Utilizando las herramientas del software 3D Spark, el equipo analizó diversos factores que afectan los costos de producción. Algunos son específicos de las piezas, mientras que otros lo son de los procesos. Por ejemplo, orientar las piezas para minimizar los soportes y maximizar las superficies construibles.
Al simular fuerzas en una bisagra, estas herramientas pueden eliminar material con poco efecto. Esto resulta en una pérdida de peso del 35 %. Menos material también implica tiempos de impresión más rápidos, lo que reduce aún más los costos.
Siendo sinceros, lo que están haciendo no debería ser nuevo para nadie que esté involucrado en la impresión 3D. Tiene sentido organizar la pieza de forma razonable. Hemos visto cómo se eliminan los residuos en la impresión 3D y la fabricación tradicional. Lo más interesante es usar herramientas que ayuden a automatizar esta optimización. Desconocemos el coste del software y suponemos que no está dirigido al mercado de la impresión 3D para aficionados. Pero al preguntarnos qué se puede hacer, sospechamos que con un poco de práctica y modelado en el software disponible, se pueden obtener resultados similares.
En teoría, cualquier herramienta capaz de realizar análisis de elementos finitos debería ser capaz de determinar el material que debe eliminarse. Hemos observado que los fabricantes de automóviles están utilizando la impresión 3D.
Al simular fuerzas en la bisagra, estas herramientas pueden eliminar material que no tiene un impacto significativo. No soy ingeniero, pero leí esto y pensé en el análisis de elementos finitos. Luego lo vi en la penúltima oración. Lo mencioné. Claro que los fabricantes de automóviles ya lo hacen. ¿Comparamos cómo? ¿Este modelo proporciona fuerza tanto en situaciones de emergencia como en condiciones normales de uso?
Cada borde, valle y filete requiere tiempo de mecanizado y desgaste de la herramienta. Es posible que se requieran cambios adicionales de herramienta, y al trabajar en una superficie diferente, es posible que sea necesario mecanizar y volver a unir las piezas para orientarlas y crear múltiples cavidades, siempre que se pueda disponer de una herramienta adecuada alrededor.
Creo que se podría utilizar una máquina con más grados de libertad para girar la pieza al mejor ángulo… ¿Pero a qué coste?
La impresión 3D normalmente no tiene tales restricciones de forma, lo que permite fabricar piezas complejas con la misma facilidad que las simples.
Por otro lado, la ventaja del mecanizado sustractivo tradicional es que el material tiende a ser isótropo, presenta la misma resistencia en cualquier dirección y, al no presentar planos internos, no hay que preocuparse por una mala adhesión debido a una sinterización deficiente. También es posible utilizar un laminador (una operación económica) para obtener una buena estructura de grano.
Todos los métodos de impresión 3D tienen limitaciones de forma. Incluso algunas partes de la SLM. Como se podría pensar, la naturaleza isotrópica de la SLM no importa realmente. Las máquinas y los procesos que se utilizan a diario ofrecen resultados muy consistentes.
Sin embargo, el precio en sí mismo es otro tema complejo. En la industria aeroespacial, es difícil que la impresión 3D sea realmente competitiva.
Diría que la industria aeroespacial es uno de los pocos sectores donde el coste de la impresión 3D en metal se justifica. Los costes iniciales de fabricación son una fracción minúscula del coste de un producto aeroespacial, y el peso es tan importante que es fácil encontrarle un uso. En comparación con los altísimos costes del control de calidad de las piezas compuestas, un proceso de impresión especializado y la inspección de dimensiones críticas pueden suponer un ahorro real y una gran ventaja.
El ejemplo más obvio es todo lo que se imprime hoy en día en los motores de cohetes. Se pueden eliminar muchos puntos de calidad insatisfactoria en tuberías complejas, a la vez que se reducen las pérdidas y el peso en la línea de retorno. Creo que algunas toberas de motor se imprimen en 3D (¿quizás Superdraco?). Recuerdo vagamente noticias de algún tipo de soporte metálico impreso en los aviones Boeing.
Productos como los nuevos inhibidores de la Armada y otros desarrollos recientes pueden contar con numerosos soportes impresos en 3D. La ventaja de las piezas con topología optimizada es que el análisis de resistencia se integra en el proceso de diseño y el análisis de fatiga está directamente vinculado a él.
Sin embargo, pasará algún tiempo antes de que sistemas como el DMLS se popularicen en la industria automotriz y manufacturera. El peso importa mucho menos.
Una aplicación donde funciona bien es en colectores hidráulicos/neumáticos. La posibilidad de crear canales y cavidades curvas para el film retráctil es muy útil. Además, para fines de certificación, aún se requiere una prueba de esfuerzo del 100 %, por lo que no se requiere un factor de seguridad elevado (la tensión es bastante alta de todos modos).
El problema es que muchas empresas presumen de tener una impresora SLM, pero pocas saben cómo usarla. Estas impresoras solo se utilizan para prototipado rápido y permanecen inactivas la mayor parte del tiempo. Dado que este sector aún se considera nuevo, se espera que se devalúen rápidamente y deban desecharse en un plazo de 5 años. Esto significa que, si bien el coste real puede ser muy bajo, conseguir un precio decente para un trabajo de producción es realmente difícil.
Además, la calidad de impresión depende de la conductividad térmica del material, lo que significa que el aluminio tiende a generar rugosidad superficial que puede provocar un rendimiento de fatiga molesto (aunque un colector no las necesite si se diseña para eso). Además, si bien el TiAlV6 se imprime de forma excelente y tiene mejores propiedades de resistencia que el grado base 5, el aluminio se encuentra principalmente disponible como AlSi10Mg, que no es la aleación más resistente. El T6, si bien es adecuado para fundiciones del mismo material, no lo es para piezas SLM. El Scalmaloy es excelente, pero es difícil obtener licencias; pocos lo ofrecen. También se puede usar Ti con paredes más delgadas.
La mayoría de las empresas también necesitan un ojo de la cara, 20 muestras y a tu primer hijo para procesar la pieza impresa. Si bien funcionalmente es prácticamente igual que las piezas fundidas mecanizadas que costaron mucho dinero durante años, creen que las piezas impresas son mágicas y los clientes creen tener mucho dinero. Además, las empresas con certificación AS9100 generalmente tienen mucho trabajo y disfrutan haciendo lo que llevan haciendo desde hace tiempo, sabiendo que pueden ganar dinero sin ser acusadas de un accidente aéreo.
Así que sí: la industria aeroespacial puede beneficiarse de las piezas SLM, y algunas lo hacen, pero las peculiaridades de la industria y de las empresas que prestan el servicio se han estancado en los años 70, lo que dificulta un poco las cosas. El único avance real es el motor, donde los inyectores de combustible impresos se han vuelto comunes. Para nosotros, personalmente, la lucha por el suministro de ASML es una batalla cuesta arriba.
Tubo de escape para impresión 3D en acero inoxidable P-51D. https://www.3dmpmag.com/article/?/powder-bed-systems/laser/a-role-in-military-fleet-readiness
Otros factores asociados con los costos de mecanizado son la gestión de las pérdidas de refrigerante por desconchado y evaporación. Además, las virutas deben procesarse. Cualquier reducción de viruta en la producción en masa puede generar ahorros sustanciales.
Esto se conoce a menudo como diseño topológico y, como se puede suponer, es un nivel de análisis adicional al FEA. Su popularidad se ha extendido en los últimos años, a medida que las herramientas se vuelven más accesibles.
Siempre que vea el nombre Fraunhofer, estará patentado y la comunidad de creadores tendrá prohibido usarlo durante mucho tiempo.
En otras palabras: hemos inventado una nueva forma de asegurarnos de que usted reemplace su automóvil tan pronto como finalice su garantía.
¿No veo la conexión entre unas bisagras de puerta más ligeras y una conspiración malvada que te hace tirar todo el coche a la basura?
El análisis de la vida útil por fatiga es una cosa; si solo optimiza la resistencia del material, terminará con una pieza que no funcionará.
Incluso si lo diseñaron tan deliberadamente debilitado, no se cansará pronto después del final de la garantía, es solo una bisagra, pero es nueva, y es poco probable que tenga que tirar todo el automóvil... habrá un automóvil de reemplazo durante la vida útil del automóvil, porque en general sigue siendo bueno, pero esa pieza de reemplazo barata/fácil está desgastada, nada nuevo en eso...
En la práctica, para asegurarse de que cumple con los estándares de seguridad, etc., probablemente aún esté muy rediseñado, como la mayoría de los marcos/carrocerías/asientos de los automóviles, debido a las tensiones que experimentará en el uso normal. . punto de venta, a menos que lo requiera la ley en su área.
"Es solo una bisagra", pero también es un ejemplo de cómo diseñar una pieza para una vida útil específica. Al aplicarlo al resto del coche, con el tiempo se convertirá en un cacharro.
El escándalo es el resultado de su frecuente protección de patentes (¡MP3, ya veo!).
Toda la economía estadounidense se basa en un chip de este tipo. Según ciertos estándares, funciona :-/.
Fraunhofer realizó mucha ciencia. No solo aplicada, sino también fundamental. Todo cuesta dinero. Si se quiere hacerlo sin patentes ni licencias, es necesario otorgarles más financiación gubernamental. Con las licencias y patentes, las personas de otros países también asumen parte del coste, ya que también se benefician de la tecnología. Además, todos estos estudios son muy importantes para mantener la competitividad de la industria.
Según su sitio web, parte de sus impuestos ronda el 30% (Grundfinanzierung), y el resto también proviene de fuentes disponibles para otras empresas. Los ingresos por patentes probablemente formen parte de ese 70%, así que si no se tiene en cuenta, habrá menos desarrollo o más impuestos.
Por alguna razón desconocida, el acero inoxidable está prohibido y es impopular para componentes de carrocería, motor, transmisión y suspensión. El acero inoxidable solo se encuentra en algunos tubos de escape caros; será de mala calidad, como el AISI 410 martensítico. Si quieres un escape bueno y duradero, tendrás que usar AISI 304/316 tú mismo para fabricarlo.
Así que todos los agujeros en dichas piezas se obstruirán con tierra húmeda y comenzarán a oxidarse rápidamente. Dado que la pieza está diseñada para el menor peso posible, cualquier óxido la debilitará inmediatamente. Tendrías suerte si esa pieza fuera solo una bisagra de puerta, o algún soporte o palanca interna menos importante. Si tienes piezas de suspensión, transmisión o algo similar, estás en serios problemas.
PD: ¿Alguien conoce algún coche de acero inoxidable que haya estado expuesto a la humedad, el deshielo y la suciedad por todas partes y en la mayor parte de la carrocería? Todos los brazos de suspensión, las carcasas de los ventiladores del radiador, etc., se pueden comprar a cualquier precio. Conozco el DeLorean, pero lamentablemente solo tiene paneles exteriores de acero inoxidable y no toda la estructura de la carrocería ni otros detalles importantes.
Pagaría más por un coche con carrocería, chasis, suspensión y sistema de escape de acero inoxidable, pero eso supone una desventaja en el precio. El material no solo es más caro, sino también más difícil de moldear y soldar. Dudo que los bloques y culatas de motor de acero inoxidable tengan alguna lógica.
También es muy difícil. Según los estándares actuales de ahorro de combustible, el acero inoxidable no ofrece ningún beneficio. Se necesitarán décadas para compensar el coste de carbono de un coche fabricado principalmente con acero inoxidable y recuperar así las ventajas de durabilidad del material.
¿Por qué crees eso? El acero inoxidable tiene la misma densidad, pero es ligeramente más resistente (AISI 304: 8000 kg/m³ y 500 MPa; 945: 7900-8100 kg/m³ y 450 MPa). Con el mismo espesor de chapa, una carrocería de acero inoxidable pesa lo mismo que una de acero normal. Y no es necesario pintarlas, así que no se requiere imprimación, pintura ni barniz adicional.
Sí, algunos coches están hechos de aluminio o incluso de titanio, por lo que son más ligeros, pero se encuentran principalmente en el segmento de gama alta y los compradores no tienen problema en comprar coches nuevos cada año. Además, el aluminio también se oxida, en algunos casos incluso más rápido que el acero.
El acero inoxidable no es en absoluto más difícil de moldear y soldar. Es uno de los materiales más fáciles de soldar y, gracias a su mayor ductilidad que el acero convencional, se puede moldear en formas más complejas. Busque ollas, fregaderos y otras piezas estampadas de acero inoxidable, que se consiguen fácilmente. Un fregadero grande de acero inoxidable AISI 304 cuesta mucho menos y tiene una forma más intrincada que cualquier guardabarros delantero estampado con esa lámina de acero de mala calidad. Se pueden moldear fácilmente piezas de carrocería utilizando acero inoxidable de alta calidad en moldes convencionales, y estos durarán más. En la Unión Soviética, algunos trabajadores de fábricas de automóviles a veces fabricaban piezas de carrocería de acero inoxidable con equipos de fábrica para reemplazar sus coches. Todavía se puede encontrar el viejo Volga (GAZ-24) con la parte inferior, el maletero o los guardabarros de acero inoxidable. Pero esto se volvió imposible tras el colapso de la Unión Soviética. No sé por qué ni cómo, y ahora nadie aceptará ganar dinero por usted. Tampoco he oído hablar de piezas de carrocería de acero inoxidable fabricadas en fábricas occidentales o del tercer mundo. Solo pude encontrar un jeep de acero inoxidable, pero, que yo sepa, los paneles de acero inoxidable se reprodujeron a mano, no de fábrica. También se dice que algunos aficionados del Golf Mk2 de Virginia Occidental intentaron pedir un lote de guardabarros de acero inoxidable a fabricantes de repuestos como Klokkerholm, que suelen fabricarlos con acero normal. Todos estos fabricantes, de inmediato y con brusquedad, interrumpieron cualquier conversación sobre el tema, sin siquiera mencionar el precio. Así que no se puede pedir nada a bajo precio en esta zona, ni siquiera al por mayor.
De acuerdo, por eso no mencioné el motor en la lista. El óxido definitivamente no es el principal problema del motor.
El acero inoxidable es más caro, sí, pero la caja de acero inoxidable no necesita pintarse. El coste de una pieza de carrocería pintada es mucho mayor que el de la propia pieza. Por lo tanto, una caja de acero inoxidable puede ser más económica que una oxidada y durará casi para siempre. Simplemente reemplace los bujes y juntas de goma desgastados de su vehículo y no necesitará comprar uno nuevo. Cuando sea conveniente, incluso puede reemplazar el motor por uno más eficiente o incluso eléctrico. Sin desperdicios ni perturbaciones ambientales innecesarias al fabricar coches nuevos o utilizar los antiguos. Pero, por alguna razón, este método ecológico no está en las listas de ecologistas ni de fabricantes.
A finales de la década de 1970, artesanos filipinos fabricaron a mano nuevas piezas de carrocería de acero inoxidable para jeepneys. Originalmente se construían con jeeps sobrantes de la Segunda Guerra Mundial y la Guerra de Corea, pero alrededor de 1978 se desguazaron porque podían estirar la parte trasera para acomodar a muchos pasajeros. Así que tuvieron que construir unos nuevos desde cero y usar acero inoxidable para evitar la oxidación de la carrocería. En una isla rodeada de agua salada, esto es una buena noticia.
La chapa de acero inoxidable no tiene equivalente en material al acero HiTen. Esto es crucial para la seguridad; recuerde las primeras pruebas de EuroNCAP en coches chinos que no utilizaban este tipo de acero especial. Para piezas complejas, nada supera a la fundición GS: económica, con altas propiedades de fundición y resistencia a la oxidación. El último clavo en el ataúd es el precio. El acero inoxidable es realmente caro. Usan el ejemplo de un deportivo con razón, donde el coste no importa, pero para VW, ni mucho menos.
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