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La Universidad Nebrija y ArcelorMittal aplican la impresión 3D en acero en un vehículo del Rally Dakar

16.01.2023 | Comunicados

  • Los estudiantes de la Universidad Nebrija se han encargado del rediseño y mejora tecnológica de un coche de la marca Sodicars que ha participado en la categoría reina (T1) del Rally Dakar 2023.
  • La tecnología de impresión 3D con la que cuenta ArcelorMittal en su Centro de I+D+i y los algoritmos de diseño inteligente de la Universidad Nebrija han permitido el desarrollo de distintos componentes del coche. Como resultado, una nueva pieza que conecta el cajón lateral del coche con el direccionador de flujo inferior, con un 20 % de reducción de peso respecto al límite establecido, fue impresa en los laboratorios de ArcelorMittal.
  • Pedro Prendes, Head of Process R&D: “La participación en este proyecto es un nuevo reto enmarcado en nuestro Programa de Colaboración. Es un proyecto apasionante en el que podremos ver otra pieza de acero impresa en 3D puesta en servicio bajo las durísimas condiciones del Dakar, que constituye todo un desafío.”

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ArcelorMittal dispone de un centro de innovación tecnológica orientado al desarrollo de varias tecnologías punteras: impresión 3D, inteligencia artificial, nanotecnología y energía verde. La Universidad Nebrija integra las técnicas de inteligencia artificial y modelos generativos -diseño inteligente o diseño generativo- para conseguir desarrollar productos que contribuyan a que ArcelorMittal aporte valor al mundo del automóvil. La relación entre ambas empresas comenzó hace unos años, con el desarrollo de un chasis de moto completamente impreso en 3D donde se demostró que el acero podía ofrecer una solución más ligera que el aluminio (25 % de reducción en peso para esta pieza). Este fue el punto de partida de colaboración entre ambas entidades con el objetivo a largo plazo de introducir cada vez más componentes impresos en el mundo de la automoción y consolidar esta tecnología.

El Rally Dakar es la competición más exigente a nivel mecánico que existe en el mundo del automóvil y, por tanto, representa uno de los mejores escenarios para poner en práctica el uso de tecnologías disruptivas, como la impresión 3D. La Universidad Nebrija llegó a un acuerdo con la marca Sodicars, fabricante de vehículos y estructura deportiva con más de 11 años de experiencia en la competición y en el mundo del Motorsport. El acuerdo se centra especialmente en el rediseño y las mejoras tecnológicas que se aplicarán en el vehículo BV2 de la marca Sodicars. La Universidad Nebrija lidera la parte de desarrollo tecnológico y gestión técnica del proyecto con un equipo formado por estudiantes de grado y máster de la Politécnica Nebrija. Manolo Plaza, con más de 14 participaciones como piloto en esta competición, y Mónica Plaza –padre e hija– han sido los encargados de pilotar el vehículo mejorado durante la competición.

En este contexto de reto tecnológico, desde la Universidad Nebrija y ArcelorMittal se pusieron las bases y los recursos necesarios para conseguir que el uso de la impresión 3D para el desarrollo de algún componente del coche fuese una realidad. La colaboración se centró en el desarrollo de las piezas encargadas del anclaje de los direccionadores laterales del coche. Se trata de piezas con una función estructural secundaria, pero, por la posición en que se encuentran en el coche, están muy expuestas a recibir diversos golpes y pequeñas colisiones con piedras. Además, al encontrarse en uno de los principales canales de flujo aerodinámico del coche, era muy importante que la pieza final contase con una reducida área resistente. Estos requisitos condicionaban el diseño de la pieza en cuanto a su espacio de diseño. Desde ArcelorMittal se puso en práctica toda su tecnología en diseño, así como su know-how en las tecnologías de impresión 3D para desarrollar una pieza ligera y que cumpliese con los condicionantes aerodinámicos mencionados. El resultado es una pieza de apenas 800 gramos de peso – un 20% de reducción respecto al límite establecido –, con una forma muy orgánica que conecta el cajón lateral del coche con el direccionador de flujo inferior.

La pieza ha sido impresa en las instalaciones del Centro de I+D+i de Avilés y en su creación han participado los ingenieros especializados en diseño, análisis computacional y proceso de fabricación. La tecnología empleada ha sido la de fusión por láser en cama de polvo -LPBF- debido a la geometría y a las necesidades de resolución. El equipo de I+D+i empleó para su fabricación una aleación de acero grado 17-4PH a la que posteriormente se le aplicó un tratamiento térmico.

Para el proceso de diseño se tuvieron en cuenta las posiciones de amarre al vehículo, las necesidades aerodinámicas y la simulación de fuerzas recibidas para optimizar el espacio de diseño. El trabajo en conjunto de los diferentes equipos de I+D+i permitió que el tiempo desde que se recibió el caso de estudio hasta tener impresas las piezas finales no superasen tres semanas. Tener ciclos cortos de desarrollo y producción de nuevas piezas supone una ventaja competitiva que permite poder adaptarse a los cambios y a las necesidades de la aplicación como en este caso vehículos de motor para competición.

Formación en proyectos reales

El proyecto Nebrija to Dakar nace con el objetivo de llevar este reto deportivo a una vertiente formativa y tecnológica. Se concibe como un proyecto universitario real en el que los alumnos son los protagonistas y el pilar fundamental en el rediseño y mejora tecnológica de un coche para el Rally Dakar 2023. De esta manera, Nebrija to Dakar pretende contribuir al desarrollo profesional y personal de los estudiantes, y poner en práctica la filosofía Learning by doing (aprender haciendo) como formato académico para preparar a los profesionales del futuro de la automoción. En este contexto, la alianza con ArcelorMittal ha permitido acercar la tecnología de impresión 3D a los estudiantes, y abrir un abanico de posibilidades en el diseño de los nuevos componentes previstos para el coche.

Para Sergio Corbera, director del Área del Automóvil y Mecánica de la Universidad Nebrija, “Nebrija to Dakar es un proyecto a largo plazo que se extiende más allá del Rally Dakar 2023. Existe una hoja de ruta muy bien definida para los próximos años en los que la alianza con ArcelorMittal y la integración de la tecnología de impresión 3D en más componentes del vehículo será uno de los pilares fundamentales”.

Daniel Vázquez y Sandra García, investigadores en el área de diseño en ArcelorMittal Global R&D, afirmaron: “El proceso de diseño de piezas para impresión 3D es siempre un nuevo reto para el que necesitamos la experiencia en la tecnología y el conocimiento del comportamiento del material. El proyecto Nebrija to Dakar significa una nueva oportunidad para contribuir a incorporar todo el conocimiento desarrollado por nuestro equipo en nuevas herramientas de diseño digital para explorar, desarrollar y explotar plenamente variedad de soluciones únicas y no convencionales».

Nicolás de Abajo, Head of ArcelorMittal Research Centers: “La fabricación aditiva seguirá teniendo un gran papel en el futuro de la movilidad. El acero continuará reinventándose para adaptarse a un contexto cambiante en el que las nuevas composiciones, la tecnología y la digitalización crearán nuevas oportunidades de desarrollo”.


Nebrija University and ArcelorMittal apply steel 3D printing technology in a Dakar Rally vehicle

  • Nebrija University students undertook the redesign and technological improvement of a car of the Sodicars team that took part in the 2023 Dakar Rally in the top-class category (T1).
  • The 3D printing technology used by ArcelorMittal at its R&D&I Centre, combined with the smart design algorithms of Nebrija University, have made it possible to develop various components of the car. As a result, a new part that connects the side box of the car with the bargeboard, achieving a 20% weight reduction below the limit set, was 3D printed at the ArcelorMittal laboratory.
  • Pedro Prendes, Head of Process R&D: “Our participation in this project constitutes a new challenge within the framework of our Partnership Programme. It is an exciting project in which we will be able to see yet another 3D-printed steel part deployed in the extremely harsh conditions of the Dakar Rally, which is in itself a real challenge.”

ArcelorMittal operates a technological innovation centre focused on the development of various cutting-edge technologies, including 3D printing, artificial intelligence, nanotechnology and green energy. Nebrija University integrates artificial intelligence and generative modelling techniques – smart design or generative design – to develop products that can contribute to enhancing the added value that ArcelorMittal provides for the automotive world. The partnership between the two parties began some years ago, with the development of a motorbike frame entirely produced through 3D printing, which demonstrated that steel could offer a lighter solution than aluminium (a 25% weight reduction was achieved in this structural part). This was the starting point of the collaboration between both entities, with the long-term objective of introducing an ever-increasing range of printed components in the automotive sector and consolidating this technology.

The Dakar Rally is the world’s toughest automotive competition from a mechanical standpoint and, therefore, constitutes one of the best environments for the deployment of disruptive technologies, such as 3D printing. Nebrija University reached an agreement with Sodicars, a vehicle manufacturer and racing platform with more than 11 years’ experience in automotive competitions and in the Motorsport world. The agreement focuses in particular on the redesign of and technological improvements to Sodicars’ BV2 vehicle. Nebrija University leads the technological development and technical management aspects of the project with a team of undergraduates and master’s students from Nebrija Polytechnic. Manolo Plaza, who has taken part as a driver in more than 14 editions of this rally, and his daughter Mónica Plaza piloted the improved vehicle during the competition.

In the context of this technological challenge, the teams from Nebrija University and ArcelorMittal laid the bases and provided the necessary resources to enable the use of 3D printing in the development of some components of the car to become a reality. The collaboration focused on the development of the parts supporting the car’s sidepods. Although these components have a very minor structural function, due to their position on the car they are very exposed to impacts or the possibility of being hit by stones. Moreover, as they are located in one of the main aerodynamic flow channels of the car, it was critical that the final component should have a limited area of flow resistance. These requirements conditioned the design of the part as regards its design space. ArcelorMittal’s team contributed all its design technology as well as its know-how in 3D printing technologies to develop a lightweight component that met these aerodynamic constraints. The result is a part with a very organic shape, weighing barely 800 grams – 20% below the limit set – that connects the side box of the car with the bargeboard.

The component, created by engineers specialising in design, computational analysis and manufacturing processes, was printed at the facilities of the R&D&I Centre in Avilés using laser powder bed fusion (LPBF) technology, in view of its geometry and resolution requirements. To produce the component, the R&D&I team used a grade 17-4PH steel alloy which was subsequently heat-treated.

The design process took into account the points where the component is fastened to the vehicle, the aerodynamic requirements and the simulation of forces it is exposed to, in order to optimise the design space. The joint work of the various R&D&I teams made it possible to produce the final printed parts within three weeks after receiving the case study. Short development and production cycles for new components constitute a competitive advantage as they make it easier to adapt to changes and new requirements for the application considered, in this case, in racing vehicles.

Training in real projects

The Nebrija to Dakar project was born to take this sporting challenge to a training and technological dimension. It is conceived as a real university project, where students are the protagonists and central pillar in the redesign and technological improvement of a car for the 2023 Dakar Rally. Thus, the Nebrija to Dakar project aims to contribute to the personal and professional growth of the students and to implement the ‘learning by doing’ philosophy as an academic format to prepare future automotive professionals. In this context, the partnership with ArcelorMittal has enabled students to gain a more in-depth insight into 3D printing technology, and opens a whole range of possibilities for the design of the new components planned for the car.

For Sergio Corbera, Head of the Automotive and Mechanical Engineering Area at Nebrija University, “Nebrija to Dakar is a long-term project that extends beyond the 2023 Dakar Rally. There is a very clearly defined roadmap for the coming years, in which the alliance with ArcelorMittal and the integration of 3D printing technology in an increasing range of components of the vehicle will be one of the main pillars.”

Daniel Vázquez and Sandra García, researchers in the design area at ArcelorMittal Global R&D, said: “The design process for 3D-printed parts is always a new challenge that requires experience in the use of the technology and knowledge about the behaviour of the material. The Nebrija to Dakar project offers a new opportunity to contribute all the knowledge developed by our team and use it in new digital design tools in order to explore, develop and fully exploit a range of unique, unconventional solutions”.

Nicolás de Abajo, Head of ArcelorMittal Research Centres, said: “Additive manufacturing will continue to play a major role in the future of mobility. Steel will continue to reinvent itself in order to adapt to a changing context in which new compositions, technology and digitalisation will create opportunities for new developments.”