miércoles, 24 de enero de 2018

PREMIERE MUNDIAL: PINZA DE FRENO DE IMPRESORA 3-D



Estreno mundial: pinza de freno de una impresora 3-D - Bugatti desarrolla el componente funcional de titanio más grande del mundo producido por la fabricación aditiva

  • La nueva pinza de freno monobloc de ocho pistones es la primera pinza de freno del mundo producida por una impresora tridimensional.

  • También la pinza de freno más grande en la industria automotriz como un todo


  • Bugatti es el primer fabricante de la serie en usar titanio, un material que exige un procesamiento extremadamente complejo y desafiante
  • La innovación mundial es el resultado de la cooperación entre el Departamento de Desarrollo de Bugatti y Laser Zentrum Nord en Hamburgo

  • La marca francesa de superdeportivos alcanza un nuevo hito en el desarrollo de la impresión 3-D como tecnología orientada al futuro
  • Como el laboratorio de desarrollo técnico del Grupo Volkswagen, Bugatti lidera el camino de la impresión 3-D y es un impulsor mundial de la innovación


  • Componentes impresos tridimensionales para ser probados para producción en serie este año
  • Experiencia adquirida para ser utilizada en proyectos de investigación y desarrollo del Grupo Volkswagen y sus marcas
 Con sus superdeportivos Veyron y Chiron, Bugatti se ha posicionado como pionero de nuevos desarrollos técnicos e innovaciones en el sector de rendimiento extremo de la industria del automóvil en las últimas décadas y ha establecido datos y registros de rendimiento impresionantes Ahora el Departamento de Desarrollo de la marca de lujo francesa ha logrado un nuevo golpe. Por primera vez, los desarrolladores de Bugatti han tenido éxito en el diseño de una pinza de freno que puede ser producida por impresión tridimensional. Pero eso de ninguna manera es todo. Si bien el material principal utilizado para la producción aditiva de componentes de vehículos hasta la fecha ha sido el aluminio, la nueva pinza de freno está hecha de titanio. Por lo tanto, este es el componente funcional más grande del mundo producido a partir de titanio utilizando procesos de impresión 3D. Este nuevo hito en el desarrollo de la impresión tridimensional se alcanzó en cooperación con Laser Zentrum Nord de Hamburgo, un instituto que ha formado parte de la organización de investigación Fraunhofer desde el comienzo del año. Con este debut mundial, Bugatti ha subrayado su función de faro para la impresión tridimensional dentro del Grupo Volkswagen y su papel como impulsor de la innovación en la industria automotriz internacional. Las pruebas de vehículos para el uso de la pinza de freno de titanio tridimensional en producción en serie comenzarán en la primera mitad del año. Bugatti ha subrayado su función de faro para la impresión tridimensional dentro del Grupo Volkswagen y su papel como impulsor de la innovación en la industria automotriz internacional. Las pruebas de vehículos para el uso de la pinza de freno de titanio tridimensional en producción en serie comenzarán en la primera mitad del año. Bugatti ha subrayado su función de faro para la impresión tridimensional dentro del Grupo Volkswagen y su papel como impulsor de la innovación en la industria automotriz internacional. Las pruebas de vehículos para el uso de la pinza de freno de titanio tridimensional en producción en serie comenzarán en la primera mitad del año.

"El desarrollo del vehículo es un proceso interminable. Esto es particularmente cierto en Bugatti ", dice Frank Götzke, Director de Nuevas Tecnologías en el Departamento de Desarrollo Técnico de Bugatti Automobiles SAS" En nuestros continuos esfuerzos de desarrollo, siempre estamos considerando cómo se pueden usar nuevos materiales y procesos para hacer que nuestro modelo actual sea uniforme. mejor y cómo se podrían diseñar los futuros vehículos de nuestra marca ".

"Como nuestros datos de rendimiento a menudo están en los límites físicos, somos especialmente exigentes", agrega la técnica de herramientas y producción de máquinas de 48 años de edad, que posee una licenciatura en ingeniería. "Esta es la razón por la que Bugatti siempre va un paso más allá que otros fabricantes en el desarrollo de soluciones técnicas".

Götzke ha trabajado para el grupo Volkswagen por más de 22 años. Se unió a Bugatti en 2001 y jugó un papel clave en el desarrollo de Veyron como Jefe de Desarrollo de Chasis y en el desarrollo de Chiron 1  en su posición actual.

Bugatti actualmente usa los frenos más potentes del mundo en el nuevo Chiron. Las pinzas de freno eran un desarrollo completamente nuevo. Se forjan a partir de un bloque de aleación de aluminio de alta resistencia. Con ocho pistones de titanio en cada una de las pinzas delanteras y seis en cada una de las unidades traseras, estas son también las pinzas de freno más grandes instaladas actualmente en un vehículo de producción. Las pinzas de freno de la Chiron se producen utilizando principios biónicos sobre la base de un modelo natural. La nueva arquitectura combina el peso mínimo con la máxima rigidez. La inspiración para el diseño y el modo de operación de los frenos fue tomada del automovilismo.

Con la nueva pinza de freno de titanio de la impresora 3-D, Bugatti ahora da un paso más y abre nuevos caminos. Esta particular aleación de titanio, con la designación científica de Ti 6 AI 4 V, se utiliza principalmente en la industria aeroespacial, por ejemplo, para trenes de aterrizaje y componentes de alas altamente estresados ​​o en motores de aviones y cohetes. El material ofrece un rendimiento considerablemente más alto que el aluminio. Por ejemplo, incluso como un componente impreso en 3-D, tiene una resistencia a la tracción de 1.250 N / mm 2. Esto significa que se aplicará una fuerza de poco más de 125 kg a un milímetro cuadrado de esta aleación de titanio sin que se rompa el material. La nueva pinza de freno de titanio, que mide 41 cm de largo, 21 cm de ancho y 13,6 cm de alto, pesa solo 2,9 kg. En comparación con el componente de aluminio actualmente utilizado, que pesa 4.9 kg, Bugatti podría reducir el peso de la pinza de freno en aproximadamente un 40% al mismo tiempo que asegura una mayor resistencia al usar la nueva pieza.

Hasta la fecha, este enfoque no era factible porque es extremadamente difícil o incluso imposible de fresar o forjar componentes de un bloque de titanio como es práctica normal con el aluminio debido a la resistencia extremadamente alta del material. Este problema ahora se ha resuelto utilizando una impresora 3-D de muy alto rendimiento, que también abre la posibilidad de generar estructuras aún más complejas que son significativamente más rígidas y más resistentes de lo que sería posible con cualquier proceso de producción convencional. Frank Götzke encontró las unidades de fusión láser selectivas requeridas en Hamburgo, en Laser Zentrum Nord.

"Laser Zentrum Nord es uno de los muchos institutos científicos con los que hemos desarrollado una muy buena cooperación a lo largo de los años", explica Götzke. "Gracias a la gran cantidad de proyectos completados, principalmente para la industria aeronáutica, el instituto cuenta con un amplio know-how especialmente en el campo del procesamiento de titanio y ofrece tecnología madura". En los últimos años, los científicos de producción de Hamburgo han recibido un gran número de premios de innovación nacionales e internacionales de gran prestigio por su trabajo en la industria.

"La cooperación con Bugatti es un proyecto clave para nosotros", dice el Prof. Dr.-Ing. Claus Emmelmann. El Prof. Emmelmann fue anteriormente Director General de Laser Zentrum Nord GmbH y ha sido Director del Instituto Fraunhofer de Tecnologías de Producción Aditiva (Fraunhofer IAPT) desde que Laser Zentrum Nord se incorporó a la organización de investigación Fraunhofer con este nombre a principios de año. También dirige el Instituto de Tecnologías Láser y de Sistemas (iLAS) de la Universidad de Tecnología de Hamburgo. Emmelmann se enorgullece de la cooperación entre su instituto y Bugatti. "Estamos encantados de que Bugatti nos contacte. No conozco a ningún otro fabricante de automóviles que haga demandas tan extremas de sus productos. Nos complace enfrentar este desafío ".

El tiempo de desarrollo para la pinza de freno de titanio impresa en 3 D fue muy breve. Desde la primera idea hasta el primer componente impreso, solo tomó aproximadamente tres meses. El concepto básico, las simulaciones de rigidez y rigidez, los cálculos de diseño y los planos de diseño fueron enviados a Laser Zentrum Nord por Bugatti como un paquete de datos completo. Luego, el instituto llevó a cabo la simulación del proceso, el diseño de las estructuras de soporte, la impresión real y el tratamiento del componente. Bugatti fue responsable de terminar.

La impresora 3-D especial de Laser Zentrum Nord, que era la impresora más grande del mundo adecuada para titanio al inicio del proyecto, está equipada con cuatro láseres de 400 vatios.

Se necesitan un total de 45 horas para imprimir una pinza de freno. Durante este tiempo, el polvo de titanio se deposita capa por capa. Con cada capa, los cuatro láseres funden el polvo de titanio en la forma definida para la pinza de freno. El material se enfría inmediatamente y la pinza de freno toma forma. La cantidad total de capas requeridas es 2.213. Después de la finalización de la capa final, el polvo de titanio restante que no se había fundido se retira de la cámara, se limpia y se conserva para su reutilización en un circuito cerrado. Lo que queda en la cámara es una pinza de freno completa con estructura de soporte que mantiene su forma hasta que recibe un tratamiento térmico estabilizador y alcanza su resistencia final.

El tratamiento térmico se lleva a cabo en un horno donde la pinza de freno está expuesta a una temperatura inicial de 700 ° C, que cae a 100 ° C en el transcurso del proceso, con el fin de eliminar la tensión residual y garantizar la estabilidad dimensional. Finalmente, las estructuras de soporte se eliminan y el componente se separa de la bandeja. En la siguiente etapa de producción, la superficie se suaviza en un proceso combinado mecánico, físico y químico que mejora drásticamente su resistencia a la fatiga, es decir, la durabilidad a largo plazo del componente en la operación posterior del vehículo. Finalmente, los contornos de las superficies funcionales, como las superficies de contacto o los hilos del pistón, se mecanizan en una fresadora de cinco ejes que tarda otras 11 horas en completar su trabajo.

El resultado es un componente de forma delicada con grosores de pared entre un mínimo de un solo milímetro y un máximo de cuatro milímetros.

"Fue un momento muy conmovedor para el equipo cuando sostuvimos nuestra primera pinza de freno de titanio con la impresora 3D en nuestras manos", recuerda Frank Götzke. "En términos de volumen, este es el componente funcional más grande producido a partir de titanio mediante métodos de fabricación aditiva. Todos los que miran la pieza se sorprenden de lo liviano que es, a pesar de su gran tamaño. Técnicamente, esta es una pinza de freno extremadamente impresionante, y también se ve genial ".

Las primeras pruebas para uso en vehículos de producción se realizarán en la primera mitad del año; el cronograma aún está por finalizar. En esa etapa, el ingeniero promete que será posible acortar considerablemente los tiempos de producción, especialmente para el mecanizado.

Götzke y su equipo están presentando los resultados de su trabajo al Grupo y sus marcas. "En desarrollo de impresión 3-D, Bugatti es el líder en el grupo Volkswagen", enfatiza Götzke. "Todos pueden y deben beneficiarse de nuestros proyectos. Esto también es parte del papel de Bugatti como laboratorio del Grupo para aplicaciones de alta tecnología ".

La pinza de freno de titanio impresa en 3 dimensiones es solo un ejemplo del trabajo actual de investigación y desarrollo de Bugatti. "No solo hemos desarrollado el componente de titanio más grande del mundo producido por fabricación aditiva, sino también el componente de aluminio más largo fabricado hasta la fecha por impresión en 3-D", explica Götzke, orgullosamente sacando una limpiaparabrisas de aluminio liviana de 63 centímetros de largo del gabinete. La placa solo pesa 0.4 kg, la mitad del peso de una tabla de aluminio liviana fundida a presión convencional, sin ninguna reducción en la rigidez. Pero esa es otra historia.

1   Consumo de combustible , l / 100km: urbano 35.2 / extra urbano 15.2 / combinado 22.5; Emisiones de CO2, combinadas, g / km: 516; clase de eficiencia: G

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