30 de junio de 2020.- Los ingenieros de Martinrea llevaron a cabo un estudio exhaustivo de evaluación comparativa de los soportes del motor (también conocidos como bastidores delanteros del chasis) con diferentes geometrías y sistemas de materiales.
Al concluir sus análisis de referencia de cunas intensivas en acero, intensivas en aluminio e híbridas de acero / aluminio; utilizaron herramientas de optimización de calibre y grado de vanguardia para desarrollar una solución intensiva de acero que:
Resultó en una reducción del 15% en la masa de la base de referencia de perímetro completo seleccionada al tiempo que excedió los requisitos de rendimiento dentro del mismo espacio de empaque. Esto se logró mediante la optimización de calibre y grado de componentes seleccionados.
Limitó la prima de costo de la solución optimizada a un estimado de 11.3% sobre la línea de base, lo que resultó en un ahorro de aproximadamente $ 3.36 / kg, que es considerablemente menor que el costo de ahorrar masa usando ejecuciones intensivas de aluminio o híbridas.
Los fabricantes de equipos originales han estado buscando continuamente el aligeramiento de la estructura de la carrocería y el chasis de sus vehículos para mejorar el ahorro de combustible y el rendimiento del vehículo.
Han demostrado un notable éxito en el logro de sus objetivos al aprovechar la amplia selección de calidades avanzadas de acero de alta resistencia (AHSS) e implementar métodos disciplinados de optimización de geometría, calibre y diseño de calidades.
Un estudio reciente comisionado por el programa automotriz para el Instituto Americano del Hierro y el Acero (AISI) encontró que los grados AHSS reemplazaron las aplicaciones de acero de alta resistencia (HSS) y de alta resistencia de baja aleación (HSLA) en pistas de asientos, bisagras, estructura de soporte interior , montajes, suspensión y cierres.
Con esa idea, los ingenieros de Martinrea utilizaron un enfoque similar para rediseñar una base de producción actual y lograron una versión de la línea de base más ligera y fabricable con un aumento modesto en el costo total.
La presentación de Martinrea revisó ejemplos de los diversos diseños de cunas considerados en el estudio de evaluación comparativa. Las cunas se clasificaron por tamaño (pequeño, mediano y grande), así como por el sistema de materiales (acero, aluminio y acero / aluminio híbrido). Las observaciones del estudio incluyen:
Los posibles activadores de reducción de masa utilizados por diferentes fabricantes de equipos originales incluyeron diseños de abrazaderas en X, agujeros para aligerar y tubos.
Los tamaños y diseños de cunas están fuertemente influenciados por lo que están destinados a soportar, es decir:
Subsistemas de suspensión y dirección solamente
Subsistemas de suspensión, dirección y tren motriz
Todo lo anterior más el módulo condensador-radiador-ventilador (CRFM)
Las ejecuciones intensivas de aluminio se utilizaron principalmente para cunas grandes con un peso promedio de 16.8 kg.
El peso promedio de las cunas de acero grandes fue de 29,4 kg.
El peso promedio de las pequeñas cunas de acero fue similar al de las grandes cunas de aluminio.
Los pesos medios de la cuna de acero media y las cunas híbridas fueron similares.
Diseño optimizado de la base de la base del motor
El equipo de ingeniería seleccionó una gran base de producción intensiva de acero como base para su estudio de rediseño y optimización. La Figura (1) es una ilustración de la base de referencia que muestra los calibres y los grados de acero utilizados para los diferentes componentes de la base. Como se ve, todas las piezas se diseñaron predominantemente con calidades de acero de alta resistencia y baja aleación (HSLA).
Se consideraron una serie de medidas de aligeramiento incluyendo el reemplazo de la soldadura por solape con soldadura a tope, el reemplazo de los grados HSLA con 3rd Gen 1180 para componentes impulsados por resistencia, optimización de calibre, anillos en blanco a medida y travesaños frontales ligeros. El diseño final reflejó todas estas medidas como se muestra en la figura (2).
En conclusión, el equipo de Martinrea creó un concepto de diseño de cuna intensivo en acero que era un 15% más liviano con una prima de costo modesto en comparación con las ejecuciones intensivas de aluminio. El rendimiento estructural de la cuna optimizada excedió el del diseño de línea de base dentro de las mismas restricciones de empaque. El amplio espectro de grados AHSS junto con los principios de diseño de sonido y los métodos de optimización de vanguardia pueden ayudar a reducir el peso de la carrocería del automóvil y las estructuras del chasis hasta en un 25 por ciento.
Reportacero
