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Jun 17, 2023

Las muchas formas en que los equipos de F1 han introducido la impresión 3D en los deportes de motor

Comparta este artículo En un deporte donde la velocidad, la reducción de peso y los ciclos de desarrollo son clave, no es de extrañar que la impresión 3D y la F1 se lleven como una casa en llamas. Cada año, el uso de la impresión 3D ha aumentado

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En un deporte donde la velocidad, la reducción de peso y los ciclos de desarrollo son claves, no es de extrañar que la impresión 3D y la F1 se lleven como una casa en llamas. Cada año, el uso de la impresión 3D se ha ampliado en la F1 y los equipos están utilizando la tecnología para impulsar sus procesos de desarrollo más rápido que nunca. Este artículo explora algunos de esos esfuerzos de impresión 3D y cómo los equipos y fabricantes están incorporando la tecnología al deporte. Había muchísimos ejemplos para elegir, pero al final destacamos seis de nuestros proyectos favoritos que han ocurrido en la F1 hasta ahora.

Herramienta de colocación compuesta para un alerón trasero McLaren MCL32, producida en una impresora 3D Stratasys Fortus 900mc utilizando material ULTEM 1010.

En 2017, McLaren anunció que estaba ampliando su relación de fabricación con la empresa de impresión 3D Stratasys mediante la compra de más impresoras 3D. El equipo ha estado utilizando las impresoras de modelado por deposición fundida (FDM) de la empresa para imprimir piezas, acelerar el desarrollo de automóviles y fabricar componentes sensibles al calor, pero quería aumentar su capacidad para hacerlo.

Una de las muchas mejoras impresas en 3D que presentó McLaren fue el alerón trasero. Si bien el flap del ala de carrera en sí no se imprimió en 3D, la herramienta de diseño utilizada para moldear los compuestos reforzados con fibra de carbono sí lo fue. La herramienta se fabricó con la impresora 3D Fortus 900mc Production con material ULTEM 1010 y tardó tres días en imprimirse. La estructura compuesta de alta temperatura que se muestra en nuestra infografía fue diseñada para aumentar la carga aerodinámica del alerón trasero y ayudar al auto a perder algunas décimas por vuelta. Con esta tecnología, McLaren tuvo la capacidad de cambiar rápidamente los requisitos de carga aerodinámica específicos del circuito y garantizar que su automóvil estuviera configurado para rendir al máximo.

McLaren continúa usando impresoras 3D Stratasys en la temporada 2023 y puede ser una de las razones por las que tienen el segundo auto más rápido de cara a las vacaciones de verano de la F1.

La sección superior de un pistón impreso en 3D. (Imagen cortesía de Porsche).

Un componente del automóvil que algunos fanáticos de la F1 se sorprenderán al escuchar que la impresión 3D es un pistón de motor real. Sí, Ferrari ha hablado públicamente sobre su exploración de la impresión 3D de metal y cómo la compañía podría utilizarla para fabricar los pistones de sus motores. La empresa cree que la tecnología no sólo podría ayudar a ahorrar peso en un automóvil, sino también aumentar la confiabilidad de su motor.

Ferrari, en concreto, ha estado explorando varios polvos de aleación de acero que podría utilizar para fabricar pistones impresos en 3D. La empresa quería alejarse de los polvos de aleación de aluminio de uso común y, en cambio, depender de una aleación de acero que pueda resistir mejor la deformación sin romperse bajo temperaturas extremas. Si bien la aleación de acero puede ser más pesada, Ferrari puede incorporar diseños de celosía que ahorran peso, como un patrón de panal, para ahorrar peso y mantener la resistencia de la pieza.

Ferrari no es el único que explora la impresión 3D para diseños de motores, pero es uno de los que más expresa su opinión al respecto.

El concepto de aro impreso en 3D desarrollado por 3T AM, anteriormente 3T RPD. (Imagen cortesía de 3T AM.)

Es posible que la impresión 3D y la F1 hayan ampliado su relación en los últimos años, pero antes de que la tecnología se convirtiera en un pilar, los equipos necesitaban saber que la impresión 3D podría proporcionar los beneficios que promocionaban. Bueno, en 2012, 3T AM, anteriormente 3T RPD, ayudó en ese esfuerzo y demostró los beneficios de la impresión 3D de metal a la F1 al producir su propio concepto de aro de rodillo impreso en 3D.

El aro de titanio utilizó una aleación de titanio Ti6Al4V y un diseño de celosía personalizado de Within Technologies para ahorrar 2 kg de peso. El diseño se optimizó utilizando el software Within Enhanced, incluida la incorporación de paredes delgadas con una estructura de celosía interna, para crear la resistencia estructural necesaria al proteger la cabeza del conductor durante un vuelco del vehículo.

Los equipos de F1 tuvieron comentarios positivos sobre el aro antivuelco y desde entonces se ha incorporado a algunos de los coches de F1.

Una imagen conceptual del pedal de freno impreso en 3D de EOS. (Imagen cortesía de EOS).

Cuando cada gramo importa, los equipos de F1 buscarán ahorrar peso en cualquier lugar. Ahora, ¡eso incluye incluso los pedales de freno!

EOS, el fabricante líder de impresoras 3D de fusión de lecho de polvo láser metálico (LPBF), demostró su capacidad no sólo para aligerar el peso del pedal, sino también para endurecerlo en el proceso. La empresa desafió a sus ingenieros a encontrar una manera de utilizar su software de optimización de topología y la tecnología de impresión LPBF para fabricar el pedal de freno y reducir su peso en el proceso. El resultado fue un pedal que pesaba sólo 178 gramos y presentaba un diseño en forma de telaraña para garantizar la estabilidad estructural. EOS dice que puede reducir el peso otros 80 gramos para crear una pieza funcional tan liviana como 98 gramos.

A partir de 2021, los pedales eran solo de demostración y no estaban especificados para carreras, pero, si los equipos de F1 quisieran, podrían fabricarlos y probarlos para garantizar que cumplen con los estándares de seguridad de la FIA.

Una entrada de freno impresa en 3D para Sauber Alfa Romeo.

Cuando Sauber Alfa Romeo necesitó probar sus diseños de entradas de freno, recurrió al polímero LPBF. La empresa ha utilizado la tecnología para iterar múltiples ideas de entradas de frenos más rápidamente de lo que es posible con las prácticas de fabricación tradicionales. El equipo dice que disfruta de la flexibilidad y la velocidad que proporciona LPBF, al mismo tiempo que le permite descubrir diseños que garantizan que un automóvil funcione al máximo.

El equipo de desarrollo imprime utilizando su polvo patentado HiPAC, una poliamida reforzada con carbono, debido a las propiedades ligeras y rígidas del material. A Sauber le encantan los ahorros de costes que permite la impresión 3D y el tiempo que ahorra al explorar múltiples vías de desarrollo en paralelo. Sauber tiene la intención de seguir utilizando la tecnología, ya que ha ayudado al equipo a desarrollar vehículos más rápidamente y a mantenerse ágil en la carrera de desarrollo súper competitiva de la F1.

El coche de F1 de Williams. (Imagen cortesía de Williams Racing).

Uno de los equipos de F1 con más historia, Williams Racing, ha estado utilizando la impresión 3D para ayudar a desarrollar sus alerones delanteros y otros componentes durante las pruebas en el túnel de viento.

Williams, que anteriormente se había asociado con el fabricante alemán EOS, anunció una nueva asociación con Nexa3D en 2021 para ayudar a expandir sus capacidades de fabricación aditiva. El equipo planea utilizar impresoras de resina fotocurable NXE400 y el software NexaX para optimizar la producción de impresión y el rendimiento de las piezas de su automóvil.

El equipo ahora podrá iterar ideas aerodinámicas más rápido con la tecnología de Nexa3D e intentar cerrar la brecha con el mediocampo.

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