Shape optimization of a control arm for additive manufacturing with fiber reinforcement (2019)
El sistema de suspensión de un vehículo absorbe energía para mejorar las condiciones de conducción en terrenos irregulares, también apoya su carrocería y la protege contra daños. Algunos de los componentes que permiten el correcto funcionamiento del sistema son los brazos o tijeras de la suspensión. Este estudio tiene como objetivo determinar la distribución de tensiones de un brazo de la suspensión trasera de un vehículo tipo buggy, para realizar una optimización topológica de la pieza para ser producida por manufactura aditiva con refuerzo de fibra. Los procedimientos de optimización se complementan con la manufactura aditiva para crear piezas funcionales, reduciendo la cantidad de material utilizado. La geometría de la suspensión se modeló para encontrar las cargas aplicadas en el brazo a través de un análisis cinético. Como resultado, las cargas se obtuvieron en función del tiempo. De estos valores, se seleccionaron dos tiempos críticos para realizar los análisis. Las tensiones máximas de von Mises se evaluaron como 22 MPa y 20 MPa para cada tiempo, que son valores bajos considerando la resistencia del acero, el material actual de la pieza. Luego, se llevó a cabo la optimización del brazo de suspensión. Los nuevos materiales seleccionados fueron nylon con refuerzo de fibra de vidrio. La tensión máxima de von Mises para el modelo optimizado fue de 2.7 MPa. Finalmente, la pieza optimizada fue fabricada mediante manufactura aditiva y probada con éxito en el carro tipo buggy. El peso del prototipo final fue de 216 g, que es casi un 75% menos que la parte de acero. *