ESTUDIO TÉCNICO-ECONÓMICO SOBRE LA FABRICACIÓN DE COMPONENTES INDUSTRIALES DE USO FINAL MEDIANTE LA APLICACIÓN DEL DISEÑO GENERATIVO Y LA IMPRESIÓN 3D

Abstract

El presente trabajo, analiza la viabilidad técnica y económica de la fabricación de componentes industriales de uso final mediante diseño generativo e impresión 3D. Para ello, se diseña y optimiza la araña de la motocicleta del equipo ISC Comillas, que participa en la competición universitaria MotoStudent Electric. El trabajo comienza con el diseño del componente mediante software CAD, considerando los requisitos funcionales y las restricciones impuestas por el reglamento de la competición. Posteriormente, se realiza un análisis estructural mediante el método de los elementos finitos para evaluar el comportamiento mecánico del diseño inicial. A partir de estos resultados, se realizan iteraciones de diseño generativo para optimizar la distribución del material y reducir la masa del componente sin comprometer su resistencia. Finalmente, se consigue una reducción de masa del 85%, con un coeficiente de seguridad de 5. Una vez obtenida la geometría optimizada, se refina el diseño para su fabricación y se comparan las alternativas FDM, SLA, SLS y DMLS desde el punto de vista técnico y económico. Asimismo, se lleva a cabo un análisis de la viabilidad de la fabricación aditiva frente a los procesos tradicionales. En resumen, el uso del diseño generativo y fabricación aditiva representa un avance en el desarrollo de componentes de uso final, al permitir diseños más ligeros, eficientes y optimizados, especialmente en aplicaciones de baja producción y elevada complejidad geométrica.

This paper analyses the technical and economic feasibility of manufacturing end-use industrial components using generative design and 3D printing. To this end, the Fairing stay for the ISC Comillas team’s motorbike – which is competing in the MotoStudent Electric university competition – is designed and optimised. The study begins with the design of the component using CAD software, taking into account the functional requirements and the constraints imposed by the competition regulations. Subsequently, a structural analysis is carried out using the finite element method to evaluate the mechanical behaviour of the initial design. Based on these results, generative design iterations are performed to optimise material distribution and reduce the component’s mass without compromising its strength. Finally, a mass reduction of 85% is achieved, with a safety factor of 5. Once the optimised geometry has been obtained, the design is refined for manufacturing, and the FDM, SLA, SLS and DMLS alternatives are compared from both a technical and economic perspective. Furthermore, an analysis is carried out to assess the feasibility of additive manufacturing compared to traditional processes. In summary, the use of generative design and additive manufacturing represents a step forward in the development of end-use components, as it enables lighter, more efficient and optimised designs, particularly in low-volume production and applications involving high geometric complexity.