Optimización topológica y fabricación por manufactura aditiva de un brazo de suspensión Macpherson para un vehículo de combustión modificado para trabajar con motor eléctrico

Abstract

La suspensión de un vehículo busca transmitir las cargas generadas por la carretera de manera controlada a la carrocería. El brazo de control es un elemento de la suspensión que se encarga de mantener la alineación entre la rueda y la carrocería, evitando así que la rueda tenga movimientos irregulares. Las cargas que recibe la suspensión de un vehículo dependen directamente de la distribución de cargas del vehículo. Este estudio busca realizar la optimización topológica y la manufactura aditiva del brazo de control frontal de un vehículo Sedán de combustión que fue transformado para trabajar con motor eléctrico y que, por lo tanto, tuvo un cambio en la distribución de cargas. Para esto, se realizó un modelo de elementos finitos del sistema de suspensión MacPherson para encontrar las cargas transmitidas al brazo de control en dos condiciones de carga. Luego, fue analizado el brazo de control de manera aislada para hallar los esfuerzos y desplazamientos en cada caso. Los esfuerzos de ambos casos de carga fueron de 119 MPa y 19 MPa respectivamente. Luego, se realizó un modelo sobredimensionado del brazo de control para realizar la optimización topológica del mismo. Los materiales utilizados para este modelo fueron una matriz de nylon con refuerzo de fibra de vidrio. Los esfuerzos equivalentes en el nuevo modelo fueron de 38 MPa y 12 MPa. A partir de este diseño, se fabricó un prototipo de demostración mediante manufactura aditiva. El peso del prototipo final fue de 232 g, con lo que se logró una reducción de peso del 79% con respecto al modelo original.