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Cómo se fabrican los autos conceptuales del mañana con impresión 3D


Ubicado en el corazón de la industria automotriz del Reino Unido, Vital Auto es un estudio de diseño industrial con una gran experiencia en diseño automotriz. La ilustre clientela de la compañía incluye a muchos de los principales fabricantes de automóviles, como Volvo, Nissan, Lotus, McLaren, Geely, TATA y más.


“Los clientes por lo general acuden a nosotros para tratar de ampliar los límites de lo que es posible con la tecnología disponible”, dijo Shay Moradi, vicepresidente de innovación y tecnología experiencial de Vital. Cuando los fabricantes no tienen tiempo para experimentar ellos mismos, confían en Vital Auto para cualquier tipo de desafío para convertir ideas, bocetos iniciales, dibujos o especificaciones técnicas en una forma física completamente realizada.


SolidPrint 3D , crea prototipos de alta fidelidad y prototipos, trabajando rápidamente a través de iteraciones utilizando una variedad de herramientas avanzadas, incluida una gran flota de Form 3L y Fuse . 1 impresoras.


La fabricación de un automóvil conceptual


Vital Auto se fundó en 2015 cuando tres amigos se juntaron, renunciaron a sus trabajos y decidieron montar una tienda, como corresponde, en un garaje. Uno de los primeros contratos que la compañía tomó fue para el concepto de superdeportivo NIO EP9 , que instantáneamente puso al equipo en camino a producir prototipos vehiculares extremadamente realistas y de alta fidelidad.


Dependiendo de la solicitud del cliente, el equipo comenzará desde un simple boceto en una hoja de papel hasta un vehículo ya diseñado. Desarrollan autos a partir de una hoja en blanco, diseñan todos los mainframes, todos los elementos exteriores e interiores, aperturas/cierres y elementos interactivos. Con cinco a 30 personas trabajando en un solo concepto, un proyecto típico podría llevar de tres a 12 meses.


En este tiempo, un automóvil de exhibición típico pasa por hasta una docena de iteraciones de diseño central y, dentro de ellas, puede haber más iteraciones de componentes más pequeños hasta que el diseño cumpla con las expectativas de su cliente.


“Está bien en nuestra industria considerar las propiedades virtuales como un medio para evaluar un producto antes de que salga al mercado. Sin embargo, creo que siempre habrá un lugar para los objetos físicos manufacturados también. No hay nada que supere la sensación y el sentimiento de sostener un objeto en tus manos con el peso correcto, con las proporciones correctas y la dinámica de cómo el entorno físico cambia tu percepción de ese objeto físico”, dijo Moradi.

“La mayoría de nuestros clientes vendrán a nosotros con una idea nueva, una idea innovadora y algo que nunca se ha hecho antes. Por lo tanto, los desafíos para nosotros son nuevos todos los días y son infinitos”, dijo Anthony Barnicott, ingeniero de diseño a cargo de la fabricación aditiva. “Estos desafíos pueden variar desde cómo podemos producir esta cantidad de piezas en este tiempo hasta cómo podemos hacer un producto sostenible o cómo podemos hacer una pieza que alcance un peso particular sin dejar de lograr un rendimiento particular”.


Si bien los autos de exhibición tradicionales normalmente se fabrican solo con arcilla molida, el equipo también utiliza fresado CNC de tres y cinco ejes, moldeado manual, modelado manual de arcilla y compuestos GRP. Sin embargo, estos procesos tradicionales a menudo no son ideales para producir las piezas personalizadas requeridas para conceptos únicos.

“Utilizamos la impresión 3D desde el primer día. Queríamos introducirlo en nuestros procesos de fabricación, no solo para reducir costos, sino para darle al cliente más diversidad con sus diseños y sus ideas”, dijo Barnicott.


En la actualidad, Barnicott dirige un departamento de impresión 3D completo, que incluye 14 impresoras FDM de gran formato, tres impresoras SLA de gran formato 3L de Formlabs y cinco impresoras Fuse 1 SLS.


“En términos de capacidad, todas esas impresoras han funcionado al 100 %, las 24 horas, los 7 días de la semana, prácticamente desde el primer día. Utilizamos estas impresoras para todas las áreas de nuestros conceptos y diseños. Por lo general, usaríamos los Fuse 1 para nuestras piezas basadas en la producción y nuestros Form 3L para nuestras piezas basadas en conceptos”, dijo Barnicott.


Fabricación de diseños complejos a partir de varios materiales con la Form 3L


“Utilizamos las máquinas Form 3L para cualquier superficie con acabado de clase A. Por lo general, en un entorno automotriz, un interior donde tiene partes que no están recortadas con cuero o Alcantara o algún tipo de material de tela. Los materiales de Formlabs nos brindan un acabado agradable y suave para que trabajen nuestros pintores, podemos usar estas piezas directamente en la impresora, directamente en un vehículo”, dijo Barnicott.

“Lo que más me interesa de las máquinas Form 3L es su versatilidad, la capacidad de hacer un cambio de material en menos de cinco minutos y la variabilidad de esos materiales que pasan de un material blando y flexible a un material duro y rígido para nosotros no tiene precio, —dijo Barnicott—

El equipo utiliza la Form 3L con múltiples materiales para una amplia gama de aplicaciones, por ejemplo:



Salidas de aire

“Es un desafío común para nosotros como empresa que los clientes se acerquen a nosotros con un producto patentado y quieran incluirlo en su propio diseño. Una vez, un cliente se acercó a nosotros con una salida de aire patentada de otro vehículo que deseaba tener dentro de su propio interior. Usamos tecnología de escaneo 3D para reproducir esta parte digitalmente y luego creamos una piel externa. Primero producimos esto en el material de borrador para probar el diseño y permitir que el cliente lo verifique. A partir de ahí, pasamos al material blanco para producir una pieza lista para la producción”.


Cambiar paquetes

“Cuando trabajamos con diseños increíblemente complejos, como paquetes de interruptores pequeños, lo que podemos hacer es usar varios materiales para lograr un producto mecánico que no solo funcione correctamente, sino que también se pueda usar en un entorno del mundo real. [Para estos paquetes de interruptores], combinamos materiales más duros, como el Tough 2000 para la superficie superior, con materiales más livianos y rentables para las partes internas”.


Sellos de puerta

“Normalmente, los sellos de puertas para aplicaciones automotrices pueden ser increíblemente costosos de producir. simplemente no hay otra forma que no sea el moldeo por extrusión para producirlos. Esto implica, no solo un costo de herramientas muy alto, sino también un tiempo de entrega prolongado. Pudimos experimentar con uno de los materiales más nuevos de Formlabs, el Flexible 80A . La Form 3L nos permitió producir secciones de este sello de puerta durante la noche para probar varias geometrías y se imprimió dentro de las 50 micras del diseño real”.


Tener la Form 3L permite al equipo producir múltiples iteraciones de piezas en la mayoría de los casos en 24 horas. Terminaron comprando tres máquinas diferentes para poder producir hasta tres iteraciones diferentes de una pieza al mismo tiempo, incluso utilizando tres materiales diferentes. Luego, pueden transferir los ahorros de costos al cliente u ofrecer más valor al mostrar múltiples opciones de diseño por el mismo precio.


“Una de las bellezas de usar la fabricación aditiva es la compresión de un marco de tiempo. Entonces, ¿qué haces en ese lapso de tiempo que has liberado? Lo vemos como una extensión del espacio de posibilidades para imaginar alternativas, para agregar más ciclos de iteración en el proceso”, dijo Moradi.


“Hay muchos productos que fabricamos que simplemente no podríamos fabricar sin nuestras Form 3L. Con algunas de las técnicas de fabricación más avanzadas, como el mecanizado CNC de siete ejes, podríamos producir estas piezas, pero tendría un costo enorme y comprometedor”, dijo Barnicott.


Complementación del mecanizado CNC para piezas mecánicas con Fuse 1


“El Fuse 1 fue nuestra primera incursión en la tecnología SLS. Como pequeña empresa, esta es una tecnología que pensamos que nunca podríamos tener en el sitio. Con Fuse 1, no solo tenemos una de las máquinas, sino que en realidad tenemos cinco de las máquinas en el sitio. Lo que estas máquinas nos permiten hacer es producir piezas mecánicas estructurales muy rápidamente, no solo para pruebas sino también para aplicaciones físicas en la mayoría de nuestros conceptos. Este proceso normalmente se habría realizado mediante mecanizado CNC, ya sea en nuestro sitio o fuera del sitio, según la geometría, y tendríamos que esperar de dos a cuatro días para tener las piezas en nuestras manos. El Fuse 1 nos permite cubrir todo esto en el sitio y tener piezas en nuestras manos en la mayoría de los casos, en menos de 24 horas”, dijo Barnicott.

El equipo utiliza principalmente los Fuse 1 para piezas mecánicas, como bisagras de puertas, interiores de manijas de puertas, interiores de puertas y aplicaciones estructurales. Pueden utilizar estas piezas directamente de la impresora, con un acabado mínimo. Algunas de las aplicaciones en las que el equipo usó los Fuse 1 incluyen:


manija de la puerta

“Muchas piezas interiores de automóviles pueden ser increíblemente difíciles de producir sin seguir la ruta tradicional del moldeado por inyección. Elementos como conductos de aire internos y rejillas de ventilación, elementos que nunca se ven, pero que requieren un gran costo de producción. Usamos el Fusible 1 para producir estas piezas. Nos permite ser mucho más versátiles con los diseños que ponemos en el vehículo sin incurrir en los grandes costos que normalmente tendrían”.


Pinza de freno

“A veces producimos piezas en las que el cliente simplemente quiere ver cómo se verá su marca en una pieza específica. Eso significa que tenemos que producir una pieza con bastante rapidez para que podamos aplicarle su marca. Usamos el Fuse 1 para producir estas piezas, como una pinza de freno, y podemos producir el logotipo en diferentes áreas de la pinza en diferentes colores para que el cliente lo revise”.


Concepto interactivo para un superdeportivo

“La impresión 3D nos ha permitido combinar los materiales SLA y SLS para trabajar en iteraciones de diseño en un proyecto específico. Esto nos permite producir rápidamente múltiples iteraciones, combinando ambos procesos, usándolos por sus propiedades específicas, para lograr un diseño final. Esto puede ser cualquier cosa, desde piezas mecánicas hasta piezas transparentes para verificar su calidad óptica y salida”.


Si bien a menudo se dice que la fabricación aditiva está aquí para reemplazar la fabricación sustractiva, el equipo de Vital Auto ve beneficios en la combinación de diferentes tecnologías para aprovechar sus mejores cualidades.


“Usamos los dos procesos juntos para ayudarnos a apoyarnos mutuamente. Tenemos muchas partes en las que usaríamos fabricación sustractiva y luego usaríamos fabricación aditiva para producir todos los detalles más finos. Esto nos permite tener una forma mucho más rentable de producir muchos de nuestros modelos conceptuales”, dijo Barnicott.


Creación de autos conceptuales de alta fidelidad con impresión 3D

“La progresión en tecnología e impresión 3D en los últimos 10 años es fenomenal. Cuando comencé, produciendo vehículos de nicho de bajo volumen, algunos de los productos que producimos hoy simplemente habrían sido inaccesibles. Y no solo puedo producir estas piezas hoy, sino que también puedo producirlas de manera rentable y muy rápida”, dijo Barnicott.


La impresión 3D no solo ayuda al equipo a crear mejores productos más rápido, sino también a atraer nuevos negocios. Descubrieron que muchos de sus clientes recurren a ellos porque quieren tener acceso a las últimas tecnologías y quieren que sus componentes se fabriquen con los últimos materiales de vanguardia.


“Hay ciertas cosas que ya no se pueden clasificar como tecnologías emergentes. La impresión 3D es una de esas cosas. Ha avanzado hasta un punto en el que todo lo que producimos es lo suficientemente bueno para usar en la etapa de presentación final con todas las capas de creación que aplicamos encima de eso. La impresión 3D ha pasado de ser casi una novedad a convertirse en una parte absolutamente inseparable de lo que hacemos”, dijo Moradi.