Impresión 3D y Fórmula 1

La Fórmula 1 es la clase más alta de carreras de autos autorizada por la Fédération Internationale de l’Automobile (FIA), lo que significa que los autos de F1 son los autos de carreras de circuito más rápidos del mundo, capaces de alcanzar 370 kmh (230 mph) y detenerse a más de 6 Gs alrededor de las esquinas. Son tan rápidos que los conductores deben tener Superlicencias, la clase más alta de licencia de carreras emitida por la FIA. Se necesita mucha ingeniería para hacer que los autos vayan tan rápido, y todos los equipos de F1 utilizan tecnología de punta para seguir siendo competitivos, lo que significa que todos los equipos de F1 utilizan la impresión 3D.

Siempre que algo necesita ser rápido, tiene que ser ligero y aerodinámico , dos cosas en las que sobresale la impresión 3D. Las razones por las que los ingenieros están adoptando la impresión 3D para cohetes y aviones de combate son las mismas razones por las que los equipos de F1 están utilizando la tecnología: reducción de peso y libertad geométrica. No solo las partes exteriores deben ajustarse a la forma para reducir la resistencia, sino que los autos de F1 son muy pequeños para la cantidad de caballos de fuerza y la tecnología que contienen, por lo que todas las partes internas deben ocupar el menor espacio posible. Muchos componentes deben encajar unos dentro de otros y deben diseñarse para adaptarse al espacio disponible, y no hay mejor método de fabricación que la impresión 3D para fabricar tales piezas.

Por supuesto, los autos no son lo único que pasa volando en la F1, también hay tiempo . Las regulaciones cambian cada temporada, por lo que los equipos básicamente construyen autos nuevos cada año. Ya es bastante difícil rehacer el mismo automóvil todos los años, pero después de tomar en cuenta el tiempo para realizar cambios regulatorios, mejoras de I + D, pruebas, inspecciones y práctica, queda claro que los equipos no tendrían tiempo para dormir si no confiaran en impresión 3D. Solo AM puede producir iteraciones de piezas lo suficientemente rápido como para seguir el ritmo vertiginoso de la F1.

F1 fue uno de los primeros en adoptar la impresión 3D, habiendo utilizado la tecnología para producir los modelos a escala utilizados en las pruebas de túnel de viento desde finales de la década de 1990. Y AM todavía se usa para los modelos de túnel de viento en la actualidad, pero se usa para mucho más que eso ahora.

Aplicaciones de uso final

Alfa Romeo Racing anunció recientemente que su automóvil de la temporada 2020 tiene 143 piezas metálicas impresas en 3D, la mayoría de las cuales son diferentes tipos de aleaciones de titanio y aluminio impresas en cuatro sistemas MetalFAB1. La impresión de todas esas partes resultó en una reducción de peso del 2%, lo cual es significativo en F1, donde cada gramo importa. Se imprimió todo, desde los circuitos de refrigeración y las estructuras de seguridad hasta las inserciones del chasis y los carenados, e incluso parte de la carrocería. Alfa Romeo adquirió su cuarta impresora de metal en 2020, y trabajan junto con cinco impresoras SLA de gran formato y algunas impresoras SLS de 3D Systems que permiten al equipo imprimir en una amplia gama de materiales isotrópicos.

No hay demasiadas fotos de las piezas F1 impresas en metal en 3D disponibles, pero esta se encontró en el sitio web de Alfa Romero F1. Parece ser una especie de cubierta de conducto o ventilación.

Metales impresos en 3D aprobados por la FIA

Elementum 3D acaba de obtener dos de sus aleaciones de aluminio de alto rendimiento para impresión 3D aprobadas por la FIA para la temporada 2021. A6061-RAM1 y A2024-RAM2 son materiales increíblemente livianos, pero resistentes, que permitirán a los equipos recortar aún más masa de los autos. También se aprobaron varios otros metales utilizados en AM, incluidos Inconel 625, Cobalt Chrome y aleaciones adicionales de titanio y acero.

La lista 2021 contiene la siguiente sección sobre materiales metálicos aditivos aprobados:

1. Aleaciones de aluminio; AlSi10Mg, AlSi7MG, Al Cl-30AL
2. Aleaciones de aluminio con refuerzo de partículas, A20X, 2024-RAM2, 6061-RAM2
3. Aleaciones de aluminio y magnesio; Scalmalloy
4. Aleaciones de titanio; Grado 1, Grado 2, Ti6Al4V, Ti 5553, Ti 6242.
5. Aleaciones de acero; 316, 304, MS1, 15-5PH, 17-4PH, 300M, 4140.
6. Aleaciones de cobre que no contienen berilio.
7. Superaleaciones; Inconel 625, Inconel 718, Cobalto-Cromo.

Ensayos reglamentarios en túnel de viento

La FIA también está utilizando AM para sus pruebas reglamentarias de automóviles 2021. La organización se basa en pruebas de túnel de viento para guiar sus decisiones normativas y, gracias a las mejoras en la calidad de impresión, ahora es posible utilizar modelos más pequeños que los que se utilizaban históricamente. Los modelos a escala del 100% están prohibidos debido a la cantidad de costos (posiblemente innecesarios) asociados con su fabricación, por lo que la mayoría de los equipos utilizan modelos a escala del 60%. En una prueba de túnel de viento, hay dos elementos principales a considerar: las fuerzas que se aplican al automóvil y la turbulencia en las corrientes detrás del automóvil. Ambos elementos pueden crear resistencia y ralentizar el automóvil. Al usar un modelo más pequeño, hay más espacio en el túnel de viento para examinar las corrientes detrás del automóvil. Sin embargo, a medida que el modelo se vuelve más pequeño, los detalles se vuelven menos precisos, lo que luego disminuye la precisión de las pruebas de viento. Hasta hace poco, un modelo del 60% ofrecía la perspectiva más equilibrada, pero ahora que las impresoras 3D pueden capturar más detalles, un modelo del 50% puede ser más efectivo.

Si imagina que tiene un automóvil de tamaño completo allí, solo podría mirar una décima parte del automóvil detrás de él. Entonces, el 50% es un buen compromiso, ya que aún podemos obtener un buen nivel de detalle en el modelo, pero aún tenemos distancia. Es cierto que los equipos han tendido a ir más al 60% en estos días. Hay ventajas en eso, en el modelado, pero las técnicas de fabricación modernas, particularmente la fabricación aditiva y cosas por el estilo, le permiten hacer modelos muy precisos al 50% en estos días. Pat Symonds, director técnico de F1

Turbulencia en la estela

La FIA está tratando de elaborar regulaciones que permitan más adelantamientos durante las carreras, razón por la cual están tan preocupados por la estela detrás de los autos. Si hay mucha turbulencia en la estela, los conductores no podrán acercarse lo suficiente al auto que tienen delante para adelantar. Así que los modelos del 50% ofrecen una visión mucho mejor de esa estela. Sus pruebas confirmaron que los resultados del túnel de viento se asemejan mucho a los resultados de CFD (Computational Fluid Dynamics), lo cual es una buena noticia ya que es mucho más fácil ejecutar una simulación de CFD.

Botella de fragancia F1 de metal impresa en 3D

Y solo para poner una cereza en la parte superior, F1 debutó su primera (y posiblemente única) fragancia en botellas de metal impresas en 3D que son esculturas en sí mismas. Ross Lovegrove, diseñador industrial galés, está detrás de las botellas exóticas. Están pensados para representar el espíritu y la singularidad de la F1, como Lovegrove explica de una manera que resume bastante bien este artículo: “Estos diseños solo son posibles en su complejidad a través de esta nueva tecnología: la impresión aditiva 3D. La cuestión es que, entre la impresión en metal de titanio y la variante de acero inoxidable, son casi imposibles de copiar porque son tan complejos, como lo es un coche de F1, por lo que es una forma de diseño autodefinida y autoprotectora «.

A partir de abril de 2020, estas fragancias llegarán a los minoristas de todo el mundo. Esta vez, Lovegrove utilizará la tecnología DLS de Carbon , creando un intrincado exoesqueleto de tecnopolímero para albergar la botella de la fragancia. Estos estarán disponibles a partir de € 250 disponibles en minoristas selectos.