El Garaje de Jay Leno reemplaza piezas de automóviles antiguos a 1/10 del costo con las soluciones de 3D Systems

Jay Leno será el primero en decirte que utilizar autos antiguos no significa utilizar tecnología antigua. De hecho, el amor de Leno por los autos antiguos lo ha impulsado a explorar tecnologías nuevas para poder mantener en funcionamiento su invaluable colección de vehículos, como fue el caso de su Owen Magnetic de 1916 restaurado recientemente. Con la tapa de la válvula del antiguo auto híbrido de Leno con más de un siglo de corrosión, el exconductor de The Tonight Show y estrella actual de El Garaje de Jay Leno en CNBC necesitaba una pieza de repuesto que se desempeñara igual de bien, si no mejor, que la original, sin gastar demasiado dinero. Como cliente y colaborador asiduo de 3D Systems, el equipo de Leno utilizó un flujo de trabajo digital para construir con ingeniería inversa una tapa de válvula nueva y mejorada antes de enviar la pieza a Fabricación a demanda de 3D Systems para obtener un patrón de microfusión 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 deteriorada de la válvula por una décima parte del costo de los métodos tradicionales.

En general, el desafío de mantener autos antiguos se presenta mucho antes de que el vehículo cumpla los cien años. Después de algunas décadas, los repuestos se vuelven escasos y los precios de las piezas aumentan en consecuencia. Dada la dificultad y los gastos de las reparaciones, los autos que sobreviven un siglo entero suelen relegarse a museos y colecciones privadas donde se transforman en bellezas inmóviles. Sin embargo, como acérrimo entusiasta de los autos tradicionales, Jay Leno decidió que este no sería el destino de su Owen Magnetic de 1916, que fue uno de los primeros coches híbridos de gasolina y electricidad disponibles en el mercado.

Para mantener en movimiento las ruedas de su Owen Magnetic, Leno y su equipo tenían que superar un claro desafío. “Cuando comenzamos la renovación, la tapa de la válvula, que proporciona un pasillo para el refrigerante de motor, parecía un trozo de queso suizo”, relató Leno. “No se puede encontrar uno de estos en un depósito de chatarra y, si miramos la pieza original, hay evidencia de intentos anteriores fallidos de arreglarla con diferentes elementos, desde Elmer's Glue hasta JB Weld”.

La tarea de encontrar una mejor solución para reparar la tapa de la válvula recayó en Jim Hall, el ingeniero jefe de Leno. Hall no es ajeno a los trabajos desafiantes de reparación de automóviles personalizados; se mantiene al día con las tecnologías a su disposición y estaba en camino a encontrar una solución en cuestión de horas. “Como reparar la tapa de la válvula no era una opción realista para nosotros, mi enfoque fue mejorar la pieza original con la ayuda de algunas tecnologías nuevas”, explicó Hall.

El flujo de trabajo de ingeniería inversa comenzó con el escaneo 3D de la tapa de la válvula original utilizando el Design ScanArm de FARO® en el software de ingeniería inversa Geomagic Design X™. A diferencia de los escáneres de línea láser rojos, los escáneres de línea láser azul pueden escanear las superficies negras y pulidas de la pieza original de una sola pasada. A continuación, los datos de la nube de puntos se enviaron al equipo de Servicios de modelado 3D de 3D Systems para obtener ayuda para transformar los datos de escaneo 3D en un modelo de CAD final.

Los técnicos de 3D Systems trabajaron con Hall para mejorar el rendimiento y la estética de la pieza original, pero manteniendo la autenticidad artesanal de una fundición de cien años. Muchas de las actualizaciones finales se lograron gracias a los conjuntos de herramientas únicos de Geomagic Design X, que permitieron a los técnicos de 3D Systems reemplazar la topografía corroída y desgastada de la pieza original con superficies suaves, a la vez que extraían hábilmente algunos elementos de diseño para mejorar la apariencia final.

Por ejemplo, el nombre “Owen Magnetic” se eleva en el exterior de la tapa de la válvula en letras de menor tamaño, diseñadas para encajar dentro de las líneas de límite encima y debajo del texto. Es probable que las letras del diseño original se hayan realizado cortándolas a mano de una hoja de cera y fijándolas al patrón de cera principal. Como resultado, el texto de la pieza original tenía muchas imperfecciones, tanto en las letras individuales como en la alineación general de las letras dentro de las líneas de límite. Hall pidió a 3D Systems que ayudara a mantener la autenticidad de las letras imperfectas y corregir la alineación. Los técnicos de 3D Systems hicieron exactamente eso y representaron las imperfecciones hechas a mano a lo largo de líneas de definición nuevas y mejoradas para darle a la pieza final un aspecto más pulido que el original.  

Desde el punto de vista funcional, el equipo de 3D Systems también trabajó con Hall para rediseñar las características del interior de la pieza, que se habían erosionado considerablemente. Siguiendo las peticiones de Hall, los técnicos de 3D Systems engrosaron varias características estructurales y ampliaron sus conexiones para hacerlas más resistentes a la erosión. Por último, los técnicos agregaron unos pocos milímetros a la superficie de montaje del colector para dar lugar a una operación posterior de fresado frontal y, de este modo, proporcionar una superficie lisa para que la junta se selle y se eviten fugas de refrigerante.

Una vez que se finalizó el diseño de la tapa de la válvula, el equipo de Fabricación a demanda de 3D Systems exportó un modelo sólido de Geomagic Design X y lo abrió en el software de fabricación aditiva 3D Sprint™ de 3D Systems. Utilizando el conjunto de herramientas avanzadas de creación y edición de malla de 3D Sprint, convirtieron el modelo sólido en una malla detallada y luego lo adaptaron para tener en cuenta el factor de contracción de la aleación metálica en la que se iba a fundir. A continuación, los técnicos de 3D Systems configuraron la impresión para construir un patrón QuickCast® de estereolitografía (SLA). Los patrones QuickCast están diseñados específicamente para la microfusión y son principalmente construcciones huecas que contienen una red interna de estructuras de soporte hexagonales. Una estructura hueca reduce la cantidad de material necesario y la geometría interna de los patrones QuickCast facilita el drenaje y la fundición. La impresión final se realizó en una impresora ProX® 800 SLA de 3D Systems con la resina Accura® CastPro™.

“Nuestra impresión 3D de SLA ofrece una mayor precisión que cualquier otro proceso de impresión 3D”, afirmó Cyle Caplinger, gerente de ventas regional de 3D Systems. “Dado que nuestras estructuras de soporte de SLA pueden arrancarse en lugar que disolverse, la SLA de 3D Systems requiere un procesamiento posterior mínimo y produce un excelente acabado de las superficies que da como resultado patrones de fundición impecables”. De hecho, Caplinger relata que el taller de microfusión se impresionó tanto con la calidad del patrón QuickCast de 3D Systems, que solicitó otro patrón para presentarlo en una competencia internacional de fundición después de entregar el colector final para el Owen Magnetic.

Una vez impreso en 3D, el patrón de microfusión QuickCast se entregó a SeaCast, Inc., un taller de función en el noroeste del Pacífico. SeaCast utilizó el patrón de fundición impreso en 3D para formar un molde para fundir aluminio, que luego se fundió y envió a El Garaje de Jay Leno para el acabado y la instalación finales.

Después de realizar el fresado frontal, la perforación, la pintura y el pulido prescritos, Hall instaló la tapa de la válvula de repuesto en el lugar correcto en la parte superior del motor Buda del Owen Magnetic.

Según Leno, funciona perfectamente. “Eso es lo mejor de este tipo de tecnología”, señaló Leno. “Las piezas ya no se pierden con el tiempo. Estamos listos para seguir andando otros cien años”.

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