Moldes de metal de impresión 3D listas para acelerar la fabricación de automóviles de EE. UU.
Utilizando una estrategia de traza de herramienta para la reducción de peso, se fabricaron dos troqueles de forma cercana a la red utilizando un proceso de fabricación de aditivos de soldadura de arco de metal de gas en la instalación de soluciones de aditivos eléctricos de Lincoln. Crédito: Lincoln Electric
Los avances recientes en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía muestran que los moldes de metal impresos en 3D ofrecen un enfoque más rápido, más rentable y flexible para producir componentes compuestos grandes para vehículos producidos en masa que los métodos de herramientas tradicionales.
La investigación, realizada en la instalación de demostración de fabricación, o MDF, en ORNL, confirma que la fabricación aditiva a gran escala es muy adecuado para crear moldes metálicos complejos, con eficiencias que podrían acelerar la adopción de materiales compuestos livianos en el sector automotriz.
“Este tipo de tecnología puede ayudar a reindustrializar a los EE. UU. Y aumentar su competitividad creando formas más inteligentes y más rápidas de construir herramientas esenciales”, dijo el investigador principal Andrzej Nycz con el grupo de robótica y controles de fabricación de Ornl. “Nos acerca a un proceso de producción automatizado e inteligente”.
Tradicionalmente, las herramientas de metal se realizan restando material de grandes bloques de acero forjados, un proceso que elimina hasta el 98% del material original, genera desechos significativos y a menudo lleva meses debido a retrasos en la cadena de suministro. En contraste, la fabricación aditiva deposita la capa metálica por capa, utilizando alambre de soldadura ampliamente disponible como materia prima y minimizando los desechos a aproximadamente el 10%.
La fabricación aditiva también permite a los ingenieros producir geometrías de moho más complejas, como canales de calefacción internos, que serían difíciles de lograr con el mecanizado convencional.
El molde inferior, a la izquierda y el molde superior se muestran completamente ensamblado. Crédito: Laboratorio Nacional de Oak Ridge
“Cuanto más compleja sea la forma, más valiosa se vuelve la fabricación aditiva”, dijo Nycz.
El equipo de investigación se asoció con soluciones de compuestos colaborativos, o CCS, operador de IACMI -the Composites Institute, para poner a prueba el concepto. Eligieron imprimir 3D un molde grande de la batería, completo con intrincadas características internas.
Utilizando un proceso de fabricación de aditivos de soldadura de arco de metal de gas, o GMAW, en las soluciones aditivas eléctricas de Lincoln, se imprimieron dos troqueles de forma de forma cercana a la red del cable ER410 de acero inoxidable.
El proceso GMAW utiliza un arco eléctrico para derretir un electrodo de alambre consumible para acumular capas metálicas y crear componentes complejos mientras usa un gas protector de protección para evitar la contaminación. El equipo aplicó una estrategia especializada en la trayectoria para la reducción de peso mientras mantiene la fuerza.
El análisis posterior confirmó que el molde con verificación de la luz cumplía los requisitos de rendimiento estructural, validando la viabilidad de la fabricación aditiva para herramientas de producción de alto rendimiento.
Proporcionado por el Laboratorio Nacional de Oak Ridge
Cita: Impresión en 3D Moldes de metal listas para acelerar la fabricación de automóviles de EE. UU. (2025, 29 de mayo) Recuperado el 29 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-3d-metal-moldspoised-auto.html
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