Cómo Wiseco desarrolló sus mejores pistones KTM 350 y 450 hasta el momento

Sep 29, 2023

No hay duda de que KTM es pionera en la industria de las motos de cross. Rutinariamente han hecho avances tecnológicos y de ingeniería consistentemente cada año. En los últimos años, KTM ha agregado potencia a sus motores mientras reduce el peso y extrae peso de su chasis y mejora el manejo de sus motos a través de mejoras en la geometría y la suspensión. Estas son hazañas impresionantes. Sin embargo, quizás aún más impresionante es cómo una empresa de posventa, Wiseco, se mantiene al día y pone el listón aún más alto.

Wiseco ha estado en el negocio de los pistones por más de 80 años. Estaban en sintonía con la industria, desplegando su experiencia a principios de la década de 2000, cuando la transición a las motos todoterreno de cuatro tiempos estaba en sus inicios. Hoy, Wiseco continúa encontrando formas innovadoras de mantener el ritmo de los OEM como KTM y mejorar los diseños de los OEM. La especialidad de Wiseco es proporcionar a los clientes productos que ofrecen más rendimiento y durabilidad que el equivalente OEM. Uno de los últimos desarrollos de Wiseco es un nuevo pistón para motos de cross KTM, GasGas y Husqvarna de 350 y 450 cc. La forma en que Wiseco diseñó y desarrolló este nuevo pistón y lo llevó al mercado es una hazaña de ingeniería fascinante.

Wiseco siempre se ha considerado un líder en tecnología de pistones y busca incansablemente formas de mejorar los pistones OEM, o incluso los suyos propios. Al decidir diseñar un nuevo pistón para el motor KTM, el representante de Wiseco, Scott Highland, dijo: "Vimos la oportunidad de incorporar nuevas características en el diseño del pistón que nuestro diseño anterior no tenía. Nos esforzamos por ser los mejores en su clase para las plataformas de motores austriacos, ya que varios modelos unifican componentes de motor comunes, y queremos liderar el rendimiento en estas plataformas. Estudiamos la oferta de la competencia y evaluamos los pistones usados ​​para identificar áreas de mejora. Identificamos una serie de pequeñas mejoras que queríamos implementar. Estas Las características pequeñas pero esenciales en última instancia aumentan la resistencia y reducen el peso en el nuevo pistón, mejoran la pérdida por fricción, mejoran el sello del anillo y, en última instancia, la durabilidad a largo plazo". ¡Cada vez que pueda quitar peso del pistón mientras mantiene o mejora su fuerza es un gran problema y vale la pena intentarlo!

Una vez que el equipo de Wiseco inicia el programa, comienza el desarrollo revisando y examinando su programa de desarrollo anterior (si está actualizando un producto) y la versión OEM del pistón. El objetivo es aprender tanto como sea posible sobre el pistón existente porque proporciona la base para comenzar e iterar.

Al revisar el pistón OEM, utilizan herramientas técnicas de vanguardia para capturar cada detalle. Se inspeccionan tanto los pistones nuevos como los usados. Por ejemplo, los pistones se escanean en 3D para capturar sus dimensiones, la geometría del domo y ayudar a visualizar cómo se ve el perfil de la falda del pistón. Los escaneos 3D se validan con las mediciones realizadas por sus técnicos y máquinas CMM para garantizar que sean lo más precisos posible. Además, se estudian los patrones de desgaste en pistones viejos para evaluar el ajuste de funcionamiento, las áreas de desgaste anormal y buscar escapes.

El diseño avanza hacia la ingeniería y el entorno virtual a continuación. Ingenieros y diseñadores trabajan juntos para modelar el pistón en software CAD. En este punto, se realizan cambios en el modelo de pistón para mejorar su rendimiento.

Una vez que el departamento de ingeniería ha realizado las actualizaciones del pistón, comienza el proceso de validación de forma virtual aprovechando el análisis de elementos finitos (FEA). FEA permite al equipo de ingeniería simular cómo responderá el nuevo diseño a las cargas térmicas y mecánicas que verá en el motor.

Las partes de diseño y simulación del proceso de desarrollo son de naturaleza iterativa. El equipo de ingeniería aprende algo nuevo después de cada simulación y actualiza su diseño en consecuencia. La culminación de todos los cambios iterativos es lo que se convierte en un prototipo físico para la prueba del motor.

Entre FEA y la prueba del motor, está el paso siempre crucial de crear un prototipo del nuevo diseño de pistón y ensamblar el motor de prueba. El pistón prototipo está forjado y mecanizado exactamente como lo serán las unidades de producción. Este trabajo es esencial y siempre lo realizan miembros experimentados del equipo.

Para el programa KTM, Wiseco usó el motor de su moto de cross KTM 450 SX-F 2020. Con los datos de referencia de las pruebas de configuración del OEM en su dinamómetro interno ya completados, un técnico meticuloso y altamente experimentado ensambló cuidadosamente el motor de prueba con el pistón prototipo. El técnico documentó todos los aspectos de la construcción del motor para poder consultarlos una vez que se completaron las pruebas y se desarmó el motor para su evaluación. Lo que es más importante, el motor de prueba y el nuevo pistón se sometieron a una serie de controles estáticos para verificar dos veces y garantizar que las holguras de funcionamiento dentro del motor fueran óptimas.

Para dar inicio a las pruebas del motor, el equipo de Wiseco instaló su dinamómetro de motor con freno de agua SuperFlow. La celda de prueba está configurada para recopilar una gran cantidad de datos porque la potencia bruta y el torque no son los únicos determinantes vitales para decidir si una prueba pasa o falla. Se controlan la temperatura del agua, la temperatura del aceite y el paso de gases, entre otros parámetros. Al probar y desarrollar pistones, la temperatura del agua y del aceite puede indicar el rendimiento del pistón dentro del motor. Por ejemplo, un aumento en la temperatura del agua puede significar un contacto excesivo entre el faldón del pistón y la pared del cilindro o un ajuste anormal.

De manera similar, la temperatura del aceite puede aumentar cuando la transferencia de calor a través del pistón, a los anillos y al revestimiento no es óptima. Las temperaturas del aceite también pueden dispararse cuando hay problemas con el ajuste del orificio del pasador del pistón o el buje del extremo pequeño. La medición de los escapes a través de la presión del cárter proporciona una visión crítica de qué tan bien están sellando los anillos del pistón.

El equipo de Wiseco da la bienvenida al nuevo diseño de pistón al mundo mediante la realización de una serie de pruebas de rendimiento y durabilidad cada vez más exigentes. Las pruebas muestran algunas de las peores condiciones imaginables para un pistón y le permiten demostrar que resistirá el abuso de mano dura que los clientes le arrojarán. En el caso de su nuevo pistón KTM, probó y funcionó excepcionalmente bien desde el primer momento.

Después de que se hayan realizado todas las pruebas del motor, los ingenieros, los inspectores de calidad y los técnicos trabajan juntos para evaluar la condición del pistón probado. El ingeniero de Wiseco, Ryan Nau, dice: "Medimos las características clave antes y después de la prueba, que son el diámetro exterior principal, el diámetro del orificio del pasador del pistón, las ranuras del anillo y las zonas planas. La inspección visual es muy crítica en este punto. Queremos la pieza para que parezca que nunca se utilizó, por lo que lo que buscamos es que no se raye ni se desgaste mucho ninguna de las superficies. También nos aseguramos de que la interacción con todos los componentes de acoplamiento, incluidos los anillos, el pasador y los anillos de seguridad, sea funcional y visualmente compatible. ."

Al revisar la geometría de la falda del pistón del pistón probado, Wiseco optó por hacer un pequeño refinamiento en la forma y las holguras de la falda del pistón y volver a probar. Ryan profundizó en las complejidades del cambio sutil y afirmó: "Esto cae en nuestra vasta experiencia con las formas de los pistones y cómo interactúan con el cilindro en un motor en marcha. El cambio entre el primer diseño y el segundo fue un ajuste a la ovalidad de la parte. Pudimos mirar de cerca las marcas de contacto de la luz en la primera prueba y hacer un ajuste para eliminar este contacto en el segundo prototipo. Este cambio menor se probó con éxito en el primer intento". En términos de diseño de pistones, la ovalidad del pistón se refiere a su forma circunferencial a alturas específicas desde la parte superior del pistón hasta la parte inferior de la falda. Por lo tanto, los ajustes en la ovalidad del pistón afectan directamente qué tan bien se acopla con el diámetro interior del cilindro.

Después de que un nuevo pistón se somete a todas sus pruebas, Wiseco revisa su desempeño, se prepara para la fabricación y el lanzamiento al mercado. Wiseco establece altos estándares para el lanzamiento de un nuevo producto y compara el rendimiento de los nuevos pistones con estándares internos bien desarrollados. Una vez que se han cumplido todos los criterios, el pistón pasa a la producción.

Las empresas de ingeniería exitosas saben que el dinamómetro del motor y el rendimiento en el mundo real no siempre coinciden. Las pruebas de dinamómetro tampoco equivalen siempre a un producto exitoso, por lo que las pruebas del mundo real deben ser parte del programa de desarrollo. Wiseco aborda las pruebas del mundo real muy en serio y equipa a sus equipos y ciclistas patrocinados con nuevos pistones para probar. Dependiendo de la disciplina de conducción, los pistones de prueba pueden acumular entre 8 y 30 duras horas de funcionamiento antes de que los equipos continúen con sus agotadores programas de servicio para mantener sus motores en las mejores condiciones. Los pistones se operan en máquinas que compiten en numerosos tipos de carreras, incluidas carreras de motocross de nivel profesional en toda la costa oeste en pistas como Glen Helen. Los equipos de Supercross y Arenacross también han hecho funcionar activamente los pistones, incluido uno que competirá en AMA Supercross en 2023. Las pruebas en el campo no se limitan solo a las aplicaciones de carreras. Wiseco proporciona pistones para ciclistas todoterreno y deportivos duales seleccionados, algunos de los cuales todavía acumulan horas con sus pistones de prueba originales.

Al igual que con todos los pistones Wiseco, estos pistones KTM rediseñados se fabrican al 100 % en las instalaciones de fabricación de Wiseco en Ohio. Todos los pistones que Wiseco fabrica en sus instalaciones se someten a inspecciones durante el proceso y al final de la línea. Cada pistón se somete a numerosas operaciones de mecanizado para transformarlo desde la forja hasta la pieza acabada. A medida que se mecaniza el pistón, cada operador de máquina tiene un conjunto específico de controles que realiza para garantizar que el proceso de mecanizado progrese correctamente. Estas son sus inspecciones en proceso.

Las inspecciones de fin de línea se realizan cuando el pistón está completamente terminado y listo para enviarse. Antes de mover el pistón de su entorno de fabricación a su área de empaque, se completa una serie de exámenes en los pistones para verificar que todo en el proceso de mecanizado se haya completado correctamente.

Wiseco es único porque controla todos los aspectos de los procesos de diseño, forjado, mecanizado y recubrimiento de sus pistones. Esto les permite tener una supervisión completa de principio a fin y ofrece a sus clientes un nivel de calidad que muchos de sus competidores no pueden igualar.

El revestimiento de faldón ArmorGlide patentado de Wiseco reduce simultáneamente la fricción operativa y minimiza el desgaste.

Disponible para los últimos modelos KTM, Husqvarna y GASGAS de 350 y 450 cc de cuatro tiempos en relaciones de compresión estándar y aumentadas. Complete la lista de aplicaciones a continuación.

A medida que los OEM líderes continúen avanzando en sus diseños e impulsando la industria de los deportes motorizados, Wiseco continuará encontrando formas de mejorar esos diseños y poner el listón aún más alto. Profundizar en el diseño y desarrollo de los nuevos pistones de 350 y 450 cc de Wiseco para los modelos KTM, Gas Gas y Husqvarna ejemplifica cómo su equipo trabaja en conjunto para identificar, colaborar y ejecutar cada vez que encuentran una manera de mejorar un diseño, ya sea el suyo propio. o el diseño de un OEM. No hay duda de que el proceso de llevar un nuevo diseño de pistón al mercado es complicado y está plagado de desafíos técnicos. Sin embargo, cuando se ejecutan a la perfección, los productos resultantes cambian las reglas del juego.

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