ANÁLISIS, DISEÑO GENERATIVO Y FABRICACIÓN DE COMPONENTES DE USOFINAL MEDIANTE IMPRESIÓN 3D PARA APLICACIÓN EN UNA BICICLETA

Abstract

El presente Trabajo de Fin de Grado tiene como objetivo principal el escaneado, rediseño mediante optimización topológica e impresión 3D de la bieleta de una bicicleta de montaña. Se busca evaluar el beneficio económico derivado del rediseño, sin perder de vista las ventajas mecánicas que aporta la reducción de masa en componentes estructurales. El desarrollo del proyecto se ha basado en un proceso iterativo que ha combinado herramientas de diseño asistido por ordenador, como Solid Edge, con cálculos de cargas reales soportadas por la bieleta. Este análisis previo ha permitido realizar una optimización que respeta las propiedades mecánicas esenciales, garantizando su funcionalidad y resistencia. Como resultado, se ha obtenido una bieleta optimizada con una reducción de masa del 51 % respecto al modelo original, manteniendo su capacidad estructural. Las tecnologías de impresión 3D empleadas han hecho posible fabricar el prototipo y llevar a cabo un análisis detallado de costes, comparando impresión FDM y SLA. Este estudio ha permitido determinar que, mientras en FDM el ahorro económico es mínimo debido al peso de los costes fijos, en SLA se logra una reducción significativa tanto en consumo de material como en coste total, lo que evidencia la importancia de seleccionar la tecnología de fabricación más adecuada para maximizar los beneficios de la optimización topológica.

The main objective of this Final Degree Project is the scanning, redesign through topological optimization, and 3D printing of the linkage of a mountain bike. The aim is to evaluate the economic benefit derived from the redesign, while also considering the mechanical advantages provided by mass reduction in structural components. The development of the project has been based on an iterative process combining computer-aided design tools, such as Solid Edge, with calculations of the real loads supported by the linkage. This preliminary analysis has enabled an optimization that preserves the essential mechanical properties, ensuring its functionality and strength. As a result, an optimized linkage has been obtained with a 51% mass reduction compared to the original model, while maintaining its structural capacity. The 3D printing technologies employed have made it possible to manufacture the prototype and carry out a detailed cost analysis, comparing FDM and SLA printing. This study has determined that, while in FDM the economic savings are minimal due to the weight of fixed costs, in SLA there is a significant reduction in both material consumption and total cost, highlighting the importance of selecting the most suitable manufacturing technology to maximize the benefits of topological optimization.