Bugatti refina la impresión 3D Mario Mendez
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Con una precisión de hasta 0.1 mm
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Para el desarrollo de componentes impresos en 3D de alta precisión
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Para fabricar el Bugatti Bolide
Imagina componentes ultraligeros que son tan resistentes como una columna de hormigón armado. Ahora esto es posible, gracias a la tecnología desarrollada por innovadores ingenieros de Bugatti. La varilla de empuje impresa en 3D de nuevo desarrollo, una varilla de acoplamiento cargada a presión en el área del chasis, pesa sólo 100 gramos y puede transmitir fuerzas de hasta 3,5 toneladas. La estructura hueca de titanio con arco de soporte interno brinda una resistencia increíble y es otro avance de ingeniería demostrado por la experiencia de Bugatti.
En su tesis doctoral, el ingeniero industrial da un paso más. Hoppe es pionero en un nuevo sistema, debido a los altos costos y tiempos involucrados con el ciclo completo de la cadena del proceso de fabricación, desde el concepto hasta la entrega. Hoppe utiliza este sistema para identificar el potencial comercial y tecnológico de los componentes metálicos funcionales impresos en 3D para la fabricación de automóviles, y puede mejorar este potencial con la orientación aplicada a piezas específicas. Anteriormente, este tipo de componentes se usaban predominantemente en el sector aeroespacial.
Componentes impresos en 3D con una estructura compleja similar a un hueso
Bugatti utiliza habitualmente esta innovadora tecnología de impresión 3D para mejorar componentes con complejas estructuras tridimensionales. Para ello, aplica principios del campo de la biónica para dar a los componentes impresos una estructura similar a un hueso: con paredes delgadas, un interior hueco y una fina ramificación. Y así es precisamente como los componentes obtienen su notable rigidez a pesar de su reducido peso, con espesores de pared de sólo 0.4 milímetros. “Continuaremos reduciendo el peso de nuestros automóviles al tiempo que aumentamos sus características innovadoras en todas las áreas imaginables”, explica Henrik Hoppe. Desde la concepción hasta la producción y la instalación en el auto, el ingeniero diseña y planifica los pasos individuales y realiza todos los cálculos. Esto también incluye la evaluación de la viabilidad comercial para la producción de los componentes. “Aunque Bugatti exige los más altos estándares de calidad en términos de materiales, procesos de fabricación y componentes, deben ser comercialmente viables”, agrega.
Bugatti toma la delantera en impresión 3D
Bugatti es el líder tecnológico en el campo de la impresión 3D de metales. Desde que comenzó la producción del Chiron, el hiperdeportivo ha sido equipado con el primer componente funcional de metal impreso en 3D producido en serie de la industria: una pequeña consola de bomba de alta presión que transporta agua junto al depósito de líquido de la transmisión. En el 2018, presentó el componente de titanio impreso en 3D más grande del mundo, una pinza de freno de titanio. A esto le siguió el conjunto funcional híbrido más grande del mundo hecho de titanio impreso en 3D y carbono enrollado. “Estos componentes son extremadamente livianos, robustos y duraderos y, por lo tanto, absolutamente adecuados para su uso en autos de producción”, dice Frank Götzke, Director de Nuevas Tecnologías de Bugatti.
Los nuevos materiales y procesos de fabricación se están utilizando ahora en el Bugatti Bolide, el cual fue presentado a finales de octubre del 2020. “Como vehículo experimental en forma de coche de carreras, el Bolide no es un auto de exhibición, es un extracto inflexiblemente listo para la carretera de la completa experiencia tecnológica de Bugatti. Los entusiastas de Bugatti también encontrarán estas tecnologías de vanguardia en otros vehículos en el futuro ”, dice Frank Götzke.
Al igual que los turboventiladores que se utilizan normalmente en los deportes de motor, Bugatti ha encontrado una forma de incluir compresores radiales en ruedas forjadas de magnesio ultraligeras. Su apariencia es similar a la de una llanta (rin), pero realizan múltiples funciones: bombean el aire fuera de las carcasas de las ruedas a través de los frenos y extraen el aire caliente hacia el exterior. De esta forma, los turboventiladores enfrían los frenos y minimizan la sustentación. A diferencia de las conocidas soluciones de monomateriales, los componentes de Bolide tienen una estructura híbrida. Consiste en un cuenco central fabricado en titanio impreso en 3D con un grosor de 0.48 milímetros, y una placa de carbono de 0.7 milímetros de grosor con pequeñas palas interiores, también de carbono. Los travesaños con un ancho de 0.48 milímetros aumentan aún más la rigidez del cuenco central de titanio, que pesa 100 gramos. Todo esto se suma a un peso total de menos de 400 gramos para un turbofan individual de 18 ¼ pulgadas en las ruedas traseras y de 17 ¼ pulgadas en la parte delantera. Esto no sería posible con una solución monomaterial debido al hecho de que no es posible lograr la resistencia específica al pandeo y la rigidez a la flexión.
325 gramos para contener 1,8 toneladas
Los componentes altamente complejos de la impresora 3D también se utilizan en lugares ocultos. Un soporte de montaje para el alerón delantero, en el que se puede montar el alerón delantero en tres alturas diferentes, está impreso en titanio. Con un interior hueco y un grosor de pared de 0.7 milímetros, el soporte de montaje puede soportar una carga aerodinámica de hasta 800 kilogramos, con un peso de 600 gramos. La carga aerodinámica del alerón trasero, que puede alcanzar hasta 1.8 toneladas a 320 km/h, se introduce a través de la aleta central de carbono del Bolide en la matriz estructural superior, que forma la terminación superior del bastidor trasero de acero inoxidable de alta resistencia. En el interior de esta aleta central hay un componente de titanio laminado e impreso para la unión de la aleta al ala, cuyo ángulo se puede ajustar mediante una varilla de acoplamiento. A pesar de su rigidez, sólo pesa 325 gramos. Los ingenieros también utilizan titanio para imprimir el soporte para montar la columna de dirección, que cuenta con un soporte integrado en el tablero, el collar de soporte para la alimentación de la columna de dirección y las dos salidas de aire en el interior del vehículo. Todos los componentes están diseñados como estructuras huecas ligeras, con un espesor de pared uniforme de 0.5 milímetros.
El Bolide cuenta con control de las ruedas basado en la cinemática de doble horquilla en los ejes delantero y trasero. En el eje trasero, los elementos amortiguadores de resorte tienen una configuración vertical, mientras que en el eje delantero están dispuestos horizontalmente en ángulo recto con la dirección de desplazamiento. Los muelles están hechos de titanio y los amortiguadores cuentan con un mecanismo de ajuste y un depósito, que está integrado internamente en los amortiguadores del eje delantero. En el caso de los elementos de amortiguación de resorte horizontales en el eje delantero, las fuerzas de contacto verticales se transmiten por medio de un varillaje ubicado directamente al lado de los cojinetes giratorios en las horquillas inferiores mediante varillas de empuje y balancines. Los soportes que controlan los balancines tienen un grosor de pared de 0.4 milímetros y pesan 95 gramos cada uno. Las mecedoras pesan poco menos de 195 gramos cada una. Dado que el aire fluye completamente a través del eje delantero, sus componentes cinemáticos, tanto los componentes de titanio impresos en 3D como las horquillas de acero inoxidable de alta resistencia, son extremadamente livianos, rígidos y aerodinámicamente optimizados. La resistencia a la tracción de este y todos los demás elementos impresos en 3D es de 1,250 N/mm2. “Mediante un proceso de tratamiento térmico especial desarrollado internamente, logramos esta alta resistencia a la tracción con una deformación a la fractura simultáneamente alta de al menos el 19%”, explica Götzke.
La varilla de empuje pesa solo 100 gramos
Los desarrolladores están particularmente orgullosos de las varillas de empuje del Bolide. “Transmiten una fuerza a los balancines que, dependiendo de la maniobra de conducción, equivale a un peso de hasta 3.5 toneladas. Sin embargo, gracias a la implementación de múltiples ideas, sólo pesan como una barra de chocolate, es decir, 100 gramos cada una ”, explica Henrik Hoppe. Por primera vez, los desarrolladores de Bugatti variaron el grosor de la pared de las varillas huecas de paredes delgadas. Se vuelven más gruesos hacia el centro y luego más delgados nuevamente, lo que significa que se adaptan de manera óptima a la tensión localizada. Similar a un hueso humano, el componente tiene una estructura interna. Esta estructura especial también se registró recientemente como patente.
En la cubierta del embellecedor del tubo de escape, un componente híbrido hecho de titanio y cerámica impresos en 3D, Bugatti redujo el peso aproximadamente a la mitad en comparación con los embellecedores del tubo de escape de titanio de peso optimizado, bien conocidos de la producción en serie. El componente, que mide más de 280 milímetros de longitud, tiene un grosor de pared constante de 0.5 milímetros y pesa menos de 750 gramos. Dado que el material cerámico es un conductor de calor significativamente menos efectivo que el titanio, Bugatti introdujo elementos cerámicos especiales que están integrados en la carcasa de titanio y centran la cubierta con respecto a la piel exterior de carbono, de modo que la piel exterior no se dañe incluso con gases de escape altos temperaturas. Este escudo térmico también está respaldado por una boquilla Venturi incorporada: cuando el gas de escape caliente ingresa a la cubierta de la moldura del tubo de escape, se aspira aire fresco, creando así una chaqueta de aire frío alrededor del flujo de gas de escape caliente. En su totalidad, esta es una invención para la que Bugatti ha presentado una solicitud de patente.
Componentes livianos que se encuentran en el Bolide
Con el lanzamiento del Bolide, el hiperdeportivo para la pista, hace unos meses, Bugatti presentó un concepto tecnológico extraordinario. El icónico motor W16 de 8.0 litros de 1,850 PS˚ que impulsa a un automóvil que pesa 1,240 kilogramos˚˚. Esto equivale a una increíble relación peso-potencia de 0.67 kg/PS, con lo que alcanza una velocidad máxima de más de 500 km / h˚˚˚, un manejo perfecto y máxima agilidad. “Son los muchos aspectos tecnológicos destacados del Bolide los que lo hacen tan especial. Pero estos también se pueden transferir a vehículos de producción. Esto es en lo que continuamos desarrollando y trabajando, porque Bugatti se ha distinguido por sus impresionantes innovaciones durante más de 110 años, y continuará haciéndolo en el futuro ”, dice Frank Götzke.
˚ Cuando se utiliza gasolina de carreras de 110 octanos; la potencia del motor con gasolina de 98 octanos es de 1.600 CV
˚˚ La especificación de peso se basa en el peso seco teóricamente posible
˚˚˚ Datos estimados
Ve las imágenes de los componentes:
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