APLICACIÓN DEL DISEÑO LIGERO GENERATIVO PARA LA REDUCCIÓN DE LA HUELLA ECOLÓGICA Y EL INCREMENTO DE LA EFICIENCIA DE COMPONENTES DE APLICACIÓN INDUSTRIAL

Abstract

En el presente proyecto se explora el impacto que tiene en la huella de carbono la aplicación del diseño generativo en una biela de acero AISI 4340. El estudio parte de una biela escaneada en 3D que es procesada mediante herramientas de ingeniería inversa para obtener un modelo en CAD. Se realiza un análisis de elementos finitos (FEA) del modelo para evaluar el comportamiento bajo carga y se realiza posteriormente una optimización topológica (OT) del modelo. Se valida su comportamiento bajo carga y se fabrica un prototipo para validación de montaje con tecnología de polvo. También se analizan otras tecnologías para después analizar la reducción de masa y el impacto en la huella de carbono de los distintos métodos de fabricación para el modelo, así como el coste de los componentes por diferentes tecnologías. Se obtiene un modelo optimizado con una reducción de masa del 22,3%, y se concluye que la fabricación aditiva metálica para el componente estudiado es de gran interés en cuanto a sostenibilidad y costes en aplicaciones específicas como la fabricación de componentes para vehículos de alto rendimiento, también conocidos como hypercars, donde priman el diseño optimizado y la innovación.

This project explores the impact on the carbon footprint of the application of generative design in an AISI 4340 steel connecting rod. First, a 3D scanning process is applied to a connecting rod that is processed using reverse engineering tools to obtain a CAD model. A finite element analysis (FEA) of the model is made in order to evaluate the behaviour under load. After that, a topological optimisation (TO) of the model is performed. The behaviour of the part under load is validated and a prototype is manufactured for assembly validation with powder technology. Other technologies are also explored to then analyse the mass reduction and carbon footprint impact of the different manufacturing methods for the models, as well as the cost of the components for different technologies. An optimised model with a mass reduction of 22.3% is obtained, and it is concluded that metal additive manufacturing for the connecting rod is of great interest in terms of sustainability and costs in specific applications such as the manufacture of components for high-performance vehicles, also known as hypercars, where optimised design and innovation are crucial.