ANÁLISIS, DISEÑO GENERATIVO Y FABRICACIÓN DE COMPONENTES DE USO FINAL MEDIANTE IMPRESIÓN 3D PARA APLICACIÓN EN UN MOTOR DE COMBUSTIÓN

Abstract

Se ha analizado el pistón del motor de combustión interna de un automóvil. Para ello se ha realizado un estudio de las condiciones de contorno y de los esfuerzos que sufre la pieza durante su funcionamiento con el objetivo de optimizar la geometría topológicamente. Empleando simulaciones FEM (Métodos de los Elementos Finitos) y técnicas de diseño generativo se han conseguido alcanzar dos geometrías optimizadas topológicamente para su fabricación mediante técnicas de impresión 3D metálica. La primera con unas condiciones similares a la pieza original y optimizada al 22%, y una segunda llevada al extremo optimizada al 62%, que con el objetivo de reforzar su estructura será fabricada en Titanio Grado 5 para obtener una optimización final del 40%.

The piston of an automobile’s internal combustion engine has been analysed. A study of its boundary conditions and the forces it suffers has been carried out in order to topologically optimize its geometry. Using FEM (Finite Elements Method), simulations, and generative design techniques, two topologically optimized geometries have been achieved, with the objective of manufacturing them using metal 3D printing technologies. The first one, with similar conditions to the original part has been optimized to 22%, while the second one, having been taken to its maximum efforts, has been optimized to achieve a 62% reduction of its mass. With the aim of reinforcing its structure, this last part will be manufactured in Grade 5 Titanium to obtain a final optimization of 40%.