La historia del Strati: carro impreso en 3D

En la actualidad se usan las tecnologías de sinterizado láser, la estereolitografía, la fusión por cámara de polvos vía láser y deposición y mucho más en la industria aditiva. El uso de esta tecnología emergente es común en la impresión de herramientas, lentes, válvulas para cohetes en los tractores de John Deere y más, pero en IMTS2014, un grupo de industrias, un laboratorio estadounidense, tecnólogos y la AMT se unieron para hacer algo nunca hecho: imprimir un carro que saliese rodando de la feria.

El día anterior al arranque de IMTS2014, los montacargas volaban por todos lados, se colocaba la alfombra, el personal montaba los stands de la exposición. Era también el día de medios, cuando reporteros de todo el mundo visitaban el piso de exposiciones —que todavía estaba en montaje— para tener la oportunidad de ver algo que nunca había sucedido:

Un carro que estaba siendo impreso en el Centro de Tecnologías Emergentes de AMT en McCormick Place.

Innovación en la manufactura de vehículos impresos en 3D

Jay Rogers, CEO de Haddy Inc. —hoy, cofundador de Local Motors, uno de los miembros del equipo de diseño—, en esos días comentaba: “Es como el primer viaje a la Luna, hasta que no aterrizas en ella, no has conseguido nada”.

Rick Neff, CEO de Rick Neff LLC hoy, y entonces gerente de desarrollo de mercados de Cincinnati Inc decía: “Ese domingo por la mañana, cuando arrancamos la máquina, nadie estaba seguro de que fuese a funcionar”. Pero al final, el equipo consiguió lo impensable: Se construyó el primer carro impreso en 3D en el mundo, el Strati.

En 2005, Rogers visitó Brammo, un fabricante de vehículos en Ashland, Oregon. Ahí comenzó a entender que un auto podría ser impreso en 3D. Brammo le mostró los principios de un carro impreso, al cual se le retiró el exceso de material una vez que la pasta de uretano usada para construirlo, curó. En ese momento Rogers contactó a varios fabricantes de polímeros compuestos en busca de un material que pudiese ser extruido, se estabilizara con rapidez y pudiera ser maquinado.

Le tomó un par de años encontrar la solución. Al mismo tiempo, Rogers fundó Local Motors, compañía con un enfoque revolucionario para el diseño (usando crowdsourcing) y construcción (en microfábricas) de vehículos. Así, la idea de imprimir un auto se fortaleció en su mente. Es importante destacar que cuando Rogers menciona “imprimir un auto”, se refiere esencialmente al producto completo, estructura y chasis, no solo secciones individuales que después se ensamblan en un vehículo.

Donde todo comenzó

Lonnie Love, entonces parte del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), recuerda: “En 2013 trabajamos en lo que se convirtió en la máquina de aditiva de gran área (BAAM) basada en un proyecto para Lockheed Martin. La intención de Lockheed Martin con la máquina era imprimir herramental para la industria aeroespacial. Lockheed decidió no invertir y nos ofreció que nos encargásemos”, menciona Love. Así llegó el equipo a Oak Ridge.

Neff visitó ORNL en 2013, vio la máquina y habló con Love acerca de comercializar la tecnología. Ambas organizaciones comenzaron a trabajar en ese desarrollo. Love y uno de sus colegas visitaron CI, vieron la grúa de corte láser ofrecida por ellos y determinaron que podrían reemplazar el láser por una extrusora y convertir el cortador en una máquina de aditiva; otras pequeñas adaptaciones fueron también necesarias. Así la máquina de CI se convirtió en la unidad utilizada para fabricar el Strati.

Al mismo tiempo se produjo otra reunión importante. Rogers se encontró con Neff en Boston y aquel le comentó que debía conocer a Love, recuerda Rogers. Neff tenía la idea de que lo que hacía Love en ORNL se alineaba con la visión de producto y proceso de Local Motors y la manufactura de vehículos.

AMT aporta al esfuerzo

Durante la IMTS2012, el stand de Local Motors en el Centro de Tecnolgías Emergentes causó asombro: se construyó un auto ahí, en el piso de exposiciones: el Rally Fighter. Fue la primera vez que AMT mostró una atracción que se construía en tiempo real en un piso de exposiciones.

Después de su visita a ORNL, Rogers se reunió con el staff de AMT y acordaron construir un auto en 3D en IMTS2014. Esta idea centraba el ideal de la misión de IMTS: “Educar a las personas y mostrarles lo asombroso del mundo de la manufactura”. En esos días, el concepto de manufactura aditiva era para muchos en la industria solo una idea. Rogers se comprometió a imprimir un auto que saliese rodando del Centro de Tecnologías Emergentes.

Se convocó un concurso para elegir el diseño. Más de 200 compañías de 30 países respondieron. El ganador fue Michele Anoé, de Italia.  Un punto que Neff recalca del diseño del Strati: “No tiene puertas”. Las puertas son difíciles de imprimir en 3D (igual que de estampar, soldar y ajustar a los vehículos, aún hoy).

Asegurando el proceso

El Strati pesa 650 kilos. El nuevo desafío era la velocidad de impresión por deposición, que en ese entonces no era muy rápida. Aun con las mejoras identificadas, el tiempo de fabricación era cuatro veces más largo que el deseado: los seis días de la feria. Encontraron otros desafíos en el proceso debido al material y a la velocidad de curado que tuvieron que atenderse. Después de ello se trabajó el asunto de la velocidad de extrusión.

En tanto la estructura del Strati era impresa, otras áreas todavía requerían maquinado, tales como los puntos de ensamble con el tren motriz. Nuevos retos aparecieron ya que la estructura estaba aún caliente maquinada y al enfriarse se encogía, así que tuvieron que trabajar en las tolerancias.

Sobre la marcha se hicieron ajustes, ya que el material conseguido llegó con un grado menor que lo especificado en contenido de fibra de carbono que el originalmente planeado. A primera vista, la disminución parecía discreta, solo 5 % del valor total, pero cuando se revisaron números relativos, era una desviación del 25 % de la especificación original. Por fortuna siguieron adelante confiando en que en tanto el material se enfriaba, ganaría en resistencia y así sucedió. Ese cambio agregó complejidad al proceso de maquinado. La moraleja aquí es que la búsqueda de economías no resulta necesariamente en ahorros. Para el 9 de septiembre la impresión de las piezas estaba lista.

Conseguir que se mueva

No todo en el Strati era impreso en 3D, incluidas cosas como asientos, volante, instrumentación, llantas y el parabrisas, igual que el sistema de propulsión. Se buscó en la industria un motor eléctrico y encontraron el Renault Twizy, que se cataloga en Europa como un “cuatriciclo” más que un automóvil. Este tenía un motor de 13 kWh y una batería de litio de 6.1 kWh. Para integrar dicho motor se tuvieron que asegurar dos motores y después del despiece y reconstrucción, aprovechar un solo sistema en el Strati, y destruir los componentes en exceso.

Finalmente, se consiguió que para la IMTS2014 el auto rodase desde el ETC hasta la plaza principal de McCormick Place, donde una vez más se demostró la inspiración y el espíritu de innovación de la feria.

Llegar a la conclusión del proyecto muestra que el trabajo en equipo entre Local Motors, AMT y ORNL fue el determinante que consiguió acelerar el paso para llegar al fin con éxito. Otro de los comentarios de Rogers y Neff es que “la forma de acelerar la inovación es a través de la colaboración de un grupo diverso de personas, con historias, educación y experiencias laborales diferentes”.

El “Día de América Latina” en IMTS

En la década transcurrida desde este evento memorable, el ETC de AMT en IMTS sigue extendiendo las fronteras de las aplicaciones de la tecnología para la manufactura. En IMTS2024 y para celebrar el décimo aniversario, el equipo que lideró el esfuerzo se reunirá en el escenario de la feria. Asegúrense de visitar la IMTS, del 9 al 14 de septiembre, y aprovechar las experiencias y eventos organizados para las diferentes comunidades.

En esta ocasión y por segunda feria consecutiva, AMT presenta el “Día de América Latina”, un evento que busca fomentar el networking y conocimiento, potenciar esa diversidad y motivar la innovación de las comunidades industriales de América Latina que asisten a la feria.

El 10 de septiembre usted tendrá la oportunidad de elegir asistir a seis conferencias EN ESPAÑOL en McCormick Place a partir de las 8:00 a. m. y conocer con líderes de industria de la región oportunidades potenciando el networking con clientes y proveedores, y asistir a la recepción gratuita para industriales al final del día el 10 de septiembre.

No olvide registrarse de manera GRATUITA como visitante internacional a la IMTS. Aproveche también la ventana donde las opciones de hospedaje con transportación a y desde la feria son aún competitivas y no deje de participar en el DÍA DE AMÉRICA LATINA DURANTE IMTS, ELÉVATE LATAM este próximo 10 de septiembre.

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