La durabilidad se une al diseño ligero: La colaboración y la simulación reducen el peso un 50% de los platos y bielas de titanio impresos en 3D de Alugear

Al igual que muchos fabricantes, Alugear era muy consciente de las ventajas de la impresión 3D, pero estaba menos seguro de cómo adoptar la tecnología con éxito. ¿Quién mejor para pedir consejo que una empresa como Materialise?

Nuestra reputación como socio de producción fue uno de los factores de esa decisión, pero no el más importante. Lo que hizo tan atractiva la colaboración fue nuestra capacidad para guiarles a lo largo de todo el proceso de impresión en 3D, combinando nuestra experiencia en diseño con la escalabilidad de la producción y la orientación comercial, lo que contribuyó a reducir los costes y a hacer viable el proyecto". 

"No nos limitamos a imprimir piezas", afirma Simone Cannella, Director de Innovación de Materialise. "Industrializamos tanto el producto como el proceso de producción para asegurarnos de que el argumento comercial es viable para todos los implicados. Ayuda a los clientes a crear mejores productos y demuestra que la impresión 3D es la tecnología ideal para el trabajo. Eso nos hace destacar en el sector de la impresión 3D".

Así comenzó un proyecto apasionante: introducir la impresión 3D en el flujo de trabajo de producción convencional de Alugear.

Como en todos los casos de éxito, el primer paso fue identificar la aplicación adecuada mediante un análisis colaborativo de todo lo que produce la empresa. Por encima de todo, los platos y bielas para bicicletas de montaña de gama alta destacaron como candidatos ideales para la impresión 3D.

"Cuando vimos el potencial de crear unas bielas más ligeras y resistentes, capaces de trabajar en una gran variedad de disciplinas, supimos que era el componente perfecto para comenzar nuestro viaje por la impresión 3D", afirma Dawid Dyngosz, cofundador de Alugear. "Sabíamos que la impresión 3D nos proporcionaría las ventajas de rendimiento que buscábamos, y Materialise era el socio adecuado para llevarnos del concepto a la producción. Fue su experiencia en impresión 3D lo que nos llevó a emprender este proyecto".

La conocida capacidad de la tecnología para crear piezas duraderas y ligeras encajaba a la perfección con las exigencias de Alugear: crear un único sistema que pudiera adaptarse a varias disciplinas, desde MTB hasta bicicletas de carreras, y garantizar la máxima calidad para los ciclistas profesionales. Tendría que ser mucho más ligero y resistente que sus homólogos fabricados tradicionalmente y, al mismo tiempo, superar los estrictos requisitos de resistencia a la fatiga de la norma ISO 4210.

Además, se tuvo en cuenta el mecanizado posterior, ya que Alugear lleva a cabo los pasos de postprocesado de cada pieza en sus propias instalaciones. Los equipos tenían que asegurarse de que el diseño final se mantuviera dentro de las tolerancias especificadas durante todo el mecanizado CNC, garantizando la uniformidad en todas las fases.

"Fue una parte del proceso especialmente compleja", recuerda Simone. "Tuvimos que encontrar el punto óptimo entre las propiedades mecánicas, el rendimiento de la pieza, el diseño adecuado para el postprocesado, el coste del proyecto, la orientación de la fabricación y nuestros parámetros de impresión. Estos aspectos suelen entrar en conflicto entre sí, por lo que encontrar nuestro óptimo holístico fue crucial para que las cosas sucedieran de verdad."

Las pruebas mecánicas y las funciones de simulación del módulo de simulación de Materialise Magics ayudaron a los equipos a mantener el proceso en marcha. Tras calibrar la herramienta con nuestros propios parámetros de impresión 3D, ambos equipos realizaron una serie periódica de complejas simulaciones para calcular la desviación tras la impresión y garantizar que cada pieza se mantuviera dentro de las especificaciones.

"En primer lugar, codiseñamos las piezas para el caso de carga específico y, a continuación, ajustamos la geometría resultante a la tecnología de fabricación. Simulamos la pieza impresa, evaluamos su comportamiento, lo comparamos con el postprocesado y las necesidades de resistencia, y luego realizamos las correcciones necesarias", nos cuenta Simone. "Esto pasó por varias iteraciones, primero para entregar nuestra pieza bruta ideal para el postprocesado, y luego la pieza final ideal postprocesada".

Una vez satisfechos con los resultados de estas simulaciones, creamos una plataforma de fabricación anidada ad hoc, optimizando la mezcla de producción y la calidad de las piezas. Con todo el proceso de producción cerrado, Alugear podía producir hasta cuatro longitudes de sus platos y bielas de titanio de forma simultánea y constante, allanando el camino para la producción en serie.

"El objetivo no era imprimir una pieza lo más rápido posible", dice Dawid. "Se trataba de combinar varias soluciones de fabricación críticas manteniendo un peso reducido, una resistencia increíble y un diseño excelente. Las simulaciones nos permitieron detectar los problemas antes de que surgieran, y sometimos los prototipos posteriores a pruebas de fatiga reales en Alugear. Sólo así pudimos encontrar la combinación perfecta, que ayudó a optimizar los costes de producción". 

El resultado es un plato y biela de titanio hueco de una sola pieza, fabricado según las normas ISO 4210, que ha resistido 100.000 ciclos de fatiga y pesa tan sólo 345 gramos, más de un 50% menos que el original. Su diseño exclusivo incluye funciones CNC (soportes para cuatro longitudes), lo que garantiza que Alugear pueda llevar a cabo su posprocesamiento sin afectar a la integridad estructural ni provocar desviaciones de las especificaciones de la pieza.

La impresión en una sola pieza también ayuda. Al no necesitar soldaduras ni la certificación correspondiente, hay menos probabilidades de que se produzcan fallos, y el argumento comercial sigue siendo sostenible incluso en comparación con las alternativas de fabricación tradicionales. Su diseño también es autoportante, lo que facilita la automatización y reduce el tiempo dedicado a los pasos manuales, por lo que resulta adecuada para la producción en serie.

"Lo que realmente hace que esta pieza sea pionera en el sector es su repetibilidad. Alugear fue el primero en introducir un juego de bielas de titanio impreso en 3D y mecanizado totalmente por CNC que puede producirse en serie de forma fiable, industrial y rentable", afirma Dawid con orgullo. "Hay unidades de demostración y prototipos individuales en el mercado, pero no se han sometido a pruebas tan rigurosas ni se han desarrollado mediante un proceso tan refinado. Nuestro producto garantiza calidad, durabilidad y rendimiento, avalados por la experiencia y las múltiples fases de creación de prototipos."

Su impacto en el mercado tiene eco en la cartera de la empresa. Dado que el proceso se ha diseñado y controlado cuidadosamente, el equipo puede utilizarlo como base para crear variaciones para otros tipos de bicicletas. No tardarán en ofrecer una gama más amplia que se adapte a diferentes formatos de ciclismo junto a las seis versiones de este primer modelo. 

En cuanto a la adopción a largo plazo de la impresión 3D, Alugear ha adquirido una valiosa experiencia. Si identifican otras piezas dentro de su cartera que sean adecuadas para la tecnología, sin duda están abiertos a repetir esta experiencia, y Materialise está más que encantado de ayudarles.

"Lo más emocionante es que nuestros platos y bielas no son sólo un prototipo, sino que podemos fabricarlos de forma constante, a gran escala y a un coste razonable para el mercado", concluye Dawid. "Y ahora que hemos demostrado que nos funciona, vemos un enorme potencial para ampliar la impresión 3D en toda nuestra cartera".