en la estrategia de ingeniería, que va más allá de la mera adopción de nuevos equipos. R2X estableció una estrategia de ingeniería centrada en aplicar la solución adecuada a cada problema, en lugar de depender de una única tecnología o herramienta para todo. Examiné detenidamente la gama de impresoras 3D de Stratasys. Y, tras completar la revisión preliminar, R2X seleccionó y utilizó estratégicamente cuatro tecnologías principales —SAF, P3, FDM y PolyJet— para cumplir con los requisitos de los componentes clave.

  • Conducto de refrigeración de la batería: Para maximizar la eficiencia de refrigeración de la batería —el corazón del vehículo eléctrico—, R2X utilizó la tecnología SAF (Selective Absorption Fusion) de Stratasys y la impresora H350. Gracias a la tecnología SAF basada en polvo, logramos crear conductos de refrigeración con
    canales internos complejos optimizados para el flujo de aire, algo que resultaba inimaginable con los métodos manuales convencionales.
  • Empuñadura: La empuñadura, que influye directamente en la sensación de control del conductor, se fabricó utilizando la tecnología P3 (fotopolimerización programable) basada en la impresora Origin One. Mediante la aplicación del material de tipo caucho IND 402, evitamos el deslizamiento y mejoramos el agarre. R2X modificó repetidamente la pieza durante el proceso para garantizar un ajuste óptimo a la mano del conductor, lo que aumentó la calidad general de la pieza.
  • Carcasa integrada: La gran carcasa integrada, que protege diversos componentes eléctricos del vehículo, se fabricó mediante el método FDM (modelado por deposición fundida) con la impresora 3D F770. La impresión de piezas de hasta 1 metro de tamaño máximo de una sola vez simplificó el proceso de montaje, eliminó la necesidad de uniones y permitió lograr tanto rigidez estructural como reducción de peso.
  • Luz de freno y sistema de alerta de alta tensión: La luz de freno y el sistema de alerta de alta tensión —incluido el logotipo del equipo— se fabricaron mediante la tecnología PolyJet con la impresora 3D J850. Esta tecnología permite imprimir simultáneamente a todo color y con materiales transparentes, reproduciendo a la perfección los colores y diseños deseados del logotipo de R2X.
3D Printed inlet using SAF Technology

Impacto

La introducción de las soluciones de impresión 3D de Stratasys supuso para R2X algo más que un simple cambio en la forma de fabricar las piezas: fue una auténtica innovación. En primer lugar, se simplificó el flujo de trabajo de desarrollo. Al eliminarse el tiempo y el esfuerzo que antes se requerían para producir los conductos de refrigeración de la batería o realizar el posprocesamiento, los miembros del equipo quedaron liberados de tareas repetitivas. El valioso tiempo y los recursos que se han ahorrado gracias a este proceso pueden invertirse ahora en actividades de gran valor añadido, como el diseño, la simulación y el análisis de datos. Esto puede considerarse una ventaja competitiva insustituible para los equipos de estudiantes, que deben maximizar la eficiencia con recursos limitados.

La mejora resultante en el rendimiento del vehículo supone un logro sin precedentes. El conducto de refrigeración fabricado con tecnología SAF evita el sobrecalentamiento de la batería y mantiene una potencia estable, mientras que el agarre ergonómico del volante, creado con tecnología P3, reduce la fatiga del piloto y contribuye a reducir los tiempos por vuelta. La carrocería, fabricada íntegramente mediante tecnología FDM, aumenta la rigidez de la estructura y reduce el peso, mejorando el rendimiento en movimiento, mientras que las piezas exteriores producidas con tecnología PolyJet mejoran la calidad general del vehículo.

R2X 3D printed steering wheel

Conclusión

La colaboración entre R2X, de la Universidad de Dankook, y Stratasys demuestra claramente cómo la tecnología de impresión 3D puede transformar el panorama de los vehículos eléctricos de próxima generación. R2X ha superado los límites de la fabricación convencional aprovechando las diversas plataformas tecnológicas de Stratasys para hacer realidad diseños audaces e imaginativos y llevar el rendimiento de los vehículos al límite, logrando así el éxito en competición. Y el reto de R2X no termina aquí. El presidente Hyun Ye-chan afirmó: «Junto con los miembros de mi equipo, seguiremos avanzando hacia lo extremo, tal y como sugiere el nombre», revelando así sus aspiraciones para el futuro.