Diseño de paneles metálicos estructurales para la automoción mediante impresión 3D

Abstract

El trabajo fin de grado que se presenta a continuación forma parte de una serie de documentos que describen la metodología de diseño, análisis estructural y fabricación mediante la utilización de la tecnología aditiva metálica de las diferentes partes de las que se compone un panel estructural insertado en las puertas de un automóvil. En este trabajo fin de grado se describen los pasos realizados para el diseño, análisis y fabricación de una puerta completa cuyo comportamiento es más favorable que las actuales y se presentan las conclusiones y resultados obtenidos después de su análisis. En primer lugar, se estudia la necesidad de incrementar la seguridad en los automóviles debido a los impactos laterales y cómo incrementar la seguridad mediante la utilización de un panel estructural incluido en la estructura de la puerta. Posteriormente, se describen las características principales del proceso de fabricación. En este apartado, se explican los conceptos básicos para la utilización y fabricación mediante la tecnología de sintetizado metálico SLS y SLM. Para realizar el diseño se partió de un modelo base de una puerta de automóvil, modificando su estructura interna para dar cabida a la colocación de un panel estructural que favorezca la seguridad y que no afectara al funcionamiento normal de la puerta y del vehículo. Una vez concluida la fase de diseño, se estudió mediante un software de elementos finitos, ANSYS, el comportamiento de una parte del panel estructural ante diferentes cargas y los resultados obtenidos se compararon con los resultados obtenidos al realizar la misma simulación con una parte de una puerta convencional.

The work presented below is part of a series of documents which describe the design methodology, structural analysis and manufacturing using the metal additive technology of the different parts of a structural panel which comprises inserted into the doors of a car. In this project are described the steps taken for the design, analysis and manufacture of a complete door whose behavior is more favorable than today doors and the conclusions and results after analysis are presented. In a first step, the need to increase security in automobiles is studied due to side impacts and how to increase security by using a structural panel included in the structure of the door. Later, the main features of the manufacturing process are described. In this section the basics of using and manufacturing are explained by sintering metal technology SLS and SLM. To make the design, started from a basic model of a car door, changing its internal structure to accommodate the placement of a structural panel which promotes safe and does not affect the normal operation of the door and the vehicle. Once the design phase is completed, are studied using a finite elements software, ANSYS, the behavior of a portion of the structural panel at different loads, and the results obtained were compared with the results obtained by performing the same simulation with a part of a conventional door.