Porsche ya ha comenzado a producir su primera carcasa completa impresa en 3D para albergar un motor eléctrico y una caja de cambios. La unidad generada mediante un proceso de fusión por láser aditivo ha superado sin problemas todas las pruebas de calidad y estrés. Porsche está impulsando intensamente el uso de la fabricación aditiva para la optimización de piezas sometidas a grandes esfuerzos. La impresión 3D abre nuevas oportunidades en el desarrollo y fabricación de piezas de bajo volumen.
Hace unos meses, el fabricante alemán demostró la eficacia del procedimiento en los pistones impresos implementados en un deportivo de alto rendimiento como el 911 GT2 RS. Ahora se ha aplicado ahora a la fabricación de una carcasa de aleación que integra un accionamiento eléctrico completo. El peso de las piezas de la carcasa se redujo aproximadamente en un 40% debido a la integración de funciones y la optimización de la topología. Mediante este sistema se obtiene una pieza ligera de fundición convencional y se reduce el peso total en aproximadamente un 10%.
Debido a las estructuras especiales que ha hecho posible la impresión 3D, se ha duplicado la rigidez en las áreas más sometidas a estrés. A pesar de que el espesor continuo de la pared es de solo 1,5 milímetros, la rigidez entre el motor eléctrico y la caja de cambios aumentó en un 100% debido a las estructuras de celosía. La fabricación aditiva también permite integrar numerosas funciones y piezas, lo que reduce considerablemente el trabajo de montaje y beneficia directamente a la calidad de la pieza y cumplir con todos los requisitos establecidos.
La carcasa es más ligera y rígida y permite integrar numerosas funciones y piezas.
Esta integración, hace que la unidad de transmisión sea más compacta, lo que mejora significativamente el paquete de transmisión y reduce el trabajo de montaje en 40 pasos. Esto equivale a una reducción del tiempo de producción de aproximadamente 20 minutos. Un beneficio adicional es la integración del intercambiador de calor de la caja de cambios con una transmisión que mejora la refrigeración del accionamiento en su conjunto. Este es un requisito básico para seguir mejorando el rendimiento.
La caja de cambios de dos velocidades, situada aguas abajo, está integrada en la misma carcasa que el motor eléctrico. La alta integración que permite este diseño, es adecuado para su uso en el eje delantero de un automóvil deportivo. Según ha explicado Falk Heilfort, director de proyectos del departamento de desarrollo avanzado del tren motriz de Porsche, el objetivo era desarrollar un accionamiento eléctrico integrando "con tantas funciones y piezas como fuera posible" ahorrando peso y optimizando la estructura.
En la industria actual, ningún otro proceso de fabricación ofrece tantas posibilidades y una implementación tan rápida como la impresión 3D. Los datos del diseño se pueden enviar a la impresora directamente desde el ordenador sin necesidad de herramientas intermedias. Posteriormente, las piezas se crean capa por capa a partir de polvo de aleación de aluminio. De esta forma en la carcasa se incluyen los conductos de refrigeración integrados adaptados casi a cualquier geometría.
Cada capa se derrite para fusionarla después con la capa anterior. Hay varias tecnologías diferentes disponibles para este propósito. La carcasa del impulsor se fabricó con polvo metálico de alta pureza mediante el proceso de fusión de metales por láser (LMF). Un rayo láser calienta y funde la superficie del polvo correspondiente al contorno de la pieza. La optimización del accionamiento eléctrico comenzó con la integración del diseño de los componentes como cojinetes, intercambiadores de calor y suministro de aceite. Sobre la base del cálculo de cargas calculadas por computadora se determinaron sus trayectorias.
El motor eléctrico y la transmisión se integran en el interior de esta carcasa.
Con la tecnología actualmente disponible, la impresión del primer prototipo de carcasa se prolongó varios días y tuvo que realizarse en dos procesos de construcción debido al tamaño del componente. Con las últimas generaciones de máquinas, es posible reducir este tiempo en un 90% y la carcasa completa se puede fabricar en un solo proceso.
La carcasa producida mediante este proceso de impresión 3D muestra el potencial de la fabricación aditiva en lo que respecta a la innovación de productos en el futuro. También surgen nuevas áreas de negocio potenciales, como la personalización, con nuevas ofertas para clientes y repuestos. Esta tecnología de fabricación es técnica y económicamente interesante para Porsche, específicamente para las series especiales de pequeño volumen de producción y para la división de competición.
