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[CASO DE EXITO] Autos, Velocidad e Ingeniería Inversa para Restauración de autos antiguos.

Cummins utiliza el software Geomagic de Oqton y la impresión 3D de metal para poner en marcha nuevamente un automóvil de carreras de 1952 un 50% más rápido que los metodos tradicionales.


El #28 Cummins Diesel Special sorprendió al mundo de las carreras en 1952 al capturar la pole position en las 500 Millas de Indianápolis (Indy 500) con el tiempo de vuelta más rápido de la historia. Este logro, junto con las muchas otras innovaciones del automóvil, le valió un lugar destacado en la historia de las carreras.


Sesenta y cinco años después, el #28 fue invitado al Festival de la Velocidad de Goodwood en el Reino Unido para participar en la legendaria Goodwood Hillclimb junto con cientos de automóviles modernos y clásicos. Mientras preparaban el #28, los ingenieros de Cummins descubrieron que la bomba de agua estaba tan corroída que probablemente no sobreviviría al evento. Si el automóvil #28 iba a llegar a Goodwood en condiciones de funcionamiento, necesitaba una nueva bomba de agua.


La bomba de agua original era un diseño único específico para el automóvil #28, lo que significaba que ninguna pieza de repuesto de producción en serie se ajustaría. Para complicar aún más las cosas, tenían que enviar el #28 en cuestión de semanas, lo que descartaba los métodos tradicionales de fundición en arena debido al tiempo estimado de producción de 10 semanas. En cambio, los ingenieros de Cummins recurrieron a la ingeniería inversa y la fabricación aditiva de metal, combinando el software Geomagic Control X y Design X de Oqton con la impresora 3D de metal ProX DMP 320 de 3D Systems, con la ayuda de 3rd Dimension Industrial 3D Printing, un fabricante de metal de producción de alta calidad especializado en impresión directa de metal 3D (DMP). La nueva bomba de agua se imprimió en 3D en solo tres días y todo el proceso tomó cinco semanas en lugar de 10.

#28 Cummins Diesel Special en la carrera Indy 500 de 1952



Una Página de la Historia de las Carreras

El #28 fue el primer automóvil de las 500 Millas de Indianápolis equipado con un turbocompresor y el primero cuya aerodinámica se optimizó en un túnel de viento. Realizó sus cuatro vueltas de clasificación a una velocidad promedio récord de 138.010 mph.


Desde su carrera trascendental en 1952, el #28 ha sido exhibido en el Museo del Speedway de Indianápolis y en el edificio corporativo de Cummins. En 1969, #28 dio una vuelta alrededor de la pista de Indianápolis antes del inicio de la carrera para conmemorar el 50 aniversario de Cummins. La última vez que #28 corrió fue en el Festival de la Velocidad de Goodwood a fines de la década de 1990.


"A medida que preparábamos el automóvil para correr nuevamente por primera vez en casi 20 años, notamos una corrosión severa en la bomba de agua", dijo Greg Haines, líder de diseño y desarrollo para el motor X15 y miembro del equipo de historia y restauración de Cummins. "En algunos lugares, la carcasa estaba corroída por completo y solo se mantenía sin fugas gracias a los depósitos minerales que cubrían los agujeros. Necesitábamos una nueva carcasa rápidamente si queríamos cumplir nuestro compromiso de hacer correr el automóvil en Goodwood".


Bomba de agua original con perforaciones por corrosión severa



Escaneo

Los ingenieros de Cummins comenzaron escaneando la carcasa existente de la bomba de agua con un escáner CT. Se seleccionó un escáner CT porque la bomba contenía muchos rebajes y otras geometrías internas que habría sido imposible capturar con un escáner láser u otra herramienta de imagen de línea de visión.



Inspección

Para verificar que los datos del escaneo fueran precisos antes de avanzar, los ingenieros importaron los datos de la nube de puntos generados por el escáner CT en el software de inspección y metrología Geomagic Control X de Oqton, donde separaron y alinearon la geometría interna y externa de la bomba.


"Para un proyecto como este, generalmente separamos la geometría interna de la voluta del cuerpo para poder modelarla como un núcleo y hacer una comparación con los datos de la nube de puntos para asegurarnos de que todo nuestro trabajo sea preciso", dijo Chris George, líder del equipo maestro de modelos CAD para diseño avanzado de sistemas para Cummins.


Inspección de bomba de agua en Geomagic Control X, desarrollado por Oqton


Ingeniería Inversa

Con una buena geometría de escaneo para impulsar su trabajo de diseño, Cummins utilizó el software de ingeniería inversa Geomagic Design X de Oqton para convertir la nube de puntos en un modelo sólido no paramétrico para realizar verificaciones de ajuste CAD. Estas verificaciones ayudaron al equipo de Cummins a determinar las dimensiones de ensamblaje correctas para la hélice y el eje, y cómo todo encajaría y sellaría finalmente.


Según George, Cummins utiliza Geomagic Control X y Geomagic Design X como su software principal para la manipulación de la nube de puntos. "El software Geomagic de Oqton proporciona una solución completa para procesar e inspeccionar datos de escaneo y convertirlos en un modelo sólido", dice. "Los utilizamos para cada proyecto de ingeniería inversa que hacemos, que a menudo requiere reconciliaciones geométricas, análisis de elementos finitos de estructura y flujo, y comparaciones de modelo a escaneo informadas a nuestros clientes de ingeniería".


Comparación de modelo CAD de Bomba de Agua a Datos de escaneo en Geomagic Design X


Diseño

Debido a la corrosión significativa de la parte original, Cummins no pudo utilizar el modelo creado a partir de los datos escaneados como base para la impresión 3D. En cambio, los ingenieros de Cummins importaron el modelo no paramétrico en el software PTC Creo® 3D CAD para actuar como una plantilla para crear un modelo paramétrico. A la luz del daño físico a la bomba escaneada, el equipo de Cummins tuvo que tomar decisiones informadas a medida que modelaban en 3D el reemplazo para lograr un modelo final funcional.



Diseño de Nueva Bomba de Agua en Creo


Impresión 3D

Luego enviaron este archivo al equipo de 3rd Dimension, que lo limpió, lo analizó para determinar la orientación óptima de impresión y asignó soportes para una impresión estable. Los ingenieros de 3rd Dimension cortaron y trazaron aún más la pieza para definir el movimiento del láser durante la construcción.


Aunque la carcasa original de la bomba de agua estaba hecha de magnesio para reducir el peso, la susceptibilidad del magnesio a la corrosión después de una exposición prolongada al agua y al refrigerante fue un factor importante en el problema que Cummins intentaba resolver. Por lo tanto, 3rd Dimension fabricó la pieza final impresa en 3D utilizando material de acero inoxidable LaserForm 316-L en una impresora 3D de metal ProX DMP 320.


Solo tres días después de recibir el archivo 3D de la geometría de la bomba de agua, 3rd Dimension envió a Cummins la carcasa de la bomba completa.


Nueba Bomba de Agua Impresa con Conjunto de Impulsor



Haciendo Historia de las Carreras Nuevamente

La carcasa se emparejó perfectamente con los demás componentes de la bomba y proporcionó un rendimiento como nuevo durante más de seis carreras de Goodwood Hillclimb. Así como lo hizo en Indianápolis, el #28 emocionó a los fanáticos en Goodwood y fue destacado en "Las 10 Mejores Cosas que Vimos en el Festival de Velocidad de Goodwood 2017" de la revista Car and Driver.

#28 Cummings Diesel Special en el Festival de la Veolcidad de Goodwood


Además, al igual que lo hizo para el 50 aniversario de Cummins en 1969, el #28 tuvo un papel destacado en la celebración del 100 aniversario de Cummins al dar una vuelta de desfile alrededor de la pista antes del inicio de la carrera de las 500 Millas de Indianápolis en 2019.


Resultados

  • Ingeniería inversa, inspección e impresión 3D de una carcasa de bomba de agua un 50% más rápido que los métodos tradicionales de fundición en arena.

  • Impresión 3D de una carcasa de bomba de agua en solo 3 días.

  • Mejora de la precisión.

  • Material de acero inoxidable resistente a la corrosión LaserForm 316-L se comportó como metal regular.

  • La bomba tuvo un desempeño destacado en el Festival de la Velocidad de Goodwood.


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Referencias:


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