Investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) han desarrollado un conjunto de métodos y algoritmos innovadores que mejoran el rendimiento y la precisión del diseño de vehículos a través de optimización topológica, una técnica que se ha probado en el diseño de motocicletas de competición.
Esta técnica matemática, que permite distribuir los materiales de manera eficiente, ha sido aplicada por el momento al diseño de piezas de una motocicleta de competición para reducir su peso manteniendo el rendimiento, lo podría tener en el futuro “una gran repercusión en sectores como la automoción o la aeronáutica”.
Gracias a un filtro que trabaja directamente con el campo de densidades mediante algoritmos automáticos, los investigadores han conseguido fabricar piezas con una distribución de material óptima en función de las limitaciones planteadas, ya fueran estas de peso, de volumen o de esfuerzo que la pieza tenía que transmitir o soportar.
Los resultados de la investigación han sido publicados recientemente en la revista científica especializada Structural and Multidisciplinary Optimization, según destaca la universidad en una nota de prensa.
“La ventaja de utilizar la optimización topológica para el diseño de piezas es que obtienes de forma automática la forma óptima, en lugar de tener que aplicar diferentes iteraciones y cálculos”, señala uno de los autores del estudio, Abraham Vadillo Morillas, del Departamento de Ingeniería Mecánica de la UC3M.
Vadillo, que ha desarrollado su tesis doctoral en esta línea de trabajo, insiste en que este proceso tiene otras ventajas, como puede ser “el ahorro de costes directos e indirectos: un avión fabricado con una pieza más ligera que la original va a ser más ecológico y va a hacer un viaje más barato para el viajero”, apunta.
Aunque la validación experimental de estos avances se ha llevado a cabo con el objetivo de fabricar piezas de motocicletas, las aplicaciones de estos métodos son mucho más amplias, ya que muchos sectores pueden beneficiarse de la reducción de peso de sus componentes, así como de la mejora de su rigidez.
“Cualquier pieza sometida a cargas o vibraciones puede beneficiarse de estos avances: desde componentes de vehículos hasta elementos de maquinaria industrial, estructuras arquitectónicas, joyería o incluso moda”, añade otra de las investigadoras, Cristina Castejón, responsable del grupo de investigación MAQLAB.
La tesis doctoral desarrollada en esta línea de investigación ha sido la primera relacionada con el proyecto de la competición MotoStudent en la que participa la UC3M con sus estudiantes y con la asociación MOTO-MAQLAB-UC3M. El equipo ha empezado a trabajar también con métodos específicos para la impresión en 3D probados ya en piezas de motos de competición, además de la inclusión de la Inteligencia Artificial (IA) con el fin de avanzar hacia procesos de optimización aún más autónomos.
Esta línea de investigación arrancó hace más de diez años con el objetivo de apoyar a los estudiantes que participaban en esta competición.
Los desarrollos de la investigación son ya tangibles en los diferentes prototipos que han participado en varias ediciones de MotoStudent, quedando algunos de ellos están expuestos en la entrada del Edificio Torres Quevedo del Campus de Leganés.
