Producto: DMP
Industria: Automotriz y Transporte
Rodin Cars, un fabricante de automóviles con sede en Nueva Zelanda, está utilizando la impresora 3D de metal DMP Factory 500 a gran escala de 3D Systems para producir los componentes de titanio de su nuevo automóvil de pista a medida, el Rodin FZERO. Con el rendimiento y la calidad liderando cada decisión de ingeniería, el automóvil se fabrica principalmente con fibra de carbono y titanio. La fabricación aditiva de metal (AM) de 3D Systems fue seleccionada como el método de producción para todos los componentes complejos de titanio para permitir que Rodin Cars avance en el diseño y el rendimiento de cada pieza, independientemente del tamaño, incluida la caja de cambios secuencial de ocho velocidades, una primicia en la industria.
“Nuestro objetivo era hacer que cada componente de este automóvil fuera lo mejor posible. El Rodin FZERO solo se puede fabricar con fabricación aditiva”.
Adam Waterhouse, ingeniero principal, Rodin Cars
LOGRAR PIEZAS IMPRESAS DE TITANIO DE ALTA CALIDAD A GRAN ESCALA
Con un peso final de solo 650 kilogramos y una producción de 4.000 kilogramos de carga aerodinámica, el monoplaza Rodin FZERO (por “restricciones cero”) está diseñado para recorrer un circuito más rápido que un piloto de Gran Premio de Fórmula Uno actual. Con la ingeniería que cambia la industria incorporada en cada componente, Rodin Cars tenía la intención de optimizar a fondo para ofrecer el componente definitivo para cada pieza.
Cuando se trataba de utilizar la fabricación aditiva de titanio en todo el automóvil, surgieron desafíos a medida que aumentaban los tamaños de las piezas, especialmente para las piezas grandes. Producir componentes como la caja de engranajes según las especificaciones requería un volumen de construcción más allá de las capacidades de la mayoría de las impresoras de metal. Sin embargo, volver a los métodos convencionales de fundición de la caja de cambios en magnesio no era una opción, ya que tanto el método como el material no alcanzarían los objetivos de Rodin Cars. Para ofrecer el hiperauto definitivo, las principales prioridades de Rodin Cars eran optimizar el peso y la función con AM, y usar titanio por su valor como material no corrosivo de primera calidad que mantendrá el rendimiento y la apariencia máximos a lo largo del tiempo.
Innovación para crear una caja de cambios ligera
El primer paso para optimizar la caja de cambios fue crear un diseño personalizado junto con el reconocido fabricante de cajas de cambios, Ricardo. Luego de un extenso trabajo con 3D Systems después de adoptar AM por primera vez, Rodin Cars compartió su conocimiento adquirido con Ricardo, educándolos sobre los beneficios y capacidades únicos del diseño y la fabricación con aditivos. Rodin Cars necesitaba relaciones de transmisión y dimensiones de caja muy específicas, y sabía que solo podía producir su diseño usando AM. Eliminar el exceso de masa también fue una prioridad principal, produciendo paredes delgadas de hasta 2 mm de espesor en algunas áreas. Las dos empresas colaboraron para diseñar piezas en torno a la geometría optimizada que buscaba Rodin Cars, integrando galerías internas y canales de fluidos para ayudar a reducir el espacio de la caja de cambios final, que mide 400 mm x 650 mm x 300 mm.
Para producir piezas AM de titanio con las dimensiones requeridas y características precisas, Rodin Cars seleccionó la impresión directa en metal (DMP) de 3D Systems por su capacidad única de gran formato y calidad y repetibilidad comprobadas.
Flujo de trabajo de titanio probado
La optimización de la relación potencia/peso es fundamental para los vehículos de alto rendimiento. Como tal, la capacidad de imprimir los componentes metálicos complejos en titanio fue clave para la misión de Rodin Cars de ofrecer un rendimiento superior y al mismo tiempo eliminar el mayor peso posible en todo el automóvil. La integridad del titanio como material no corrosivo también significa que ni el aspecto ni el rendimiento se degradarán con el tiempo, lo cual era importante para el fundador de Rodin Cars, David Dicker.
Según Adam Waterhouse, ingeniero principal de Rodin Cars, cualquier componente que sea de metal y no un perno se imprime en 3D. “Se imprimieron todos los soportes hasta la caja de cambios”, dijo Waterhouse. “Es una enorme variedad de piezas. Es en gran medida un sistema impreso”. La caja de engranajes de titanio final está impresa en LaserForm Ti Gr23 (A) y pesa solo 68 kilogramos, incluidas las partes internas de acero.
La solución completa para metales de 3D Systems incluye el software 3DXpert, un software todo en uno para preparar, optimizar y administrar el flujo de trabajo de impresión de metales. Para cada uno de los materiales LaserForm de 3D Systems, este software incluye parámetros de impresión ampliamente desarrollados, integrando la experiencia de los ingenieros de 3D Systems en el flujo de trabajo. La arquitectura de sistema única de las máquinas DMP de 3D Systems también está diseñada para permitir el uso total del material sin degradación.
DMP Factory 500 es la única solución de fabricación aditiva de metal escalable disponible capaz de producir piezas grandes sin costuras de alta calidad de hasta 500 mm x 500 mm x 500 mm.
Impresión 3D en metal a gran escala
Rodin Cars planeó inicialmente dividir la caja de cambios en varios componentes más pequeños e imprimirlos internamente utilizando sus máquinas ProX DMP 320 heredadas. Para ahorrarles este esfuerzo adicional, el equipo de ingeniería se entusiasmó al conocer la DMP Factory 500 de 3D Systems , la única solución de fabricación aditiva de metal escalable disponible capaz de producir piezas grandes sin costuras de alta calidad de hasta 500 mm x 500 mm x 500 mm. Usando esta nueva plataforma, la caja de cambios se puede producir como un conjunto de solo cuatro secciones que se pueden producir en una sola construcción.
La DMP Factory 500 cuenta con los mejores niveles de oxígeno de su clase (<25 ppm) y una atmósfera de impresión inerte para garantizar piezas excepcionalmente fuertes y precisas con alta pureza química y la repetibilidad necesaria para la producción en serie. Según Waterhouse, esta cualidad se puso a prueba con las cajas de paredes delgadas de la caja de cambios, que miden solo dos milímetros de grosor.
“Estas huellas demostraron ser extremadamente precisas”, dijo Waterhouse. “En nuestra sección más grande, que es enorme, solo hubo un giro de 0,2 grados en la pieza, lo cual es realmente impresionante. Sin mencionar que tenemos todos los beneficios de aditivos con los canales internos y paredes increíblemente delgadas que serían imposibles de lograr de otra manera”.
Experiencia en metal de Application Innovation Group
Para acelerar el acceso a la impresión en metal a gran escala antes de la instalación de su propia DMP Factory 500, Rodin Cars trabajó con Application Innovation Group (AIG) de 3D Systems para imprimir la primera caja de cambios de titanio. AIG de 3D Systems es un recurso global equipado con la experiencia y la tecnología para admitir aplicaciones AM en todas las industrias, y puede asesorar y ayudar en proyectos en cualquier etapa, desde el desarrollo de aplicaciones y la ingeniería de frontend, hasta la validación de equipos, la validación de procesos y la calificación de piezas.
3D Systems ha brindado a Rodin Cars una transferencia constante de conocimiento y tecnología desde que adoptó por primera vez la fabricación aditiva, lo que ayudó a la compañía automotriz a aumentar su comprensión de los principios necesarios para el éxito con el diseño y la producción de AM. Sin embargo, el cambio a un formato de impresión a gran escala requería un nuevo conjunto de mejores prácticas. AIG de 3D Systems proporcionó servicios de ingeniería y desarrollo de aplicaciones para ayudar a Rodin Cars a probar su concepto, incluida la programación final de los cuatro componentes de la caja de cambios y la impresión de la primera caja de cambios. 3D Systems también proporcionó los archivos de construcción programados y la transferencia de tecnología para acelerar el camino de Rodin Cars hacia una exitosa impresión en metal a gran escala luego de la instalación de DMP Factory 500 en las instalaciones de Rodin Cars.
