TEMA 1: CONCEPCIÓN, DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA CARROCERÍA Tres áreas de tendencias de demanda en cuanto a definición conceptual se refiere: Zona europea Zona norteamericana Zona asiática Las fases generales del proyecto de un nuevo modelo de vehículo son: Fase de concepción Fase de diseño Creación de maquetas Construcción de prototipos Fase de pruebas Fase de fabricación FASE DE CONCEPCIÓN En esta fase se realizan los primeros bocetos a partir de dibujos a mano. De todos los bocetos realizados se elegirá el más acorde a las exigencias. Una vez seleccionado el boceto, se determinan las dimensiones que se les desee dar. Posteriormente se realiza un perfil de carrocería, y, por último se realiza el diseño exterior de la misma (dimensiones del vehículo, dimensiones del habitáculo de pasajeros, tamaño maletero, etc). Para el cálculo de las medidas exteriores se tiene en cuenta: Las exigencias aerodinámicas. La ergonomía de los asientos y concepción del maletero. La altura de la carrocería sobre el suelo. Posición y tamaño del depósito de combustible. Las necesidades de espacio de las ruedas. Tamaño y disposición de los paragolpes delantero y trasero. Tipo y emplazamiento de los órganos mecánicos (motor, radiador, cambio, suspensiones, etc) Para la fase de diseño de las formas interiores y exteriores deben de tenerse en cuenta: Las condiciones de visibilidad Funciones mecánicas Posibilidad de fabricación y facilidad de reparación Condiciones de seguridad FASE DE DISEÑO Una vez definido el vehículo se pasa a la fase de diseño, donde emplean medios altamente sofisticados como DAO (diseño asistido por ordenador), CAO (concepción asistida por ordenador), CFAO (concepción y fabricación asistida por ordenador) o CAE (Ingeniería asistida por ordenador). Programas característicos para esta fase son Autodesk, Catia, Pro Engineer, etc. Un buen diseño debe reunir las siguientes características: Resultar atractivo Que la transición a la fase de fabricación resulte lo mas fácil posible Debe garantizar una alta funcionalidad y una larga vida útil. Número de piezas mínimo y desglose sencillo. Tener alto número de piezas aprovechables para otros modelos. Utilizar el mayor número posible de piezas reciclables. Buena relación calidad/precio Cálculo de estructuras: A grandes rasgos, el cálculo de estructuras consiste en calcular la relación entre fuerza y desplazamiento para cada elemento componente de la estructura del vehículo. Por ello, la parte más importante de estos cálculos son los modelos matemáticos a través de un ordenador. Cálculo de la resistencia: una vez realizado el cálculo de estructuras, se procede al ensamblaje del conjunto de elementos, en el que se debe establecer el equilibrio de fuerzas en cada punto de unión. Cálculo del comportamiento ante las colisiones: en la actualidad, todos estos cálculos se realizan en medios virtuales (crash test virtuales) . en dichos test, se utilizan los modelos matemáticos del vehículo, dividiendo la estructura portante de la carrocería en elementos finitos, FEM (Finite Element Method), cada uno de los cuales tiene definido su comportamiento cuando se aplican determinadas fuerzas. El objetivo principal es ver como reacciona la estructura del vehículo, deformándose, durante un choque, al igual que visualizar el movimiento de los pasajeros, para asegurar la máxima exactitud de los resultados. FASE DE CREACIÓN DE MAQUETAS En esta fase básicamente se da “volumen” al dibujo. Es decir, se realizan maquetas primero a una escala pequeña (1:5) con escayola, arcilla, materiales sintéticos, etc, y posteriormente se realiza una maqueta a escala natural. FASE DE CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPOS Como su propio nombre indica, se hacen los prototipos del vehículo. Para ello hay que definir las matrices, los moldes y el utillaje necesario para su contrucción. Los primeros prototipos se montan a mano y las soldaduras se realizan manualmente., para así calibrar los ajustes de los robots que se vayan a utilizar posteriormente y a la vez permite corregir los posibles fallos que se puedan producir. En dicha fase se analizan en profundidad hasta los detalles más insignificantes, prestándose especial atención al control geométrico de la carrocería. FASE DE PRUEBAS En esta fase se realizan todo tipo de pruebas: Los motores se someten a ensayos acústicos y de vibraciones Los materiales se someten a ensayos de resistencia a fatiga en bancos hidráulicos. Pruebas de rigidez de la estructura. Pruebas climáticas (-40ºC a 180ºC) Resistencia a la corrosión introduciendo la estructura en cámaras húmedas, cálidas y salinas. Emisión de gases Ergonomía y confort FABRICACIÓN DEL VEHÍCULO Para la fabricación del vehículo se suelen diferenciar 4 áreas: Área de estampado: la estampación consiste en un proceso de conformado por el que se transforma una chapa plana en un cuerpo hueco adaptándola a la forma definida por una matriz, mediante la presión ejercida por una prensa (deformación plástica). La chapa sufre simultáneamente transformaciones por estirado y por recalcado, produciéndose variaciones en su espesor. Este proceso se puede realizar en frío o en caliente. Área de soldadura: La soldadura proporciona alta resistencia mecánica y buena transmisión de esfuerzos entre las distintas piezas estructurales. Las uniones atornilladas proporcionan una excelente reparabilidad de las piezas tras un siniestro. Se necesitan aproximadamente 5000 puntos de soldadura a lo largo de 120 a 200 metros de borde de chapa. Las soldaduras más empleadas son: soldadura MIG soldadura por puntos de resistencia soldadura láser soldadura láser-híbrida soldadura MIG-Brazing Soldadura láser-Brazing soldadura de latón, piezas pegadas, piezas remachadas el área de soldadura se divide en varias zonas: área de ensamblaje (puertas, capós, portones) área de unión de elementos de carrocería (plataforma, paneles laterales) área dedicada a la conformación y soldadura de la carrocería (plataforma, paneles laterales, techo) Área de acabado Área de pintura Área de ensamblaje: se completa la carrocería desnuda con todas las piezas necesarias. Se pueden distinguir tres niveles: Primer nivel: se desmontan las puertas de la carrocería para instalar en ellas todos sus componentes, y se montan las unidades de control, cables, elementos electrónicos y de insonorización. Después se monta el depósito de combustible, pedales y conductos de gasolina y frenos. Segundo nivel: se monta el equipamiento del habitáculo: revestimientos, salpicadero, parabrisas, asientos, etc. Tercer nivel: se montan el grupo propulsor y los ejes . Una vez completado el ensamblaje de la carrocería, el motor, las puertas y el resto de los elementos interiores y exteriores, se introducen los diferentes fluidos y se pone el motor en funcionamiento por primera vez. Una vez fabricado el vehículo, se le somete a un exhaustivo proceso de control: ajuste de luces, indicadores luminosos, sistemas de alerta, de seguridad, confort, etc. NUEVAS TÉCNICAS DE FABRICACIÓN Tailored Blank: permite conseguir componentes de una sola pieza de espesor variable, con un diseño complejo que combina aceros de varios espesores, recubrimientos y distinto grado de resistencia, lo cual redunda en unos mayores niveles de seguridad, reducción de peso y número de componentes, mayor precisión y menor tiempo de fabricación. Hay dos tipo de Tailored Blank: Tailored Welded Blanks (TWB) o formatos soldados, y Tailored Rolled Blanks (TRB), para la fabricación de pilares y puertas. Hidroconformación: proceso de conformación plástica en frío, que emplea un fluido hidráulico como medio para transmitir la energía. Perfilado: procedimiento de conformado en frío, en que se somete a una bobnina de chapa a una operación de doblado, pasándola consecutivamente por una serie de rodillos, que realizan un proceso de deformación contínua. Tecnología híbrida: consiste en fabricar un componente combinando dos materiales de distinta naturaleza, aprovechando las características que cada uno aporta. Generalmente se combina un metal con un plástico.
