Porsche imprime en 3D piezas de vehículos eléctricos un 10% más ligeras y dos veces más resistentes

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El mes pasado, nos perdimos una historia realmente genial que aún vale la pena cubrir. Porsche está utilizando la impresión 3D para crear componentes de transmisión de vehículos eléctricos que son más ligeros, más fuertes y más fáciles de trabajar. Todas estas cosas mejoran las emisiones desde la fabricación hasta la conducción del vehículo.

Los componentes de la caja de cambios EV impresos en 3D, antes de que estén preparados para su uso. Las líneas rectas entre la superficie de construcción y las piezas son “soportes” que se desprenderán después de la impresión. Imagen de Porsche.

“Esto demuestra que la fabricación aditiva con todas sus ventajas también es adecuada para componentes más grandes y sometidos a grandes esfuerzos en coches deportivos eléctricos”, dice Falk Heilfort, director de proyectos del departamento de desarrollo avanzado del tren motriz en el centro de desarrollo de Porsche en Weissach.

Sin embargo, Porsche no utiliza impresoras 3D de consumo. La compañía tiene herramientas de impresión mucho mejores que pueden usar metal como materia prima, lo que permite una resistencia mucho mayor que la que obtendría en casa con una Ender 3 o Prusa. Sin embargo, a partir de las imágenes, parece que el proceso es muy similar. Por ejemplo, tienen que usar “soportes” al imprimir, lo que hace que las líneas verticales rectas arriba y abajo estén debajo de la pieza real. Una vez finalizada la impresión, los pequeños puntos de unión entre la pieza y los soportes y la pieza se despegan y se alisan para hacer la pieza final.

El resultado final es una carcasa de unidad motriz que es un 10% más ligera de lo que sería con piezas fundidas. Hay formas especiales que pueden hacer con la impresión 3D que duplican la resistencia que habrían tenido las piezas fundidas, lo que significa que es más fuerte y más liviana. Cuando considera que los fabricantes de automóviles hacen cosas locas como no incluir una llanta de refacción solo para obtener una clasificación EPA o WLTP ligeramente mejor, ahorrar un 40% del peso de la carcasa y un 10% del peso total de la unidad motriz es un gran problema.

“Nuestro objetivo era desarrollar un accionamiento eléctrico con potencial para la fabricación aditiva, al mismo tiempo integrando tantas funciones y piezas como fuera posible en la carcasa del accionamiento, ahorrando peso y optimizando la estructura”, dice Heilfort.

Otra ventaja de construir piezas de esta manera es que no necesitan pasar del diseño al herramental y a la producción. Pueden ir directamente a la forma final en un proceso de impresión si lo diseñan correctamente e incluyen los soportes adecuados. La compañía también pudo introducir estructuras de celosía inspiradas en la naturaleza dentro y alrededor de la unidad, lo que permite un aumento de la resistencia sin solo hacer que todo sea más grueso. Así es como pueden obtener una mejor resistencia sin hacer que la carcasa sea más pesada.

Sin embargo, esto no sucedió todo en un solo paso, ya que fue un ejercicio de aprendizaje para el fabricante de automóviles. Los primeros diseños tenían que suceder en tres piezas y se cometieron errores en el camino. Después de aprender de lo que hicieron, el equipo pudo hacer toda la carcasa en una sola impresión, lo que no solo ahorra tiempo, sino que lo hace todo más fuerte.

La impresión 3D también le dio a la empresa otras ventajas. Primero, la estructura de nido de abeja (aparentemente no es tan fácil de hacer con la fundición) reduce las vibraciones y la flexión en la carcasa exterior durante el uso. Esto mejora la acústica de toda la unidad de transmisión. También hizo que la unidad fuera más compacta y más fácil de construir, eliminando 40 pasos en el proceso de ensamblaje, ahorrando 20 minutos para construir cada uno. También les permitió construir un intercambiador de calor en la carcasa, lo que ayuda a crear más gastos de enfriamiento para el rendimiento.

Si bien la compañía actualmente no planea construir autos de producción en masa con piezas impresas en 3D, este proceso se presta bien a pequeñas series de producción y aplicaciones de carreras. Para los automóviles del mercado masivo, también beneficiará a la empresa con la capacidad de usar la impresión 3D en la fase de desarrollo y prueba, lo que permitirá un desarrollo más rápido y mejores productos finales generales que eventualmente saldrán de las líneas de ensamblaje.

Otra cosa en la que la compañía dijo que esto podría ayudar es en la producción de repuestos oscuros, incluso para vehículos más antiguos que están fuera de producción durante mucho tiempo. También podría permitir pequeñas series de piezas de personalización que la mayoría de los clientes no querrán, pero algunos sí.

En general, este método le da flexibilidad a la empresa, y eso es algo valioso que una gran empresa puede ganar.

Hacer que una gran empresa actúe un poco más como una pequeña organización y viceversa

Las grandes empresas como el Grupo Volkswagen, con sus enormes estructuras organizativas y su presencia global, deben actuar como una máquina bien engrasada. Los cambios se consideran con mucho cuidado y también ocurren muy lentamente en la mayoría de los casos. Si no lo hacen, pequeños errores amplificados un millón de veces en todo el mundo podrían derribar a una gran empresa. Esta es la razón por la que las grandes compañías automotrices generalmente dudaban mucho más en ingresar a los vehículos eléctricos que un nuevo jugador como Tesla.

Aún así, cometer errores puede ser bueno para la innovación, pero llevó a Tesla al borde de la ruina en varias ocasiones, como la rampa de producción del Model 3. Elon Musk le dijo a un usuario de Twitter que a la compañía le faltaba aproximadamente un mes para quebrar durante lo peor de esa terrible experiencia, que duró de 2017 a 2019.

Una tecnología como la impresión 3D en metal de alta calidad permite que las divisiones de las grandes empresas sean un poco más ágiles, a pesar del tamaño de la empresa. Ser capaz de experimentar con cosas nuevas y tomar pequeños riesgos no es tan importante cuando la empresa solo tiene que arriesgarse a que una impresión 3D no resulte. Al utilizar métodos más tradicionales, tendría que correr el riesgo de que las costosas herramientas y la fabricación personalizada no funcionen, lo que introduce más riesgo que la empresa también podría querer evitar a costa de la innovación.

Esto no le da a una gran empresa la flexibilidad total que probablemente tenga una organización más pequeña, pero las acerca un poco más.

Lo contrario también es cierto.

Para pequeñas empresas e incluso equipos de voluntarios no remunerados en Internet, La impresión 3D ha cambiado las reglas del juego. Al poder hacer el trabajo de creación de prototipos que puede suceder con la impresión 3D y llevar los diseños a la fase de prueba sin grandes gastos, los pequeños pueden hacer cosas que solo las empresas más grandes con amplios fondos pudieron hacer alguna vez.

Aquí hay un ejemplo digno de mención de los voluntarios no remunerados que mencioné:

Nos guste o no, la impresión 3D no está cambiando toda la fabricación, pero ciertamente está dejando todo tipo de marcas en el mundo.

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Y eso es todo por ahora, volverás a saber de mi una próxima vez. ¡Hasta la próxima!

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