La fabricación aditiva industrial SLS permite un desarrollo y unas pruebas funcionales de prototipos de sistemas de depósitos de combustible más rápidos y económicos.
En el desarrollo de sistemas de combustible para automóviles, la producción de prototipos se ha visto tradicionalmente limitada por el alto costo de las herramientas y los largos plazos de fabricación. Las carcasas de los tanques de combustible, los deflectores internos y otros componentes se suelen producir mediante termoformado al vacío con herramientas de fabricación rápida o mecanizado CNC, lo que hace que las iteraciones de diseño sean costosas y requieran mucho tiempo.
La impresión 3D industrial SLS (sinterización selectiva por láser) ofrece una alternativa. Al eliminar el utillaje y producir piezas de polímero funcionales directamente a partir de datos CAD, los fabricantes pueden acelerar significativamente la validación de prototipos y, al mismo tiempo, reducir los costes de desarrollo.
Sustitución de utillaje y mecanizado CNC por producción SLS.
La fabricación de prototipos de tanques de combustible convencionales suele requerir herramientas específicas. Dependiendo del tamaño del tanque, un molde de termoformado rápido puede costar entre 5,500 y 7,000 dólares, con un plazo de producción de entre 12 y 14 días. Los deflectores internos del tanque de combustible se mecanizan habitualmente mediante CNC a partir de polietileno, con un coste aproximado de entre 400 y 800 dólares por pieza y un plazo de producción de entre cuatro y siete días.
Cuando los diseños cambian, algo que ocurre con frecuencia durante el desarrollo de un producto, a menudo es necesario repetir el proceso de utillaje o mecanizado, lo que aumenta tanto el coste como los plazos del proyecto.
Para mejorar la eficiencia del desarrollo, el proveedor de sistemas de combustible para automóviles Sistemas automotrices YAPP adoptaron la solución SLS industrial de TPM3D, que combina la Impresora 3D P360 SLS con el Estación de procesamiento de polvo PPS360. La empresa utiliza Precimid1176Pro GF30 Negro, un material PA12 reforzado con fibra de vidrio, para fabricar prototipos de deflectores de tanques de combustible directamente a partir de diseños digitales.
La transición del mecanizado subcontratado a la producción SLS interna ha acortado sustancialmente el ciclo de desarrollo. Ahora se pueden producir prototipos de deflectores en un solo día en lugar de aproximadamente cinco días, lo que reduce el tiempo de entrega en un 80 %.
Los costos de fabricación también han disminuido significativamente. El costo de producir un prototipo de deflector se ha reducido de aproximadamente USD 625 a alrededor de USD 85—una reducción de 87%.
Tras el arenado, las piezas impresas ofrecen la precisión dimensional y la calidad superficial necesarias para el ensamblaje y la evaluación funcional. Los ingenieros pueden modificar los modelos CAD, imprimir piezas actualizadas y completar la validación al día siguiente, lo que permite iteraciones de diseño mucho más rápidas.
Sistemas SLS de gran formato para prototipos de carcasas de tanques de combustible
Más allá de los componentes individuales, los sistemas SLS de doble láser de gran formato de TPM3D, incluidos los P550DL y S600DL—permitir la producción en una sola pieza de prototipos de grandes carcasas de tanques de combustible.
En comparación con los procesos tradicionales de termoformado al vacío, los costos de fabricación de un prototipo completo de tanque de combustible se pueden reducir de aproximadamente USD 7,000 a alrededor de USD 1,250, lo que representa una reducción de costos de aproximadamente 82%.
Los plazos de entrega también pueden reducirse de aproximadamente 12 días a tan solo dos días, lo que disminuye el tiempo de envío en aproximadamente un 83%.
TPM3D también está desarrollando sistemas SLS a escala métrica diseñados para dar soporte a aplicaciones automotrices aún mayores en el futuro.
Pruebas funcionales más allá de los prototipos visuales
A diferencia de los modelos de apariencia producidos únicamente para revisiones de diseño, los componentes del tanque de combustible fabricados mediante SLS se pueden utilizar para pruebas funcionales durante el desarrollo del producto.
Las aplicaciones típicas de validación incluyen:
- Simulación de vibraciones en seis ejes: La resistencia mecánica y las propiedades isotrópicas del Precimid1176Pro GF30 BLK permiten someter prototipos de tanques de combustible impresos en una sola pieza a pruebas de simulación de vibración y carga. También se pueden incorporar sensores integrados para recopilar datos de tensión y deformación durante las pruebas.
- Sellado y evaluación de la temperatura: Tras el postprocesamiento y el tratamiento de sellado, los depósitos de combustible impresos pueden evaluarse en cuanto a su estanqueidad al aire, al agua y su rendimiento térmico.
- Pruebas acústicas: Los deflectores impresos para tanques de combustible permiten una evaluación rápida de los diseños de reducción de ruido, lo que permite a los ingenieros comparar múltiples iteraciones de diseño y minimizar los costos de desarrollo.
Estas capacidades amplían el papel de la tecnología SLS más allá del prototipado visual, lo que permite a los equipos de ingeniería validar el rendimiento del producto en una fase más temprana del proceso de desarrollo y respaldar la producción funcional de bajo volumen cuando sea apropiado.
Acelerando el desarrollo digital para sistemas de combustible automotrices.
A medida que los fabricantes de automóviles siguen acortando los ciclos de desarrollo, la fabricación aditiva se está convirtiendo en una herramienta cada vez más práctica para la producción de prototipos y la validación de ingeniería.
Al combinar hardware SLS industrial con materiales poliméricos de grado de ingeniería, la solución de TPM3D permite a los desarrolladores de la industria automotriz reducir la dependencia de herramientas específicas, acelerar las iteraciones de diseño y disminuir los costos de fabricación de prototipos.
Para aplicaciones como los sistemas de tanques de combustible, donde a menudo se requieren múltiples rondas de validación, la impresión 3D SLS proporciona un flujo de trabajo de fabricación flexible que permite tomar decisiones de ingeniería más rápidas al tiempo que mantiene el rendimiento funcional necesario para las pruebas.
Más información:
- Prototipado rápido con impresión 3D SLS: la guía completa.
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