Con más de 30 años de experiencia, la BMW Group es pionero en el campo de la fabricación aditiva, mejor conocida como impresión 3D. Las impresoras 3D se utilizan desde 1991 producir piezas y componentes individuales de vehículos, inicialmente para Autos conceptuales, prototipos y autos de carreras, luego para producción. modelos. El Grupo BMW ahora también fabrica muchas ayudas y herramientas de trabajo. para un sistema de producción propio en diversos procesos de impresión 3D. De ortesis hechas a medida para empleados y material didáctico y de producción, hasta pinzas robóticas grandes y de peso optimizado, utilizadas para cosas como Techos de CFRP y conjuntos completos de pisos. En la "Fabricación Aditiva Campus" en Oberschleißheim, el centro neurálgico del Grupo BMW para producción, investigación y formación en impresión 3D, más de 300.000 Las piezas se "imprimieron" en 2023. Además, más de 100.000 piezas impresas fueron producidos por año en todas las plantas que forman el global red de producción, desde Spartanburg y las plantas alemanas hasta plantas en Asia.
"El creciente uso de la fabricación aditiva en BMW Group El sistema de producción tiene muchos beneficios. Por ejemplo, somos capaces de Producir de forma rápida, económica y flexible nuestros propios medios auxiliares de producción. y robots de manipulación, que podemos adaptar individualmente a necesidades específicas. necesidades en cada momento, además de poder optimizar sus peso. Un menor peso permite mayores velocidades en la línea de producción, tiempos de ciclo más cortos y costos reducidos. Además, se pueden utilizar robots más pequeños. utilizarse a medio plazo, lo que también reduce las emisiones de CO 2 y costes", afirma Jens Ertel, director de fabricación aditiva de BMW.
"Además del procedimiento de fabricación aditiva directa, el BMW El grupo también ha estado utilizando la impresión 3D a base de arena para crear moldes para muchos años en su sede de Landshut. Esta tecnología se utiliza normalmente para fabricar prototipos de moldes, así como para la fabricación a gran escala. producción de componentes para motores de alto rendimiento. Otro muy Un campo de aplicación atractivo es ahora el de las grandes ayudas a la producción". afirma Klaus Sammer, director de planificación de productos y procesos de Light Fundición de metales.
Moldes impresos para la producción de culatas de aluminio. en producción a gran escala
Los procesos de fabricación aditiva se han utilizado a diario durante mucho tiempo en la planta del Grupo BMW en Landshut. Durante muchos años, estos han Incluye moldes para la fabricación de culatas de aluminio. que se imprimen tridimensionalmente mediante el proceso de fundición en arena. En este caso, la arena se aplica repetidamente en capas finas y se pega entre sí. utilizando aglutinantes. Esto permite crear moldes para el fabricación de estructuras muy complejas, que luego se rellenan con aluminio licuado.
Uso de la impresión 3D para fabricar grandes pinzas robóticas para tejados de CFRP
Desde hace varios años, la construcción ligera del Grupo BMW y El Centro Tecnológico de Landshut utiliza un espacio especialmente grande elemento de agarre, que se realizó mediante el proceso de impresión 3D. Con un peso aproximado de 120 kilogramos, la pinza para robot se puede Se fabrica en sólo 22 horas y luego se utiliza en una prensa en el producción de todos los techos de CFRP para los modelos BMW M GmbH. La prensa es primero. cargado con la materia prima CFRP. La pinza simplemente se gira 180 grados para quitar los techos terminados. Comparado con el convencional pinzas, la versión fabricada mediante impresión 3D tenía aproximadamente 20 por ciento más ligero, lo que a su vez prolonga la vida útil de los robots y también redujo el desgaste del sistema, así como el corte intervalos de mantenimiento. El uso combinado de dos pasos también redujo la Tiempo del ciclo. Una característica única de la pinza robótica es la ideal combinación de dos procesos de impresión 3D diferentes. Mientras el vacío pinzas y las abrazaderas para la pinza de aguja para levantar el CFRP en bruto El material se fabrica mediante sinterización selectiva por láser (SLS), el gran La cubierta del techo y la estructura portante se fabrican a gran escala. impresión (LSP). LSP se puede utilizar para producir componentes grandes de forma económica y sostenible. El proceso utiliza moldeo por inyección. gránulos y plásticos reciclados, mientras que el material residual de CFRP también puede ser usado y reciclado. En comparación con el uso de materias primas primarias, CO 2 emisiones durante la fabricación de la pinza son aproximadamente 60 por ciento más bajo.
Mayor ahorro de peso gracias a la nueva generación de pinzas biónicas
En el verano de 2023 se presentó una nueva generación de pinzas, aún más ligera. introducido. Para ello se analizó el concepto de pinza anterior. y optimizado topológicamente: el nacimiento del robot de agarre biónico. Combina la carcasa del techo de la impresora LSP con aspiradoras SLS y una estructura de soporte biónicamente optimizada. Para ello se utiliza un molde con Los núcleos impresos se utilizan en la fundición en arena. Luego se moldea este molde. con la intrincada estructura de aluminio. La nueva pinza es otro 25 por ciento más ligero que su predecesor, lo que significa que todo el proceso de La fabricación de un techo de CFRP del BMW M3 se puede realizar con un solo robot, en lugar de tres como era el caso anteriormente. Hoy en día el doble Pinzas fabricadas individualmente dentro del Grupo BMW, cortesía de La impresión 3D se utiliza para todos los techos de CFRP en la planta del Grupo BMW en Landshut.
Nueva pinza impresa en 3D también se utiliza en la construcción de chasis en funcionamiento
El Grupo BMW también emplea pinzas fabricadas mediante impresión 3D. proceso en la construcción de chasis, por ejemplo, pinzas impresas con el proceso LSP para el tratamiento de puertas en la planta del Grupo BMW en Ratisbona. "Con una estructura de soporte optimizada producida mediante impresión 3D, podemos Pudieron aumentar la rigidez de la pinza al manipular la puerta. elementos en la planta de Ratisbona, reduciendo al mismo tiempo peso. En proyectos posteriores, es posible utilizar robots con una baja capacidad de carga, lo que ayuda a reducir costes", afirma Florian Riebel, jefe de producción de puertas y trampillas en Ratisbona.
Sin embargo, la empresa ahora va un paso más allá en BMW Group. Planta Múnich. Recientemente, los primeros ejemplos de un robot biónico Se han utilizado pinzas en la planta matriz. Esta pinza puede sujetar y Mover todo el conjunto del piso de un BMW i4. Para el montaje del piso pinza, la impresión 3D se utiliza para crear un molde de fundición en arena, que es Lleno de aluminio líquido. El portador está optimizado en términos de peso y capacidad de carga máxima, y pesa con todos los adicionales elementos adicionales pesan apenas 110 kilogramos. Eso hace que sea aproximadamente el 30 por ciento. más ligero que el modelo anterior, convencional. Fabricación utilizando La fundición en arena y el aluminio permiten representar intrincados estructuras con carga optimizada. Esto da como resultado una reducción máxima de peso. y permite así, a medio plazo, utilizar empresas más pequeñas y robots de elevación más ligeros y pesados, que requieren menos energía y, por tanto, reducir las emisiones de CO2 . Markus Lehmann, jefe de planta Ingeniería y robótica en la planta del Grupo BMW en Múnich: "En la feria de Múnich planta, estamos continuamente ampliando el uso de ayudas a la producción creado mediante fabricación aditiva. Cuando se trata del campo de sistemas de agarre y manipulación, utilizamos la impresión 3D para equipar nuestros pinzas establecidas con accesorios impresos individuales y son Ya estamos reemplazando sistemas completos de agarre con sistemas altamente integrados y Estructuras portantes de peso optimizado. Al manejar el BMW i4 completo montaje del piso, esto nos permitió reducir el peso del conjunto completo. pinza en un 30 por ciento (50 kg) y así prolongar la vida útil de Nuestras facilidades."
Uso de soluciones de software innovadoras en fabricación aditiva
Se diseñan y calculan estructuras intrincadas y biónicas utilizando herramientas de software genéricas especiales, como Synera. BMW iVentures tenía invirtió estratégicamente en este software, anteriormente conocido como Elise. Synera permite una optimización rápida y eficiente y ahora se utiliza en muchos áreas de desarrollo dentro del Grupo BMW. Vale especialmente la pena utilizar El software de impresión 3D, topológicamente optimizado, biónico. Las estructuras se pueden imprimir virtualmente una a una, gracias a la alta Grado de flexibilidad del proceso de impresión 3D. Esto lo hace posible aprovechar todo el potencial de la construcción ligera. El campus de fabricación aditiva de BMW Group alberga un equipo de especialistas en diseño y construcción, que comparan una amplia gama de soluciones de software y utilizarlas para diseñar componentes. El conocimiento es Luego se transmitió a toda la empresa a través de la Fabricación Aditiva. Instalaciones. En el caso del diseño de pinzas se han previsto flujos de trabajo especiales. desarrollados e implementados, que permiten el cálculo y la construcción de la estructura portante se automatizará en gran medida, y por lo tanto rápido y eficiente.
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