Caso de fondo
Utilizando la tecnología de fusión por láser, una de las tecnologías de impresión 3D, una cooperación científica e industrial creó en el proyecto "Leichtbau Motor" un motor de combustión interna que pesa casi un 21% menos. Este notable impacto en la reducción de peso ha despertado mucho interés, particularmente en el sector aeroespacial, donde el rendimiento y la eficiencia de las aeronaves dependen del diseño liviano.
ideas tecnicas
Mediante el apilamiento de materiales capa por capa, la tecnología de impresión 3D de metal es un método de fabricación aditiva que convierte modelos digitales en físicos. La idea básica es producir un modelo 3D del producto deseado utilizando software de diseño asistido por computadora (CAD), luego cortar y descomponer el modelo en varias capas delgadas, produciendo la ruta de impresión para cada capa delgada. Después de elegir la impresora 3D y los materiales adecuados, mueva los archivos cortados a la impresora para imprimirlos capa por capa y finalmente terminar la producción del objeto.
examen de caso
Diseño para reducir el peso del cárter y la culata.
El equipo del proyecto "Leichtbau Motor" decidió maximizar el rendimiento de la culata y del cárter del motor. Estas dos piezas fundidas de aleación de aluminio han experimentado una notable reducción de peso tras la refabricación con tecnología de impresión 3D.
La cubierta del cilindro:
Gracias a la optimización topológica de la culata, la culata reconstruida ha perdido peso en 2,3 kg, es decir, un 22 % menos que el componente original.
La sección que sufre grandes tensiones mecánicas ha sido reforzada para garantizar la resistencia tras la reducción de peso. Las vigas en T dobles (IPB) combinadas con cajones cerrados integrados producen la relación ideal entre reducción de peso y retención de rigidez.
El innovador sistema de refrigeración de flujo cruzado reduce la temperatura en la cámara de combustión hasta en un 40% mediante el uso de una línea de refrigeración separada en lugar de una camisa de agua de gran capacidad, reduciendo así el consumo de agua necesario.
Cárter:
Diseños para reducir el peso: El cárter reconstruido pesa menos 5,1 kg. Diseñado como un faldón corto con una placa de base de aluminio, el cárter sustituye la cubierta del cojinete de acero por la placa de base, lo que reduce la fricción básica del cojinete principal del motor diésel.
Las estructuras de carga horizontales abiertas que se encuentran en la partición del cárter están reforzadas con materiales compuestos con nervaduras cruzadas en los lugares adecuados. El refuerzo adicional proviene de los dos tubos de conexión ligeros situados cerca del eje de equilibrio.
La optimización del material es la resina fenólica reforzada con fibra de vidrio que forma la cubierta lateral del cárter, ahorrando así aproximadamente un 15% de peso.
Mejora del circuito de aceite y tubo de escape.
Tubo de escape: La capa aislante se imprime directamente mediante tecnología de impresión 3D, lo que acelera la generación de calor en el sistema de postratamiento de gases de escape.
Optimización de los circuitos de aceite: tanto durante el arranque en frío como durante el funcionamiento normal, un mejor circuito de aceite ofrece beneficios adicionales. El nuevo cableado (flexión en lugar de deflexión pronunciada) y las mejoras en la sección transversal reducen conjuntamente las pérdidas de presión en la culata y el cárter en un 22%.
Aplicaciones de beneficios
Diseño liviano: mediante estructuras de impresión ideales y cualidades de materiales mejoradas, la tecnología de impresión 3D en metal logra un diseño liviano de componentes de aviación, aumentando así en gran medida el rendimiento y la eficiencia de los aviones.
Como técnica de fabricación aditiva, la tecnología de impresión 3D de metal esencialmente evita la pérdida de recursos, tiempo y otros costos en el proceso de "fabricación de materiales iguales y fabricación sustractiva". La personalización personal ayuda a acortar el ciclo creativo y aumentar la eficiencia de fabricación.
Fabricación con una estructura compleja: la tecnología de impresión 3D de metal puede traducir inmediatamente modelos CAD en modelos físicos para componentes de aviación con estructuras complicadas, logrando así una replicación exacta uno a--uno y abordando el desafío de la difícil reproducción en las técnicas de fabricación convencionales.
Algunos componentes de aviación del sector aeroespacial tienen una vida útil limitada y necesitan mantenimiento y reparación regulares. La producción rápida de componentes y la restauración exacta del área dañada, posible gracias a las tecnologías de impresión 3D de metal, ayudan a ahorrar costos de producción.
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