Manufactura Digital en 3D

Ingeniería Inversa a vehículo de 100 años de antigüedad

February 21, 2018
Jay Leno será el primero en decirle que abrazar autos viejos no significa abrazar tecnología antigua.
De hecho, el amor de Leno por los autos viejos ha alentado la exploración de nuevas tecnologías
para mantener en funcionamiento su inestimable colección de vehículos, como fue el caso con su
recientemente restaurado Owen Magnetic de 1916.
Con más de un siglo de corrosión en la cubierta de la válvula del antiguo automóvil híbrido de Leno,
el ex presentador de The Tonight Show y actual estrella de Jay Leno's Garage en CNBC necesitaba
una pieza de repuesto que funcionara tan bien, o incluso mejor, que el original sin romper el banco.
Como cliente habitual y colaborador de 3D Systems, el equipo de Leno utilizó un flujo de trabajo
digital para realizar una ingeniería inversa de una cubierta de válvula nueva y mejorada antes de
enviar la pieza a 3D Systems On Demand Manufacturing para un patrón de fundición de inversión
impreso en 3D. Al final, las soluciones de fabricación de extremo a extremo de 3D Systems
ayudaron al equipo de Leno a reemplazar la tapa de la válvula destartalada por una décima parte
del costo de los métodos tradicionales.

 

Vehículo de 100 años

 

El desafío de mantener autos viejos generalmente se presenta bien antes de que el vehículo alcance su centésimo cumpleaños. Después de algunas décadas, las piezas de repuesto escasean y los precios de las partes aumentan en consecuencia. Dada la dificultad y el costo de las reparaciones, los automóviles que sobreviven a un siglo completo suelen ser relegados a museos y colecciones privadas donde se convierten en algo inmóvil de belleza.

Sin embargo, como entusiasta de los autos, Jay Leno estaba decidido a que este no fuera el destino de su Owen Magnetic de 1916, que fue uno de los primeros coches híbridos de gasolina y electricidad disponibles comercialmente.

Para mantener las ruedas de Owen Magnetic en movimiento, Leno y su equipo tenían un desafío 
distinto que superar. "Cuando comenzamos la renovación, la cubierta de la válvula, que proporciona
un conducto para el refrigerante del motor, parecía una pieza de queso suizo", dijo Leno.
"No se puede encontrar uno de estos en un depósito de chatarra, y al mirar la parte original hay
evidencia de intentos fallidos previos de arreglarlo con todo, desde Elmer's Glue hasta JB Weld".

Ingeniería Inversa

La tarea de encontrar una mejor solución para la reparación de la cubierta de la válvula recayó en
Jim Hall,el ingeniero jefe de Leno. No es ajeno a los desafiantes trabajos de reparación de
automóviles personalizados, Hall se mantiene al día con las tecnologías a su disposición y estaba
en camino a una solución en cuestión de horas. "Desde la fijación de la cubierta de la válvula
original no era una opción realista para nosotros, mi enfoque fue mejorar la parte original con la
ayuda de algunas nuevas tecnologías", dijo Hall. El flujo de trabajo de ingeniería inversa comenzó con el escaneo 3D de la cubierta de la válvula
original utilizando un FARO® Design ScanArm en el software de ingeniería inversa Geomagic
Design X ™. A diferencia de los escáneres de líneas láser rojos, los escáneres de líneas láser
azules pueden escanear las superficies negra y pulida de la pieza original en una sola pasada.
Los datos de la nube de puntos seenviaron luego al equipo de servicios de modelado 3D de
3D Systems para ayudar a transformar los datos de escaneo 3D en un modelo CAD final.


Los técnicos de 3D Systems trabajaron con Hall para mejorar el rendimiento y la estética de la
pieza original, a la vez que mantuvieron la autenticidad hecha a mano de un casting de hace cien
años. Muchas de las actualizaciones finales fueron posibles gracias a los exclusivos conjuntos de
herramientas de Geomagic Design X que permitieron a los técnicos de 3D Systems reemplazar la
topografía corroída y picada de la pieza original con superficies lisas mientras extraían elementos de
diseño para mejorar la apariencia final. Por ejemplo, el nombre "Owen Magnetic" se levanta en el exterior de la cubierta de la válvula en
letras de tamaño decreciente diseñadas para encajar dentro de las líneas límite por encima y
debajo del texto. En el diseño original, las letras probablemente se produjeron cortándolas
manualmente de una hoja de cera y uniéndolas al patrón de cera principal.
Como resultado, el texto en la parte original tenía muchas imperfecciones, tanto en letras
individuales como en la alineación general de las letras dentro de las líneas fronterizas.
Hall le pidió a 3D Systems que ayudara a mantener la autenticidad de las letras imperfectas
mientras corrige la alineación. Los técnicos de 3D Systems lo hicieron y mapearon las
imperfecciones hechas a mano a lo largo de líneas de definición nuevas y mejoradas para dar a
la parte final un aspecto más pulido que el original. Funcionalmente, el equipo de 3D Systems también trabajó con Hall para rediseñar las
características en el interior de la parte que se había erosionado mucho. Siguiendo los pedidos
de Hall, los técnicos de 3D Systems engrosaron varias características estructurales y ampliaron
sus conexiones para ayudarlas a ser más resistentes a la erosión. Finalmente, los técnicos
agregaron algunos milímetros a la superficie de montaje del colector para acomodar una
operación posterior de fresado frontal para proporcionar una superficie lisa para que la junta
se selle y evite fugas de refrigerante.

Impresión 3D del patrón de fundición de inversión

Una vez que el diseño de la cubierta de la válvula estuvo listo, el equipo de fabricación 
On Demand de 3D Systems exportó un modelo sólido de Geomagic Design X y lo abrió
en el software de fabricación aditiva 3D Systems 3D Sprint ™. Usando el conjunto de
herramientas avanzadas de edición y creación de malla de 3D Sprint, convirtieron el modelo
sólido en una malla detallada y luego lo escalaron para tener en cuenta el factor de contracción
de la aleación metálica en la que se fundiría. Los técnicos de 3D Systems luego configuraron la
impresión para construir como un patrón de estereolitografía (SLA) QuickCast®.
Los patrones QuickCast están diseñados específicamente para fundición de inversión y son
principalmente construcciones huecas que contienen una red interna de estructuras de soporte
hexagonal. Una construcción hueca reduce la cantidad de material requerido y la geometría
interna de los patrones QuickCast facilita el drenaje y el desgaste. La impresión final se realizó
en una impresora 3D Systems ProX® SLA 800 con resina Accura® CastPro ™. "Nuestra impresión SLA 3D ofrece la mayor precisión de cualquier proceso de impresión 3D",
dijo Cyle Caplinger, gerente regional de ventas de 3D Systems.
"Dado que nuestras estructuras de soporte SLA pueden ser arrancadas en lugar de disueltas,
3D Systems SLA requiere un procesamiento posterior mínimo y produce un excelente acabado
superficial que resulta en patrones de fundición impecables".
De hecho, Caplinger dice que la fundición de fundición de inversión estaba tan impresionada
con la calidad del patrón QuickCast de 3D Systems que pidieron que otro patrón se enviara a
una competencia de casting internacional después de entregar el colector final para
Owen Magnetic. Una vez que se imprimió en 3D, el patrón de fundición de inversión QuickCast se entregó a
SeaCast, Inc., una fundición en el noroeste del Pacífico. SeaCast usó el patrón de fundición
impreso en 3D para formar un molde para fundición de aluminio, que luego se fundió y se
envió a Jay Leno's Garage para su acabado final y montaje.


Bueno por otros 100 años
Después de realizar el fresado, taladrado, pintura y pulido prescritos, Hall instaló la tapa de 
la válvula de repuesto en el lugar que le corresponde en la parte superior del motor
Buda de Owen Magnetic. De acuerdo con Leno, funciona perfectamente. "Eso es lo mejor de este tipo de tecnología",
dijo Leno. "Las piezas ya no se pierden a tiempo. Estamos listos para otros cien años ". ¿Está buscando traer más eficiencia a su proceso de restauración automotriz?
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