final

1. 1º 2º Bachillerato
TIC 14-15
TIC 14-15
LA IMPRESORA 3D EN LA
INDUSTRIA AUTOMOTRIZ
INVES-
TIC-
ACCIÓN
Iñigo Trabudua Dávila

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ÍNDICE
1. Historia
1.1. Pasado
1.1.1. Inicios
1.1.2. Precursores
1.2. Futuro
1.2.1. Aplicaciones
1.2.2. Importancia
2. Fabricaciónde piezas
2.1. De formacomercial
2.1.1. Grandesempresas
2.1.1.1. Opel Mokka
2.2. De formano comercial
2.2.1. Strati

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1. Historia de la impresión 3D
Introducción
Para comenzar con este trabajo lo primero que tenemos que saber es la
definición de la impresora 3D. Así que una impresora 3D es una máquina
capaz de realizar "impresiones" de diseños en 3D, creando piezas
o maquetas volumétricas a partir de un diseño hecho por ordenador. Surgen
con la idea de convertir archivos de 2D en prototipos reales o 3D.
Comúnmente se ha utilizado en la matricaria o la prefabricación de piezas o
componentes, en sectores como la arquitectura y el diseño industrial.
Tras una breve explicación de lo que es una impresora 3D también se necesita
entender que es la definición del término automóvil ya que el trabajo también
trata sobre esto.El término automóvil (del griego αὐτο "uno mismo", y
del latín mobĭlis "que se mueve") se refiere a un vehículo autopropulsado
destinado al transporte de personas o mercancías sin necesidad de
carriles. Existen diferentes tipos de automóviles, como camiones, autobuses,
furgonetas, motocicletas, motocarros etc.
2. 1.1. Pasadoe inicios
La historia de las impresoras 3D comenzó en el año 1983 cuándo Chuck Hull, un
inventor destacado en el campo de la óptica iónica, ideó el primer método de
impresión 3D llamada la estereolitografía, una forma de tecnología
de manufactura utilizada para la producción de modelos, prototipos, patrones, o
piezas definitivas.
Aunque no sería hasta 1988, cuándo la compañía 3D Systems, fundada por el
mismo Chuck Hull, empezó a comercializar las primeras máquinas de impresión
estereolitográficas. Entre ese mismo año y 1990 también se desarrollaron nuevos
métodos de impresión cómo la impresión por deposición de material fundido
(FDM) o la impresión por láser (SLS).A finales de 1990 Scott Crum, que había
concebido el método de impresión FDM, estableció la empresa Stratasys para la
comercialización de su invento.
Tras 3 años sin apenas avances, en 1993 un grupo de estudiantes del MIT
(Massachusetts Institute of Technology) concibe la impresión 3D por
inyección.Dos años más tarde, en 1995, se inició la venta de los primeros equipos
basados en esta tecnología a través de la compañía 3D Systems,anteriormente

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comentada. Una década más tarde el Dr Bowyer, de la Universidad de Bath,
Reino Unido, desarrolló la primera máquina 3D autorreplicante: la RepRap, que
supuso un salto adelante en la normalización y acceso a las impresoras
tridimensionales. El último adelanto dentro de este campo fue en el año 2009,
cuándo la empresa Organovo ingenió la impresora 3D MMX Bioprinter, la primera
capaz de fabricar tejidos orgánicos.
1.2. Aplicaciones en el futuro
En el futuro la impresora 3D abundará enlos usos básicos como sonlos juguetes y
las figuras, ya que son objetos de una sola pieza de tamaño pequeño y en torno a
ello, se ha formado un interesante mercado de juguetes que se adaptan a los
deseos de cada niño, porque de tenerse las herramientas y el conocimiento
apropiado – o recurriendo a alguien con los elementos --, los padres podrán crear
juguetes exactamente del gusto de sus hijos, variando desde pequeñas figuras de
un cuerpo simple hasta estructuras más complejas y grandes formadas por varias
impresiones de menor tamaño.
Otra gran salida para estos inventos será la vestimenta hecha a la medida. Porque
quizás la tela sea el elemento más cómodo para vestir, sin embargo, esto no ha
detenido la innovación en el campo de la moda utilizando la impresión 3D
creándose modelos hechos a la medida de cada persona como vestidos,
camisetas y hasta ropa interior, la que resulta ser de un plástico rígido difícil de
ocupar.
Tambiénse podránfabricar carcasas para teléfonos móviles El sueño de muchos
usuarios de teléfonos móviles es la personalización al máximo de sus dispositivos,
labor en la que hoy las impresoras 3D pueden llegar a cumplir una interesante
función gracias a sus posibilidades. La comida condiseños novedosostambiénse
volverá una realidad porque además de elementos rígidos y permanentes de
plástico, también se podrán modelar estructuras temporales como postres y
dulces lográndose diseños artísticos imposibles de hacer a mano. Así, una
compañía de Estados Unidos llamada The Sugar Lab ofrece diversos postres
hechos de agua y azúcar endurecida, comenzando un negocio de comida de lujo
de gran aspecto y que cautiva con éxito el interés de los consumidores.
El futuro más peligroso para este invento sonlos fusiles de guerra y las pistolas de
mano
Viendo el lado menos amable de la tecnología, también se podrán imprimir rifles
de asalto por $30 o pistolas de mano cuyos planos circulan libremente por
Internet, obligando a los legisladores norteamericanos a empujar una reforma
para la ley de armas de EE.UU.

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Otro futuro menos sádico sonlas cámaras de fotos, un invento que ya ha empezado a
producirse Por $30, un diseñador creó una cámara fotográfica cuyas piezas fueron
impresas en 3D. No es la mejor cámara del mundo y requiere de algunas piezas
que no se pueden imprimir, pero resultan interesantes para quienes quieran
experimentar con la fotografía. Con el tiempo, quizás se logren versiones todavía
más interesantes.
1.2.2. Importancia
Está claro que las impresoras 3D todavía se encuentran en muchos casos en su
infancia y van a seguir evolucionando durante los próximos años hasta llegar a
ser una parte muy importante de nuestra sociedad y de cómo entendemos la
fabricación de objetos y productos. La mayoría de analistas la consideran ya una
de las tecnologías más prometedoras y con mayores posibilidades de expansión
de este siglo, a la par con las energías alternativas.
Como ya hemos visto en los diferentes usos que tienen actualmente y que se
están desarrollando para el futuro, seguramente veremos su división y
especialización en tres grande campos, claramente diferenciados.
Por un lado su desarrollo industrial seguirá buscando aumentar el volumen de
impresión y rapidez, así como su aplicación tanto en materiales estructurales
convencionales como en otros alternativos. Veremos por tanto una mayor
integración entre los sistemas aditivos, sustractivos y de cambio de forma, para un
desarrollo más eficaz y con menor gasto de materiales y energía, tanto en la
creación de edificios como de maquinaría, vehículos y productos de fabricación
masiva, incluyendo dispositivos, ropa y objetos diversos de uso diario.
La impresión tridimensional como sistema de producción habitual en la
industria hará que la personalización sea algo mucho más habitual y
probablemente la producción en los próximos años empiece a centrarse más en el
usuario, sus necesidades y características individuales, que en la fabricación
masiva, permitiendo un crecimiento más sostenible. El valor añadido se centrará
no en la cantidad sino en el grado de adecuación al usuario.
Dicho todo esto, muchos consideran la impresión tridimensional como la nueva
revolución industrial más allá de la era de la información, pero será la evolución
de esta tecnología y su uso por parte de la sociedad el que marque que ocurrirá
en las próximas décadas.

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2. La impresión 3D en la industria
automotriz.
Fabricación de piezas
2.1. Grandes empresas
la utilización de herramientas de montaje, a través de impresoras 3D es algo
habitual en Opel, y su utilización en los procesos de producción se incrementa día
a día. Un equipo de 6 personas liderados por el ingeniero de simulación virtual,
Sascha Holl, imprimen piezas de plástico en Rüsselsheim, las cuales son
utilizadas en muchas plantas de producción de Opel en toda Europa. Más baratas
y rápidas de producir, estas piezas se utilizan en la planta de Eisenach para el
montaje del ADAM y su nuevo compañero, el ADAM ROCKS. Y esto es solo el
comienzo – los expertos de Opel prevén que el uso de impresoras 3D en la
producción de automóviles se incrementará sustancialmente. “En el futuro, más y
más herramientas de montaje 3D serán integradas en el proceso de producción”,
indica Sascha Holl.
Para la producción del ADAM ROCKS, que será lanzado en octubre, la planta de
Eisenach utiliza una plantilla específica hecha a través de impresión 3D para
producir el logotipo del nombre del coche en la ventana lateral. Y para el
parabrisas, una guía, hecha también mediante impresión 3D, facilita el montaje e
incrementa la precisión. Otras piezas de impresora son también utilizadas para
ajustar los diferentes cromados o para instalar el techo de lona corredizo en el
ADAM ROCKS. Alrededor de 40 plantillas, guías y ayudas de este tipo son
utilizadas en Eisenach.
Este equipamiento fue desarrollado por ordenador durante la fase de desarrollo
del ADAM ROCKS. “Nos permite adaptar las piezas rápidamente. Si algo cambia
en el coche, podemos modificar la pieza con unos pocos clics”, explica Holl. “Con
el procesos de impresión 3D podemos producir cualquier cosa que imaginemos a
partir de una forma o trazo. A diferencia de las tecnologías convencionales de
fabricación, nosotros no aceptamos ningún tipo de limitación”.
El equipo de ingeniería virtual de Rüsselsheim tampoco se ve limitado a la hora
de fabricar piezas grandes, ya que utilizando una sofisticada tecnología, se
puede, a partir de piezas pequeñas construir otras más grandes. Por ejemplo,
para producir una guía de ayuda para el faldón lateral o el spoiler trasero del
ADAM ROCKS.

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Durante la impresión 3D, el plástico se funde y se establece en capas sucesivas,
cada una tan sólo de 0,25 mm de grosor. El plástico utilizado es ligero, robusto y
versátil. Los huecos y salientes son tratados de forma automática con un material
de relleno, que luego es eliminado convenientemente en una especie de
lavavajillas. “El proceso puede ser comparado con la construcción de puentes o
balaustradas”, indica Holl. “Los elementos altos o que sobresalen deben ser
apuntalados hasta que el material de endurezca. Solo en ese momento se pueden
quitar los elementos de apoyo”.
El pequeño número de plantillas requeridas en el montaje final se hizo con
anterioridad a mano en un proceso de elaboración usando yeso y resina molida.
Gracias a la impresión 3D, los costes de producción de estos elementos se ha
reducido hasta en un 90 por ciento. Además, las herramientas impresas están
listas para usar después de sólo unas ocho horas, y son hasta un 70 por ciento
más ligeras. Otra ventaja es que estas ayudas pueden ser procesadas
mecánicamente y químicamente. Por ejemplo, pueden ser perforadas, fresadas,
lijadas, barnizadas y conectadas y combinadas entre sí, incluso entre diferentes
materiales. La modificación y el ajuste de estas piezas pueden llevarse a cabo en
solo unos minutos a través de un PC. “Podemos adaptar las herramientas a
cualquier situación de montaje, así como concebirlas de tal forma que faciliten el
trabajo a nuestros compañeros de la planta”, añade Holl.
La producción del Opel Insignia y el Cabrio también se benefician de la impresión
3D, que también será empleada en el ensamblaje de otros modelos Opel. El
nuevo Corsa, el Vivaro y el Mokka, que comenzará a salir de las líneas de
montaje en Zaragoza a finales de este año, será uno de los modelos construidos
con la ayuda de herramientas de una impresora 3D. Este progresivo aumento
convierte a Opel en líder de la utilización de esta técnica dentro del Grupo GM.
2.2. Empresasindependientes
2.2.1.Prototipos
2.2.2. El Strati (Local Motors)
, Local Motors logró construir una unidad de este vehículo con aspecto de
'barchetta' para algunos, atracción de feria para otros, pero que ha hecho
sacudirse los cimientos de una industria que desde los años 70 no ha cambiado
substancialmente su modelo productivo.
Coche impreso en 3D: un 30% de carbono
La gigantesca impresora de la que salió el chasis y la carrocería, denominada
genéricamente BAAM (Big Area Aditive Manufacturing) es al mismo tiempo el

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último desarrollo de la tecnología de impresión 3D y el primero de estos
dispositivos capaz de fabricar piezas utilizables para este fin.
Hasta que Cincinnati Incorporated desarrolló este artefacto en colaboración con el
Laboratorio Nacional de Oak Ridge de EEUU, el mayor objeto realizado en
plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) por una de estas máquinas era 10
veces más pequeño.
No solo eso, con una capacidad para ir superponiendo capas y capas de este
material –ya curado- a razón de 4 kilogramos la hora, es entre 200 y 500 veces
más rápida que una impresora 3D normal. Por ponerte un ejemplo, BMW llevaba
desarrollando una década su técnica para crear piezas de CFRP y, cuando
decidió emplear este material para su serie de vehículos eléctricos, solo tuvo que
invertir unos miles de millones de euros extra en industrializar todo el proceso
para hacer vehículos en serie.
No te pierdas: Fabrican un coche con una impresora 3D en 44 horas
Por ahora, por supuesto, el acabado del Strati no se puede comparar al del BMW
i3, pero en su producción se utiliza menos energía y, sobre todo, prácticamente
no hay que reciclar materia prima alguna porque no se producen desechos. Y que
no se enfaden los señores de BMW, porque está claro que tampoco el vehículo
en sí se puede comparar. De hecho, en esta primera unidad, todo tiene un
aspecto un tanto cutre. El plástico duro color negro mate se ve como el cartón
bajo el sol de Arizona, el acceso a las plazas no es fácil al no haber puertas y,
cuando entras, tampoco es que se vaya cómodo, ya que esta unidad no dispone
de los dos bacquets rojos que puede llevar como asientos.
Eso sí, el Strati resulta increíblemente sólido y estable gracias a un centro de
gravedad tan bajo como el del Ferrari La Ferrari. Con el motor eléctrico de 59 CV,
las baterías y bastantes más componentes en común con el Renault Twizy que se
fabrica en Valladolid, este coche impreso en 3D que pesa alrededor de 1.000 kg
no ofrece, precisamente, el comportamiento de un deportivo.
Alcanza los 100 km/h raspado, pero es divertido, sobre todo si sabes que ha
salido de una impresora XXXL. Pero lo mejor de todo, al menos para Local
Motors, es que la inversión ha sido XXXS para el resultado obtenido: solo un
millón de euros para crear el software en colaboración con Siemens.
Por supuesto, a todo esto hay que añadirle unos cuantos miles de horas de
trabajo, pero si la BAAM fuera capaz de hacer un coche cada 4 minutos –y con un
poco más de resolución- en lugar de necesitar 44 horas... tiembla industria del
motor.
Esta revolución, en todo caso, ya está en marcha: a lo largo de 2015 esperan
tenerlo listo para pasar las exigentes pruebas de coche obligatorias para poder
comercializarlo en EEUU. ¿Su precio? En Local Motors asegura que lo van a

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vender por en torno a 14.300 euros y, siempre, después de que haya sido
encargado y pagado por su comprador. El plazo de entrega será menor de una
semana: esto sí es producir just-on-time...
Así se hizo el coche impreso en 3D
Local Motos apuesta por los recursos de código abierto como modelo de negocio,
pero para el primer coche fabricado con una impresora en 3D que se va a
comercializar ha sido necesario crear un nuevo ‘software’. Desarrollado en
colaboración con Siemens, este programa se insertó en una BAAM (Big Area
Aditive Manufacturing), la más grande y rápida impresora 3D creada hasta la
fecha. Fabricada por Cincinnati Incorporated en colaboración con el Laboratorio
Nacional de Oak Ridge (EEUU), este dispositivo es capaz de hacer piezas 10
veces mayores que las más grandes obtenidas hasta la fecha, pero lo mejor es
que puede terminarlas entre 200 y 500 veces más rápido.
No te pierdas: Urbee 2, el primer coche impreso en 3D ya es una realidad
En el caso del Strati, esta impresora que usa un tipo de plástico reforzado con un
30% de fibra de carbono con el que se obtiene una rigidez similar a la que ofrece
el aluminio. Esto posibilita que, por ejemplo, algunas piezas que no requieran de
movilidad puedan acoplarse al coche directamente atornilladas, aunque como
puedes ver en la imagen superior, durante la impresión también se dejaron los
huecos para los ejes de transmisión, por ejemplo. Tras superponer algo más
de 200 capas del material que conforma carrocería y chasis, llega la hora de
practicar una serie de orificios para poder acoplar al Strati el resto de sus
componentes. Esto se hizo con una fresadora industrial guiada por Autocad para
asegurar la imprescindible simetría de todo el tren de rodaje.
Todas las operaciones de acople que puedes ver en las imágenes secuenciadas
a la izquierda se llevaron a cabo en menos de 16 horas por dos equipos de cuatro
personas cada uno. Solamente había que ensamblar motor, baterías, grupos
ópticos, suspensión, barra antivuelco y tren de rodaje al Strati. Además de colocar
las ruedas, al coche de la foto 6 solo le faltan el parabrisas, el acolchado de los
asientos para salir rodando.
CONCLUSION
Tras leer toda la investigación, Queda claro que una de las salidas más
importantes que hay ahora mismo para las impresoras 3D es la industria
automotriz. No es solo un sueño, sino que ya han empezado a fabricarse varios
prototipos, como el anteriormente comentado Strati y automóviles que ya han
salido al mercado español como es el Opel Adam . Así que, después de todo este
trabajo lo único que espero es que se haya entendido todo lo que he querido
explicar.

10. 10