La impresión 3D también se la conoce como el proceso de fabricación aditiva, la misma que ha revolucionado la forma en que concebimos y materializamos objetos diversos en diferentes sectores industriales. Esta tecnología que se encuentra a la vanguardia e innovadora permite la fabricación de objetos tridimensionales partiendo de un modelo digital o físico, la misma que se construye capa por capa con materiales poliméricos. Es así que desde sus inicios la impresión 3D ha ido transformando la fabricación tradicional, lo cual ofrece soluciones flexibles y personalizadas que han impulsado el desarrollo en distintas áreas.
Las principales ventajas que posee la impresión 3D es la capacidad de producir partes y componentes complejos con una alta eficiencia sin precedentes, a diferencia de los métodos convencionales que generan desechos considerables como la viruta. Sin embargo, el proceso de impresión 3D permite reducir el desperdicio del material ya que solo ocupa la cantidad necesaria para la construcción de un elemento en específico. Esta característica no solo favorece la sostenibilidad, sino que también lleva a una optimización de los recursos.
En áreas como la aeroespacial y automotriz la impresión 3D ha permitido facilitar la creación de componentes que son más livianos y con mayor resistencia, mejorando la eficiencia del consumo de combustible y reduciendo el peso de las aeronaves y vehículos. Asimismo, ha permitido acelerar los procesos de diseño y prototipado que llevan a las empresas a elaborar productos rápidos y rentables al mercado. La personalización es otra característica primordial en la impresión 3D, ya que facilita la adaptación de productos de acuerdo a las preferencias individuales. Desde la fabricación de una calzada hasta la creación de una joyería única, por lo que está tecnología ofrece un nivel alto de personalización sin igual.
El desarrollo de una pieza de automóvil utilizando la impresión 3D y el análisis de su rendimiento mediante pruebas CFD (Dinámica de Fluidos Computacional) y FEM (Método de Elementos Finitos) es un proceso complejo y multidisciplinario. En este proyecto se llevó a cabo la fabricación de una autoparte de un vehículo a través de la impresión 3D considerando aspectos como el porcentaje relleno y patrón de relleno que son factores primordiales a la hora de reproducir el componente mecánico que inicialmente se elabora el diseño en SolidWorks. A continuación, se presenta un pequeño proceso de los pasos que permiten tener una visión general sobre cómo llevar a cabo este proyecto:
Se procedió a identificar los componentes y las partes que la constituyen para la fabricación de la impresión 3D, considerando las condiciones operativas del vehículo, así como las cargas mecánicas, temperatura de funcionamiento y el entorno en el que se va utilizar. Con ayuda de un software asistido por computador (CAD) se realizó la creación del modelo 3D de la autoparte, tomando en cuenta los parámetros técnicos de funcionalidad y las restricciones relacionadas con la fabricación del mismo. Asimismo, se deben realizar pruebas de simulación CFD que permita observar cómo fluye el aire alrededor del componente y considerando la resistencia aerodinámica, así como el análisis por elementos finitos que permiten asegurar que el modelo va responder a las cargas mecánicas y térmicas a las que se ajusta el diseño.
Par la fabricación mediante la impresión 3D se debe seleccionar el material considerando que cumpla con los requisitos mecánicos y térmicos identificados en las simulaciones, se recomienda parametrizar adecuadamente el porcentaje de relleno, el patrón de relleno y soportes de ser necesario para poder obtener el componente diseñado.
Finalmente se realizan pruebas físicas para validar las simulaciones del componente en el vehículo de prueba sometido en condiciones reales de funcionamiento.
Este enfoque nos permite combinar simulaciones avanzadas y procesos de diseño e impresión 3D, para desarrollar una autoparte de vehículo que cumpla con los estándares de rendimiento y seguridad en la industria automotriz.
En fin, este estudio como parte de los procesos de manufactura en la fabricación de autopartes en la industria automotriz permite la generación de nuevas ideas, el impacto se extiende a través de las diferentes áreas desde la medicina hasta la manufacturado y sigue siendo un motor de innovación que permite redefinir la forma en la que se concibe y fabrica elementos mecánicos aplicados en todas las industrias.
AUTOR:
Mgtr. Pamela Villarreal
Docente de la Carrera de Mecánica Industrial
