Mahle fabrica pistones de aluminio en 3D para Porsche
La multinacional proveedora de componentes para Automoción Mahle está produciendo pistones de aluminio utilizando, por primera vez, la tecnología de fabricación aditiva o 3D. Estos componentes se montarán en vehículos de Porsche, firma que ha colaborado con Mahle, al igual que la ingeniería mecánica Trumpf. Los pistones se probaron con éxito en el banco de pruebas del motor del modelo 911 GT2 RS. Mientras que los pistones forjados estándar han alcanzado los límites de su potencial de rendimiento, es concebible que la potencia del motor Porsche de 700 HP se pueda aumentar en 30 HP con un aumento asociado en la eficiencia. Mahle podría extrapolar esta experiencia tecnológica a componentes de gestión térmica y mecatrónica.
"Los resultados del proyecto confirman el gran potencial de la impresión 3D y demuestran la capacidad particular de Mahle en el campo de las pequeñas y limitadas ejecuciones de alto rendimiento y en relación con la creación de prototipos y el ámbito de la posventa", ha manifestado el Dr. Martin Berger, Jefe de Investigación Corporativa y Avanzada. Ingeniería en Mahle.
Frank Ickinger, gerente de proyectos de Porsche, ha comentado que “gracias a la estrecha cooperación de todas las partes involucradas, hemos podido demostrar el potencial de la fabricación aditiva en nuestro modelo deportivo de alto rendimiento de primera línea, el Porsche 911 GT2 RS , despejando así el camino para su uso en futuras unidades. En términos de tecnología, este es el comienzo de un nuevo capítulo para nosotros, que abre posibilidades completamente nuevas en diseño y producción ”. Steffen Rübling, gerente de proyectos de Trumpf, también ve grandes oportunidades para la impresión 3D en futuros procesos de fabricación. “El proyecto ilustra cómo la impresión 3D se puede utilizar para mejorar aún más los componentes cuyo potencial de rendimiento ya se ha agotado durante décadas de desarrollo. Esto beneficiará a muchas otras industrias, como la aeroespacial y la energía ".
El nuevo proceso presenta la opción de implementar un llamado diseño biónico. En este enfoque, que imita estructuras naturales como el esqueleto humano, el material se agrega solo en áreas cargadas, y la estructura del pistón se adapta a la carga. Ahorra material y tiene el potencial de hacer que el pistón impreso en 3D sea hasta un 20 por ciento más liviano que su contraparte de fabricación convencional, al tiempo que aumenta la rigidez.
Además, los desarrolladores de Mahle han introducido un área de enfriamiento con una posición óptima y una forma especial cerca de los anillos del pistón. Este diseño se basa en los muchos años de experiencia de la compañía con procesos térmicos en el pistón y solo es posible con la impresión 3D. El área de enfriamiento reduce la carga de temperatura en el llamado terreno superior, una parte particularmente estresada del pistón, optimizando así la combustión y allanando el camino para mayores velocidades máximas del motor.
El nuevo proceso de producción se basa en una aleación especial de aluminio desarrollada por Mahle. La aleación se atomiza en un polvo fino y luego se imprime en un proceso conocido como láser de fusión de metal (LMF). Un rayo láser derrite el polvo al grosor deseado de la capa, seguido de la aplicación de una nueva capa en la parte superior, construyendo así el pistón una capa a la vez. Con este método, el especialista en impresión 3D Trumpf produce piezas en bruto de pistón formadas por aproximadamente 1.200 capas en aproximadamente 12 horas.
Desde Mahle han comunicado que la compañía está preparada para aprovechar el potencial de los nuevos procesos de producción, como la impresión 3D, para futuros proyectos y tiene como objetivo ampliar su competencia en esta área específicamente. Los tiempos de desarrollo y producción más cortos presentan una gran ventaja a la hora de dar respuesta a tendencias como la movilidad eléctrica, en la que se necesitan componentes de gestión térmica con estructuras complejas para proporcionar refrigeración y aire acondicionado en vehículos eléctricos, carcasas de motores o transmisiones y sistemas de baterías. Otros ejemplos incluyen componentes optimizados en la periferia del motor, como vías de aire, carcasas de filtros y componentes de gestión de aceite.