La marca de lujo francesa se está convirtiendo en uno de los líderes tecnológicos en cuanto a la producción de piezas mediante impresión 3D aplicables al automóvil se refiere. Su nuevo súper coche, el Bugatti Bolide, es un claro ejemplo de las ventajas que este nuevo sistema de elaboración de las distintas piezas aporta.
El desarrollo de componentes impresos mediante tecnología 3D de alta precisión se está imponiendo a pasos acelerados en la industria del automóvil. Inicialmente los grandes fabricantes comenzaron a experimentar con este tipo de tecnología para la recreación de piezas y componentes de vehículos del pasado con vistas a su restauración. Luego, poco a poco, se han ido introduciendo en los vehículos actuales como una solución práctica para disponer de repuestos y recambios de manera más o menos rápida en determinados concesionarios y para determinados modelos, dado que resulta más económico disponer de una impresora 3D que mantener unos altos volúmenes de stockaje para piezas que habitualmente no son objeto de una alta demanda. Las marcas Premium han sido de las primeras en disponer de estos sistemas.
Con el lanzamiento del Bolide, Bugatti está presentando un concepto tecnológico extraordinario
Pero las últimas tendencias en materia de utilización de piezas producidas por sistemas de impresión 3D van mucho más allá. Atraídos tanto por la elevada resistencia y robustez de las piezas elaboradas con esta tecnología, pero muy especialmente por su extraordinaria ligereza con respecto a las piezas originales tradicionales, cada vez un mayor número de componentes del automóvil son objeto de estudio y análisis para su producción mediante impresión 3Dm especialmente cuando hablamos de súper coches e híper deportivos, en los que cada gramo de más cuenta para conseguir los resultados perseguidos. Y la creciente fiabilidad y resistencia que presentan estas piezas 3D no hace sino que este sea un nuevo camino que los principales fabricantes están dispuestos a explorar cada vez más.
Este es el caso de Bugatti con su nuevo híperdeportivo Bolide, en el cual la marca francesa está volcando todo su conocimiento y liderazgo tecnológico en esta materia para desarrollar muchos de sus componentes.
Disponer de componentes ultraligeros tan resistentes como una columna del mejor hormigón armado ha sido durante muchos años el sueño de muchos diseñadores-Ahora esto es posible. Los innovadores ingenieros de Bugatti lo saben y lo han aprovechado, por ejemplo, para crear varillas de acoplamiento en el área de chasis del coche, que pesando apenas 100 gramos pueden transmitir y soportar fuerzas de hasta 3,5 toneladas. La estructura hueca de titanio con arco de soporte interno brinda una resistencia increíble y este es otro avance de ingeniería que los ingenieros de la marca francesa han logrado gracias a su experiencia y conocimiento.
“Como vehículo experimental en forma de coche de carreras, el Bolide no es un coche de exhibición; es un modelo explícitamente creado para la carretera en el que se reúne toda la completa experiencia tecnológica de Bugatti» Frank Götzke, Director de Nuevas Tecnologías de Bugatti
En Bugatti, este tipo de proyectos están dirigidos por Henrik Hoppe, estudiante de doctorado en el departamento de Nuevas Tecnologías de Bugatti, que viene desarrollando innovadores materiales metálicos y nuevos procesos de fabricación para la marca de lujo francesa desde 2017. Hoppe desarrolló su tesis de maestría sobre una metodología de cálculo para una pinza de freno de titanio impresa en 3D, que es un 43 por ciento más ligera que el componente original de producción tradicional que se monta actualmente en el Chiron, componente cuyo peso ya ha sido muy optimizado en los últimos años, y que ofrece la misma rigidez y resistencia que la nueva pieza 3D.
“A través del proceso conocido como fusión láser selectiva, más comúnmente conocido como impresión 3D, se pueden producir componentes nuevos, huecos y ultra complejos que se van reforzando desde el interior, que son muy ligeros y, sin embargo, resultan ser extremadamente rígidos y fuertes. Y ahora estamos ya utilizando estos beneficios en nuestros autos hiper deportivos con un número creciente de componentes”, explica Hoppe.
Pero en su tesis doctoral, el ingeniero industrial va un paso más allá. Hoppe es pionero en un nuevo sistema. Analizando la intensidad de costos y tiempo involucrados en 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.
Hasta el momento, Bugatti utiliza habitualmente esta innovadora tecnología de impresión 3D para mejorar componentes con complejas estructuras tridimensionales. El fabricante de lujo francés aplica principios del campo de la biónica para dar a los componentes impresos una estructura similar a la de un hueso: paredes delgadas, interior hueco y una fina ramificación. Y así es precisamente como estos componentes obtienen su notable rigidez a pesar de su reducido peso y tener unas paredes cuyo espesor se reduce en ocasiones a tan solo 0,4 milímetros.
Gracias a esta tecnología, “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 vehículo, 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 distintos componentes. “Aunque Bugatti exige los más altos estándares de calidad en términos de materiales, procesos de fabricación y componentes, estos siempre deben ser comercialmente viables”, agrega.
Bugatti es una de los fabricantes líder en cuanto a tecnología se refiere en el campo de la impresión 3D de metales. Desde que iniciara la producción del Chiron, Bugatti ya contemplaba la introducción de este tipo de componentes. Así, el híper deportivo ha sido equipado con el primer componente funcional impreso en 3D de metal producido en serie de la industria del automóvil. En concreto, se trata de una pequeña consola de bomba de alta presión que transporta agua junto al depósito del líquido de la transmisión.
En 2018, Bugatti también presentó el componente de titanio impreso en 3D más grande del mundo: una pinza de freno. 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 vehículos de producción”, dice Frank Götzke, Director de Nuevas Tecnologías de Bugatti.
Igualmente, en su atelier de Molsheim, Bugatti está introduciendo estos nuevos materiales y procesos de fabricación en sus nuevos desarrollos y, más concretamente, en el nuevo Bugatti Bolide, presentado a finales del pasado mes de octubre. “Como vehículo experimental en forma de coche de carreras, el Bolide no es un coche de exhibición; es un modelo explícitamente creado para la carretera en el que se reúne toda la completa experiencia tecnológica de Bugatti. Y, en el futuro, los entusiastas de la marca Bugatti también encontrarán estas tecnologías de vanguardia en otros vehículos de la marca”, 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, 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 del 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 hojas 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 solo 100 gramos. Todo esto se suma a un peso total de menos de 400 gramos para un turboventilador individual de 460 mm en las ruedas traseras (438 mm en la parte delantera). Esto no sería posible con una solución de monomaterial debido al hecho de que no es posible lograr la resistencia al pandeo y la rigidez a la flexión específicas.
Los componentes altamente complejos de la impresora 3D también se utilizan en lugares ocultos. Así un soporte para el alerón delantero, que permite montar el alerón delantero en hasta tres diferentes alturas, Bugatti lo imprime en titanio con la tecnología 3D. Su interior está hueco, sus paredes apenas tienen 0,7 mm de grosor y la pieza entera apenas pesa 600 gramos, pero el soporte puede aguantar cargas aerodinámicas de hasta 800 kilos. Y conviene recordar que la carga aerodinámica que debe soportar el alerón trasero del Bolide puede ser equivalente a 1,8 toneladas de peso cuando el coche circula a 320 km / h. Dicha carga 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 se encuentra 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, pesa solo 325 gramos. Para imprimir el soporte sobre el cual se monta la columna de dirección, los ingenieros también utilizan titanio. 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 el sentido de la marcha. 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 solo 0,4 milímetros y pesan solo 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 del Bolide, sus componentes cinemáticos, tanto los componentes de titanio impresos en 3D como las horquillas de acero inoxidable de alta resistencia, son extremadamente ligeras, rígidas y aerodinámicamente optimizadas. La resistencia a la tracción de este y todos los demás elementos impresos en 3D es de 1.250 N / mm2. “Utilizando un proceso de tratamiento térmico especial desarrollado internamente, logramos esta alta resistencia a la tracción con una deformación de fractura simultáneamente alta de al menos un 19 por ciento”, explica Götzke.
Los ingenieros y técnicos que trabajan en el Bolide 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, solo 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.
Por otra parte, 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 ya de peso optimizado, bien conocidos de la producción en serie. El componente, que mide más de 280 milímetros de longitud y tiene un grosor de pared constante de solo 0,5 milímetros, 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 las altas temperaturas de los gases de escape. 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, este es un desarrollo para el cual Bugatti ha presentado una solicitud de patente.
Con el lanzamiento del Bolide, Bugatti está presentando un concepto tecnológico extraordinario. El icónico motor W16 de 8.0 litros, con hasta 1.850 PS3, impulsa un automóvil que pesa solo 1.240 kilos. Esto equivale a una increíble relación peso-potencia de 0,67 kg / PS, una velocidad máxima de más de 500 km / h, con una extraordinaria y perfecta capacidad de manejo un manejo y un fantástico control de máxima agilidad. “Son los muchos aspectos tecnológicos destacados del Bolide lo que hace de este modelo un súper coche tan especial. Pero estos también se pueden transferir a vehículos de producción. Y esto es 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.
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