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La fabricación aditiva, una forma sofisticada de impresión 3D , se ha utilizado en la industria automotriz durante años para la creación rápida de prototipos de componentes, pero su uso para fabricar piezas de producción también se ha acelerado.
Actualmente, firmas como Porsche han logrado imprimir en 3D algunos de los componentes más complejos de un motor, y la alemana lo incorporó a su 911 GT2 RS: los pistones. Las nuevas piezas son más livianas que las originales, lo que permite que el motor acelere más y desarrolle casi 30 caballos de fuerza más de potencia.
Los pistones en un motor de alto rendimiento están sometidos a una tensión masiva por cargas y calor, y generalmente están fundidos o forjados con aleación de aluminio. Porsche ha trabajado en conjunto con Mahle y el fabricante de impresoras Trumpf para desarrollar el proceso de fusión láser de metal de última generación. Basándose en datos tomados directamente de las computadoras de diseño, los pistones se forman fusionando aleación de aluminio en polvo en mil 200 capas, una capa a la vez.
El software de optimización se usa para identificar áreas donde las fuerzas son mayores, de modo que se use exactamente la cantidad correcta de material en cada área . Se incorporan estructuras de soporte temporales en el diseño del pistón para evitar la flacidez y deformación mientras la aleación aún está caliente por el calor del láser.
También se pueden incorporar nuevas características en el diseño que no serían posibles utilizando técnicas de fundición tradicionales, donde el metal fundido se vierte en un molde o forja, donde se presiona en forma. En este caso, Porsche ha podido introducir un conducto de enfriamiento interno , como un túnel que rodea la circunferencia del pistón. El aceite refrigerante que atraviesa el conducto ayuda a reducir la temperatura del pistón en 20°C en el área crucial detrás de los anillos del pistón que sellan el pistón al cilindro. El conducto es alimentado por pequeños chorros de aceite impresos en 3D, que son demasiado intrincados para hacerse utilizando técnicas tradicionales.
Se pueden fabricar cinco pistones en 12 horas
para el propósito del proyecto actual, pero eso podría aumentarse a 15 pistones utilizando una versión más sofisticada de la impresora.
Seis de los pistones han sido probados en un Porsche 911 GT2 RS y funcionan durante 200 horas para simular 24 horas de conducción en pista, incluidos 5 mil 999 kilómetros a un promedio de 249 kilómetros por hora y 135 horas de funcionamiento directo.
Es un proceso costoso en esta etapa, y se necesita más trabajo técnico para garantizar una calidad constante, pero la tecnología podría usarse para motores de automóviles de producción en serie en los próximos cinco años. Porsche también está buscando otros componentes, como los intercoolers de turbocompresores, para mejorar el flujo de enfriamiento y el área de superficie.
También está trabajando en transmisiones de eje eléctrico con enfriadores de aceite integrados , que se pueden hacer con menos piezas utilizando la técnica y son más rápidos de ensamblar, el doble de rígidos y un 10 por ciento más livianos.
