La alianza con 3D Systems acelera el desarrollo y fomenta la innovación desde las pruebas en túnel de viento para validar flujos hasta las piezas robustas del coche de carreas.
La Fórmula Uno es un deporte de ingeniería de resistencia impulsado por la incesante innovación. Los equipos trabajan incansablemente para alcanzar y superar un estándar en constante evolución de rendimiento máximo y el espíritu no es diferente en el equipo de Fórmula Uno de Renault Sport. Allí, la máquina de investigación y desarrollo nunca se detiene y las contribuciones de los socios técnicos juegan un papel crucial para ayudar a la organización a alcanzar sus objetivos.
"Carrera tras carrera, los nuevos componentes de compuestos complejos y aleaciones aeroespaciales ven la luz, después de sobrevivir a una dura selección en los laboratorios de investigación, desarrollo y de simulación", explica Nick Chester, director técnico de Fórmula Uno de Renault Sport. "Al final de una temporada de carreras, esperamos que nuestro coche de carreras supere un segundo por vuelta más rápido que al arranque, y nuestros socios técnicos tienen que sobrevivir a la misma selección despiadada. No estamos interesados en relaciones que no aporten valor a nuestra búsqueda de rendimiento”.
Este requisite de innovación continua y colaboración activa, es la base para la elección de 3D Systems del equipo Renault Sport Formula Uno por su gama de tecnologías de impresión 3D y su experiencia.
Una alianza de investigación y desarrollo I+D
Con sede en Enstone, Reino Unido, el equipo de Fórmula 1 de Renault Sport ha estado utilizando las tecnologías de 3D Systems en sus operaciones principales desde 1998. El equipo fue uno de los primeros en adoptar la impresión 3D para prototipos y han seguido la trayectoria de esta tecnología. Su uso desde fases tempranas incluye, la verificación del diseño, la función y ajuste, así como las plantillas y los accesorios para crear un ensamble exacto. A medida que la sociedad entre ambas compañías ha crecido, los ingenieros de aplicaciones de 3D Systems han ayudado al equipo Renault Sport Formula One a comprender y aprovechar las oportunidades, los materiales y las metodologías disponibles. La capacidad del equipo para alimentar el voraz apetito de su instalación de túnel de viento es un testimonio de la el impacto positivo de su asociación con 3D Systems, así como la innovación en las piezas de automóviles a través de la impresión 3D para cera perdida y las exploraciones en la impresión directa de metal (DMP) .
"El apoyo que el equipo ha recibido de 3D Systems ha evolucionado durante nuestro viaje", dice Chester. "Si miramos hacia atrás, puedes ver que, como las propiedades materiales han mejorado, el equipo ha estado muy interesado en ampliar la aplicación de materiales rápidos a más desafíos de ingeniería. El número de componentes en el automóvil hechos con manufactura aditiva crece cada año, con beneficios considerables para el equipo en términos de versatilidad de diseño, tiempos y costos de producción reducidos”.
La flota de máquinas de 3D Systems actualmente en uso en el equipo Renault Sport Formula Uno incluye seis impresoras de estereolitografía (SLA) y tres máquinas selectivas de sinterizado por láser (SLS). Los materiales abarcan desde la gama Accura ® para construir gabinetes y accesorios, equipos de flujo de fluido, patrones de fundición de inversión y partes de túnel de viento para DuraForm ® PA y DuraForm GF para piezas usadas en el propio automóvil tales como cajas eléctricas y conductos de refrigeración. Desde la combinación de materiales hasta el trabajo a través de diseños para una mayor eficiencia, la asociación entre Renault Sport Formula One Team y 3D Systems mejora el rendimiento tanto dentro como fuera de la pista.
Un coche de carreras con una evolución diaria
Cada año, Renault Sport Formula Uno diseña y construye un nuevo auto que responde a los cambios de reglas y al ciclo natural de I + D que tiene como objetivo mejorar el rendimiento del coche. Como ejemplo de los desafíos que implican los cambios en las reglamentos de la Fórmula Uno, las actualizaciones de requisites de la temporada 2017 incluyeron, neumáticos más grandes y pesados, un alerón delantero más ancho, un alerón trasero más bajo y ancho, y un difusor más alto. Lo que significa que ninguna pieza de 2016 se uso en 2017. Una vez que comienza la temporada de carreras, la presión sólo continúa aumentando: a veces sólo hay una semana entre carreras para entregar los cambios de ingeniería. Variando de los circuitos construidos específicamente para las pistas de calles accidentadas y tortuosas, cada carrera presenta a los ingenieros con sus propios desafíos relacionados con la arquitectura, el clima y el tipo de asfalto.
El equipo se prepara sin descanso para los desafíos únicos de cada circuito y utiliza el poco tiempo de inactividad que tiene entre las carreras para desplegar el fruto de su investigación en automóviles y equipos. No es difícil imaginar cómo la velocidad y la precisión de la impresión 3D pueden agregar valor a esta carrera de desarrollo. "El auto está evolucionando diariamente durante la temporada de carreras", dice Patrick Warner, Gerente de Producción Digital Avanzada del equipo Renault Sport Formula 1. "Necesitamos nuevos componentes en cada pista y los beneficios de la manufactura aditiva son cada vez más relevantes".
Rápida validación del diseño
Desde el principio, la impresión 3D para el prototipado rápido demostró ser una capacidad útil en un deporte en el que los componentes internos del carro están fuertemente apretados y restringidos por el revestimiento aerodinámico. El personal de Aero dinámica de Renault Sport Formula 1 vio rápidamente el potencial de la tecnología de impresión 3D para el ajuste y las pruebas de funcionamiento, ya que veían la complejidad de los componentes que las máquinas de 3D Systems podían producir. Con esta conciencia, el uso de la tecnología 3D comenzó a crecer, ampliandose gradualmente desde la creación de prototipos rápidos a la fabricación de modelos de túneles de viento.
"En las pruebas de túnel de viento, la aerodinámica es una ciencia empírica", dice Warner. "Diseñamos y comparamos nuevas ideas y elegimos las direcciones a seguir. Cuanto más ideas podamos comparar y evaluar, más éxito tendremos en la pista”. En cuanto a la calidad de la pieza, el tiempo de actividad de la máquina y el rendimiento, el SLA de 3D Systems es una bendición para la productividad del equipo de carreras.
Llevando la aerodinámica a través del crecimiento del túnel de viento
El departamento de Aerodinámica de Renault Sport Formula 1 ha crecido significativamente en los últimos años y ahora incluye a 120 empleados entre aerodinámicos, técnicos de túnel de viento y fabricantes de modelos. Gran parte de este crecimiento ha sido impulsado por el mayor uso de las tecnologías de manufactura aditiva de 3D Systems, de acuerdo con Warner. Cita la capacidad de incorporar complejos canales internos en el diseño de modelos de prueba de túnel de viento como un impacto clave del uso de la tecnología de 3D Systems y la oportunidad que crea para tomar más lecturas de presión.
"El modelo de coche en el túnel de viento cuenta con una compleja red de sensores de presión", dice Warner. "Antes de que las tecnologías de SLA estuvieran disponibles, éstas se posicionaban mediante la perforación de tuberías de presión en componentes metálicos y de fibra de carbono. La capacidad que ahora tenemos para producir sólidos complejos con intrincados canales internos ha revolucionado nuestra capacidad para colocar estos sensores y aumentar su número. Es un sueño aerodinamista hecho realidad."
Warner estima que las pruebas de túnel de viento por sí solo requiere la producción de 600 piezas impresas en 3D por semana, todas logradas por un equipo de ingeniería de cinco personas en Advanced Digital Manufacturing (ADM).
"No podíamos acercarnos a hacerlo convencionalmente", dice Warner. "Necesitaríamos un taller de máquinas del tamaño de una pequeña ciudad, 3D Systems nos da una ventanilla única ya que tenemos el equipo que necesitamos, los materiales que necesitamos y la experiencia que necesitamos de los ingenieros de aplicaciones que nos proporcionan el servicio instantáneamente."
Fabricando piezas para cochse con precision y velocidad
En términos de productividad y eficiencia, la impresión 3D ha aumentado drásticamente la capacidad del equipo Renault Sport Formula 1 de responder a los desafíos presentados por los nuevos entornos de carreras. Fabricar aditamentos y componentes de automóviles en SLA y SLS, se pueden producir en horas en lugar de semanas, lo que hace a las tecnologías 3D ideales para los retos logísticos de la Fórmula Uno de carreras.
Además de las cantidades masivas de componentes probadas mensualmente en el túnel de viento, Renault Sport Formula 1 construye una serie de partes de carreras directamente. "Las tecnologías de 3D Systems han impulsado un nuevo proceso de fabricación que nos permite reducir los tiempos de ciclo y los costes, añadiendo un valor inestimable al equipo", afirma Rob White, Director de Operaciones de Renault Sport Formula 1. "Por un lado, nos gusta la capacidad de probar múltiples iteraciones de la misma parte en el túnel de viento, mientras que por el otro vemos el número de componentes sinterizados en el coche real crecer cada año".
La impresión 3D ha ayudado al equipo a lograr piezas más ligeras que aumentan la velocidad y la eficiencia del combustible, así como pruebas de flujo precisas e informativas para un mejor rendimiento del motor y un menor desgaste. Una vez que un diseño es completo, se envía junto con su selección de materiales al Departamento de ADM del equipo para la producción. Usando SLA y SLS, los componentes complejos del coche se pueden producir más rápidamente que nunca y en algunos casos la pieza está lista para la inspección antes de que el dibujo haya pasado incluso a través del sistema.
Las piezas por cera perdida impresas en 3D que utilizan SLA también están ganando tracción en Enstone para aplicaciones tales como componentes de la caja de cambios y la suspensión, lo que permite a los ingenieros del equipo ser más creativos en diseño parcial ahora que se han eliminado las restricciones sobre las complejidades permisibles. Debido a que el proceso SLA es tan preciso, se ahorra tiempo tanto en la producción de patrones al comienzo como en el mecanizado de prueba para la fundición final.
Nuevas vías de desarrollo
Los beneficios de las tecnologías, la experiencia y los servicios de 3D Systems se conectan profundamente con las prioridades de misión crítica para el equipo de Fórmula Uno de Renault Sport, incluyendo innovación, productividad, mayor exactitud y precisión. Para Bob Bell, Director de Tecnología de Renault Sport Formula 1, 3D Systems es más que un proveedor de tecnología: las dos compañías tienen una verdadera asociación que ofrece resultados y un vasto potencial futuro.
"Nuestra asociación con 3D Systems nos ha hecho más productivos y eficientes en los últimos 20 años", dice Bell. "Ha abierto nuevas vías de desarrollo y uso que espero sólo escalarán en el futuro".
Fuente: 3D Systems
