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Ingeniería mecánica especialidad en diseño y fabricación

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1. Índice Páginas Contenido 3 1. Índice

4 2. Introducción y objetivos 5 3. Antecedentes 6 4. Desarrollo. Historia 7 4.1 Definición 8 4.2 Parámetros adicionales sobre la horquilla 9 4.3 Reacciones

10-16 4.4 Estudio nº 1. Horquilla para bicicleta de paseo 17-18 4.4.1 Fabricación de la horquilla de acero 19-21 4.4.2 Hoja de procesos 22-27 4.4.3 Material de fabricación 28 4.4.4 Protección frente a la corrosión 29-34 4.5 Estudio nº 2. Horquilla para bicicleta de montaña 35-37 4.6 Estudio nº 3. Horquilla para bicicleta de competición 38 5. Conclusiones y resultados 39 6. Fuentes documentales. Bibliografía 40 Agradecimientos

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2. Introducción y

objetivos

El presente trabajo tiene por objeto la elaboración de un breve estudio acerca de: -La selección del proceso de fabricación de una horquilla rígida de bicicleta de paseo de acero. -La selección del material con el que se fabricaría una horquilla rígida de bicicleta en los siguientes casos: .En una bicicleta de paseo (en la que será más importante minimizar el peso) .En una bicicleta de montaña (en la que nos importará la ligereza y el precio) .En una bicicleta de competición (en la que lo más importante será el peso, sin tener en cuenta el precio). Se buscará obtener un material adecuado para cada caso y un proceso de fabricación correcto para la fabricación de la horquilla rígida de la bicicleta de paseo.

Bicicletas plegables en la primera guerra mundial

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3. Antecedentes (definición)

La bicicleta, es un vehículo de transporte de propulsión humana cuyo objetivo es el de transportar a su conductor. El objeto de este trabajo se limitará a la selección de material de tres casos de horquilla rígida de una bicicleta: de paseo, de montaña y de competición y a la fabricación de una de ellas. Nos centraremos en el tren delantero de la ilustración a estudio sin tener en cuenta las horquillas con suspensión. Nuestro caso será el de la estructura o horquilla rígida. Por tanto dispondremos de unas premisas que seleccionaremos y obtendremos el resultado que mejor se adecue a nuestras condiciones.

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4. Desarrollo. Historia

Se descubrieron en el antiguo Egipto artefactos rudimentarios compuestos por dos ruedas unidas por una barra y en China algo similar pero fabricado con ruedas de bambú. La creencia de la existencia del primer artilugio como tal en la historia se data en 1490 aproximadamente, en la obra Codex Atlanticus de Leonardo Da Vinci en la que se bosquejaba una bicicleta impulsada por cadena mediante pedales como las actuales, pero nunca se llegó a materializar. En un comienzo en 1791 (El conde francés Mede de Sivrac inventa el celerífero) los artefactos que desembocaron en las bicicletas de hoy en día carecían de pedales, siendo similar a su uso como patinetes o del estilo. El usuario hacía fuerza contra el suelo y se dejaba ‘rodar’ por el artefacto. (En la ilustración vemos el velocípedo de Kart Von Drais en 1818 similar al celerífero inicial). Poco a poco se fueron ideando sistemas para dar pedal al aparato, vemos en 1830 otro velocípedo que mediante un mecanismo biela-manivela consigue movimiento circular en la rueda trasera que impulsa al artefacto. En 1860 se pasa a poner pedales a la rueda delantera (típico en los triciclos actuales de los niños). Observamos en la ilustración de 1870 la bicicleta típica con la rueda delantera enorme y pedales en la misma rueda que todos hemos visto alguna vez. Entrados ya en 1885 se empieza a fabricar la bicicleta como la conocemos hoy en día con transmisión por cadena mejorando aspectos distintos a lo largo de los años como peso, ergonomía, relación de marchas, estética hasta llegar a nuestros días en los que estas características se intentan si cabe mejorar aún más.

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4.1Horquilla. Definición La horquilla es una pieza frontal de la bicicleta formada por el tubo de dirección y unos brazos que sujetan el buje de la rueda delantera. El tubo de dirección de la horquilla sostiene la potencia (que a su vez sujeta el manillar) al tubo frontal del cuadro o pipa. El tubo de dirección se coloca en la pipa mediante un conjunto de rodamientos, denominado dirección (headset), que permite la articulación de giro de la rueda directriz. Wikipedia

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4.2 Algunos parámetros interesantes de

la dirección Ángulo de la dirección Está entre la pipa de dirección con la horizontal. Uno de los más comunes es de 73 grados, veremos que cuanto más se aproxima a los 90 grados (horquilla más vertical), aumenta la agilidad de la dirección, será más ‘nerviosa’. Si reducimos los 73 grados, más fácil será de conducir ya que tenderá a enderezarse sola.

Avance de la horquilla o flecha Es la distancia que hay entre el eje de la pipa de la dirección y el eje de giro de la rueda delantera. Una medida habitual son 4 cm. Cuanto mayor es esta medida, más capacidad de absorción de baches tiene. La forma en que la rueda delantera tenga distribuidos los radios y el perfil de la llanta, influyen en esto también.

Avance de la dirección ‘Es la distancia horizontal que forma la curvatura del final de la horquilla con la vertical del ángulo de dirección’. Esta curvatura aporta la cualidad a la bicicleta de "autodireccionarse". Cuando mayor sea, más facilidad tendrá la bicicleta de mantener la línea recta a alta velocidad. Pero se mostrará lenta en los cambios rápidos de dirección.

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4.3 Reacciones.

Vemos que la fuerza más importante a la que va a estar sometida nuestra horquilla debido al peso del conductor y a la reacción que hace la carretera será de flexión, tenderá a querer doblarse en dirección al cuadro. Además será el elemento más solicitado a esfuerzo de toda la bicicleta en lo que a estructura se refiere, puesto que es la estructura en la que se apoya todo el peso en la parte delantera sin formar triángulos como el cuadro para ganar estabilidad. Es por tanto un elemento clave a la hora de fabricar una bicicleta.

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4.4 Estudio nº 1. Horquilla para

bicicleta de paseo

El objetivo principal de este estudio es el de minimizar su coste para crear una bicicleta asequible al público pero que sea duradera y tenga una resistencia a la flexión determinada. Utilizaremos el programa CES para determinar que material nos hace falta mediante gráficas demostrativas que nos lo ilustren. Una vez en el mundo de los materiales del programa, nos interesa que nuestra horquilla aguante una resistencia a flexión determinada por lo que buscamos en el Ashby cual es nuestra ecuación de índice de material para maximizar el numerador y minimizar el denominador. Nuestra fórmula es la de la resistencia a una flexión determinada: En el numerador por tanto definimos la variable que queremos maximizar, que es la resistencia a flexión, cuanto más fuerte mejor. En el denominador definimos la variable a minimizar, en este caso la densidad (peso) por defecto en la ecuación, lo graficaremos a continuación pero no nos interesa el peso en este momento, ya que no es un requisito de nuestro ejercicio. El factor de forma no lo tenemos en cuenta ya que iría en el numerador disminuyendo nuestra tensión máxima a soportar ya que podrá ser igual o inferior a uno, en función de las dimensiones de la sección del tubo de la horquilla, nos daría un número determinado. Adoptamos pues el factor de forma

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1, maximizando así el esfuerzo soportado, quedando nuestro resultado del lado de la seguridad. Factor de forma La pendiente en la gráfica de nuestra ecuación de índice de material por resolución logarítmica será 3/2=1,5. La situamos en nuestra gráfica obteniendo los valores más altos (por encima de la línea) y obtenemos los siguientes resultados: Como podemos observar, el gráfico no es muy representativo, ya que esta restricción la pasan varios materiales: espumas, madera, algún plástico, aleaciones de aluminio y magnesio, titanio y aceros. A nadie se le ocurriría hacer una bicicleta de espuma, pero al tener tan poca densidad y tanta deformación pasa la primera restricción. También pasan Nylon, poliamidas…. Etc. Buscaremos otro gráfico.

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Plywood

Un gráfico más claro sería comparando en el eje de las ordenadas el límite elástico y en el eje de las abscisas el producto precio*densidad, pendiente de la gráfica 1,5: Vemos en este caso como el acero ya destaca sobre los demás materiales siendo el rey, no conformes aún verificaremos con un gráfico más.

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Concrete

Low alloy steelHigh carbon steel

Medium carbon steel


Cast iron, gray

Low carbon steel

Nos interesa pues el coste ante todo. Una bicicleta de paseo ha de ser barata pues su comprador no le exige altas prestaciones ni peso súper reducido, nada por el estilo, simplemente disfrutar de un paseo, más o menos despacio, más o menos pesado, pero que no se haya gastado mucho dinero en ello. Por tanto en el denominador introducimos la variable a minimizar, quedando la ecuación de nuestro índice de material: A continuación la gráfica de la resistencia a flexión frente al coste nos indica un claro grupo ganador:

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Low alloy steel

High carbon steel

Low carbon steel


Cast iron, gray

El gran competidor con estas restricciones es el grupo de los aceros, alguno incluso más barato que la madera. La madera la descartamos por no pasar por encima de la recta con pendiente 1,5 sacada de la ecuación de índice de material (aunque hay empresas que se dedican a fabricar sus bicicletas en madera como: http://www.cyclowood.com), el acero es más fiable en lo que a soportar esfuerzos se refiere y el precio es muy reducido. Elegimos pues el acero como material para nuestra horquilla.

Bicicleta en madera Cyclowood

Una vez elegido el grupo de los aceros, deberemos elegir que clase de acero elegimos, y por qué. Establecemos una restricción de tenacidad a rotura superior a 15MPa*m1/2 frente a precio y densidad.

Vemos que el gráfico tenacidad a fractura frente a densidad*precio no nos ayuda mucho en este caso para a seleccionar la clase de acero ya que lo superan casi todos por no decir todos y el mejor sería un acero de baja aleación. En el siguiente gráfico veremos que no es así.

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Cada gráfico posterior, llevará alguna restricción del ya calculado anteriormente para no descartar un material dos veces y llevar el doble de trabajo. Queda definida la restricción de 15MPa*m1/2. Vayamos entonces por el aspecto de fabricación que nos interesa, la ductilidad (elongation) frente al coste, ya que el proceso de fabricación implicará doblado de tubos. A continuación graficaremos deformación frente a precio:

Vemos que el mejor para esta aplicación es el acero de bajo contenido en carbono. Es el más dúctil, y el precio no varía mucho con respecto a los otros aceros. Elegiremos entonces el acero de bajo contenido en carbono que además posee facilidad de soldado y maquinabilidad.

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Después de buscar información, elegimos 3 posibles aceros de bajo contenido en carbono interesantes de entre otros muchos: el 1040, el 1540 y el 4130, todos ellos ferrito-perlíticos. Establecimos que necesitábamos un acero de bajo contenido en carbono para que tuviera buena maquinabilidad, en estos casos todos con un 0,3-0,4% en carbono (los dos últimos números en la designación AISI designan el porcentaje en carbono), y de entre los tres se diferencian por su composición en lo siguiente: El acero 1040 es el más barato y se encuentra sin alear, el problema sería su resistencia a la corrosión (baja) por este mismo motivo El acero 1540 vendría aleado con Manganeso, lo que le proporciona más maquinibilidad que el 1040 pero sigue teniendo el problema de la corrosión El acero 4130 sería un acero aleado con Cromo y Molibdeno (Cr-Mo, Ni-Mo, Ni-Cr-Mo), el 4 inicial indica esa aleación, el 1 siguiente indica el porcentaje aproximado del elemento predominante en la aleación en este caso que contiene un 0,5-1,1% de Cr, 0,12-0,30% de Mo. El 30 indica un contenido en carbono máximo del 0,3%. Este acero es más resistente a la corrosión pero es más caro. En base a que vamos a tener que trabajar el acero doblándolo y que buscamos el menor precio, el acero elegido para nuestra horquilla de la bicicleta de paseo será el acero 1540 aleado con Manganeso. El acero 1540 es fundamentalmente ferrito-perlítico y nos interesa que gane tenacidad, con lo que posterior al doblado y soldado (proceso de fabricación) se le aplicará un bonificado (temple más un posterior revenido). El temple (enfriamiento rápido del acero hasta temperatura ambiente) se dará con el fin de conseguir acritud en el material y ganar resistencia, pero este proceso tiende a transformar la estructura del acero a martensita, acicular, que hace frágil al acero. Para solucionar este problema se le dará un posterior revenido. Este tratamiento descompone la fase metaestable originada en el temple mediante calentamiento mejorando así la tenacidad del material. El proceso sería el siguiente: Temple Esta es la estructura que provoca el temple, huímos de ella, ya que las estructura acicular,‘agujas’ tienden a crear concentración de tensiones y a fracturar nuestro material.

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4.4.1 Fabricación Utilizaremos para fabricar la horquilla rígida de acero tubos soldados de acero 1540 aleado con Manganeso. Los tubos vendrán prefabricados, la empresa que los suministra habrá obtenido el acero en bobinas como las siguientes:

La posterior fase habrá sido la cortadura de la bobina en ‘tiras’:

Después entrará en la máquina de tubo que doblará las tiras anteriormente cortadas dándole forma circular para más adelante soldarlas.

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En la siguientes fotos podemos apreciar la soldadura de los tubos por inducción (aplicando corriente eléctrica) y el desbastado de las rebabas sobrantes. Almacenarán los tubos para su distribución comercial, en nuestro caso para recibirlos nosotros. (Se que no es objeto de estudio la obtención de los tubos pero me pareció interesante para ampliar la información del trabajo). Posteriormente fabricaremos nuestra horquilla físicamente (hoja de procesos).

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4.4.3 Material de fabricación Emplearemos una curvadora de tubos y perfiles MC400 de Nargesa para doblar los tubos, una troqueladora Atom s108 para troquelar la pletina a la que se unirá el buje e irá soldada en la parte inferior de los tubos laterales de la horquilla. Usaremos una dobladora Dismak ftx 305 para doblarla, una máquina de soldar MIG Berlan BMIG140 y para esmerilar un esmeril Bosch Gbg 6 professional. Para el proceso de soldado de las pletinas inferiores a los tubos laterales y los tubos laterales al tubo de dirección diseñaremos un prototipo de apoyo de enganche rápido (SMED). Será el siguiente: El prototipo pues será la base oscura más los elementos coloreados en rojo, azul, negro, verde y fucsia. Los elementos verdes serán móviles sobre el eje perpendicular a la base como una bisagra, de modo que la L permitirá girarse para quitar el taco azul superior e introducir cada tubo lateral de la horquilla en su posición. Del mismo modo al retroceder sobre su giro a la posición que se muestra en la ilustración prohibirá el movimiento vertical al tubo lateral quedando fijado. Este sistema está basado en el SMED para disminuir al máximo los tiempos de improductividad debidos a colocación de instrumentos, piezas, aprietes de tornillos innecesarios, etc. A continuación explicaremos el proceso de colocado de los tubos laterales y de dirección junto con las pletinas y su orden.

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Colocación de los tubos laterales, tubo de dirección y pletinas: 1.-La parte roja del prototipo encarará el tubo de dirección mediante gravedad y lo dejará concéntrico al tubo interior rojo; 2.-El taco rojo grande será un elemento que no está fijado a la base, con lo que se podrá colocar el tubo de dirección enfundado en el tubo rojo y acto seguido colocar el taco a ‘presión’ contra el tubo de dirección para que no se mueva como se muestra en la ilustración. 3.-Se girarán las piezas verdes para sacar los tacos superiores azules. Se colocarán los tubos laterales en los tacos azules y negros. 4.-Se colocarán los tacos superiores azules y el elemento móvil verde girará sobre su eje hasta su posición final (tal cual están en la ilustración) para impedir el desplazamiento vertical del taco azul en su conjunto. 5.-Los tacos rosas tendrán un sistema tipo sargento para amarrar la pletina de manera que coincida con el tubo lateral. Se soldarán pletinas con tubos laterales primero y estos después de estar ya soldados se soldarán con el tubo de dirección. (Véase que con este útil, la parte inferior queda a cara no vista. Una vez soldada la parte superior se puede desmontar todo y soldar el resto agarrando la horquilla con un sargento como un todo)

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Nuestra plegadora es capaz de dar más de 50 toneladas. Probamos con una tonelada simulando si doblaría nuestra pletina inferior: Con iso-superficies vemos que partes de la pletina pasan del límite elástico: Vemos que con 10000N de peso (1 tonelada) el material pasa de su límite elástico (zona coloreada de la pletina), con lo que llega a su límite plástico, cede y se dobla. Nuestra Plegadora Dismak ftx 305 es más que capaz.

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Aplicamos una tonelada a 225 mm del tubo para doblarlo= 5000Nx0,225m=1125N*m: Por iso-superficies vemos que supera el límite plástico toda la zona coloreada:

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Tenemos un par de 1125N*m aplicado. Nuestra máquina a 7rpm(*2Pi/60)= 0,733rad/s. La potencia que hace falta será P=M*velocidad angular= 1125*0,733=824,625W= 0,825KW. Nuestra máquina da 1,1KW, más que suficiente, elegimos pues para el doblado de nuestros tubos la dobladora Nargesa MC400.

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Nuestra dobladora de perfiles y tubos puede doblar un máximo de espesor de pared de: Nuestros tubos son de: 1,5mm de espesor, con lo que nuestra MC 400 para doblar nuestros tubos sirve perfectamente.

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4.4.4Protección frente a

la corrosión Por último y no menos importante se aplicará como protección frente a la corrosión pintura una vez acabado el proceso de fabricación y tratado térmico: Primero una imprimación antioxidante ( como por ejemplo alguna a base de pigmentos inox 316 L «calidad marina») protegiendo de intemperie, sol y abrasión. Sobre esta capa aplicaremos una capa de color a elegir más un lacado final que dejará un acabado brillante o mate estético final bueno, bonito y resistente a la corrosión y a los elementos atmosféricos por unos cuantos años. En la hoja de procesos se expondrán las fases para fabricación de la horquilla del modo que lo hacen las bicicletas bTwin de Dechatlon.

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4.5 Estudio nº 2.Horquilla

para bicicleta de montaña El objetivo es minimizar su peso frente a una resistencia a la flexión determinada, importando más el peso que el precio ya que es el factor decisivo a la hora de emplear menos trabajo al ir por montaña, terrenos difíciles, subidas, etc. Aún así, buscaremos que no sea muy caro para que un usuario medio pueda tener acceso a ella. Exigiremos también una tenacidad a la rotura superior a 15 Mpa*m1/2. Nos apoyaremos en el CES para corroborar nuestros resultados. Como hemos dicho antes nos interesa la actitud del material frente a una resistencia a flexión determinada.

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Medium carbon steelTitanium alloys

Aluminum alloys

Magnesium alloys

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Rigid Polymer Foam (HD)

Wood, typical along grain

Nuestra ecuación vuelve a ser: La pendiente por resolución por operaciones logarítmicas será 3/2=1,5. La gráfica es por tanto similar a la del primer ejercicio que hicimos arriba: El resultado no es revelador, graficaremos otros datos para averiguar que material elegir.

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Graficaremos ahora la tenacidad a la fractura frente a la densidad con un límite superior a 15MPa*m1/2 . El resultado obtenido es: Vemos que los menos densos y que superan la tenacidad mínima son: la fibra de carbono, aleaciones de magnesio, fibra de vidrio, aleaciones de aluminio y titanio, siendo las aleaciones posteriores de zinc y acero más pesadas por lo que quedan descartadas al ser el peso un factor fundamental en nuestro 2º estudio.

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Density (kg/m^3)100 1000 10000

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Zinc alloys

Titanium alloysAluminum alloys


CFRP, epoxy matrix (isotropic) GFRP, epoxy matrix (isotropic)

Graficamos ahora con la pendiente 1,5 la tenacidad a fractura frente al peso (densidad): Descartado el acero por ser pesado, el aluminio es un competidor bastante bueno y aun mejor sería la fibra de carbono puesto que pesa menos. Vamos a asegurarnos comparando el precio de los materiales para decantarnos por el ganador ya que nos interesa no gastar demasiado en nuestra horquilla.

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Con el nivel dos del CES el resultado es: Vemos que el ganador es el aluminio endurecido por envejecimiento forjado (age-hardening wrought Al-alloys), por ser el más barato que supera todas las condiciones impuestas y que además siendo ligero. Aleaciones de magnesio, titanio y fibra de carbono quedan fuera únicamente por precio o peso, pues si este no importara serían las elegidas como mostraremos en el ejercicio 3, caso de la competición. El aluminio, presenta gran flexibilidad y mucha dificultad para oxidarse. Buscando información de materiales empleados para fabricar bicicletas encontramos el que elegiremos: aluminio 6061 T6 : el 6 inicial denota aleación para forja base Al-Mg-Si endurecible por envejecimiento; esta aleación tiene también formabilidad, soldabilidad, maquinabilidad (los tubos se fabricarán por extrusión, se doblarán y después se soldarán) y resistencia a la corrosión ( formación de alúmina espontáneamente). Presenta la siguiente composición: • 0.40/0.80% de Silicio • 0.7% máximo de Hierro • 0.15/0.40% de Cobre • 0.8/1.2% de Magnesio • 0.04/0.35% de Cromo • 0.25 máximo de Zinc • 0.015 máximo de Titanio

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Los últimos números de la designación del aluminio no los analizamos puesto que la norma no específica que un número o serie de números tengan una composición específica, es más complicado. El T6 significa el tratamiento térmico que se le ha realizado al aluminio: Solución tratada térmicamente y envejecida artificialmente. Son designados de esta forma los productos que después de un proceso de conformado a alta temperatura (moldeo o extrusión) no son endurecidos en frío sino que sufren un envejecimiento artificial (elevando la temperatura por encima de lo normal, adquiriendo las características finales en menor tiempo y con mejor resultado). Esta aleación se suele emplear también para la fabricación de cuadros de bicicleta, además de horquillas (aunque se recurra mucho a las horquillas con suspensión). Este aluminio posee una resistencia máxima a la tracción de 290 MPa y un límite elástico de 241 MPa. En esta horquilla, el tubo de dirección será del acero que elegimos en el primer ejercicio, de bajo contenido en carbono, ya que está sometido a exigencias de mayor responsabilidad, el resto de la horquilla será en este aluminio (tubos laterales). Habría que tener en cuenta el posible par galvánico que se podría formar entre acero y aluminio que daría lugar a corrosión entre los materiales, así que habría que aislar los dos materiales entre si mediante algún material como nylon o similar que impidiese el contacto entre ellos. El tratamiento térmico ilustrado que se le dará al aluminio será similar al siguiente: El aluminio se templa y se le da el envejecido artificial subiendo la temperatura como dijimos antes para que aparezcan precipitados internamente los elementos con los que se ha aleado, en nuestro caso el Magnesio y el Silicio. Estos precipitados son más que microscópicos, tanto que solo son visibles por microscopía electrónica y al ser estructuras esféricas y no aciculares (con forma de aguja) y en un número muy elevado (su tamaño es muy pequeño y puede haber muchas más ‘esferas por unidad de volumen’) crean interferencias entre las posibles dislocaciones que se creen en el material (la forma esférica es buena frente a las dislocaciones), estas dislocaciones son las que intentan ‘desgarrar’ el material cuando se está fracturando, con lo que con este tratamiento aumentamos la tenacidad a fractura del aluminio en mucha medida. Este tratamiento es típico de los duraluminios.

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4.6 Estudio nº3.Horquilla

para bicicleta de

competición

El objetivo en la competición (ciclismo por carretera) es minimizar su peso frente a una rigidez determinada reparar en gastos. Como mínimo, ha de tener una tenacidad a la fractura superior a 15 Mpa*m1/2. Podríamos optar por el titanio, con características similares al acero pero mucho menor peso y casi el doble de precio que una de aluminio, pero en lo que a ligereza se refiere en comparación con su rigidez y tenacidad, el ganador es la fibra de carbono. Al encontrarnos en un entorno de competición no reparamos en gastos (de 5 a 10 veces más caro que el acero). Llegaremos a alcanzar pesos de 350g en horquillas. A continuación graficaremos como obtenemos los resultados.

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Density (kg/m^3)100 1000 10000

Fra

ctu

re t

ou

gh

ne

ss (

MP

a.m

^0

.5)

0.01

0.1

1

10

100

Low alloy steel

Medium carbon steelZinc alloys

Titanium alloys

Aluminum alloys


Magnesium alloys


Las gráficas nos quedan como en el ejercicio anterior (estudio 2) de la bicicleta de montaña, tenacidad a la fractura frente a densidad:

Con una tenacidad a la fractura superior a 15MPa*m1/2 nos quedan algunas fibras de carbono, de vidrio, aleaciones de magnesio, aluminio, zinc y titanio junto a los aceros.

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Density (kg/m^3)100 1000 10000

Fra

ctu

re t

ou

gh

ne

ss (

MP

a.m

^0

.5)

0.01

0.1

1

10

100


Zinc alloys

Titanium alloysAluminum alloys


CFRP, epoxy matrix (isotropic) GFRP, epoxy matrix (isotropic)

En cuanto al peso se refiere, tenacidad a la fractura frente a densidad con pendiente 1,5:

El ganador claro esta vez es el CFRP (carbon fiber reinforced polymer), la fibra de carbono, y como en la competición el precio no es un problema la elegiremos como nuestro material para este supuesto. Rodrigo nos hablará en su trabajo de cómo fabricar componentes en esta fibra y de algunas características y datos relevantes de su estructura y comportamiento.

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5. Conclusiones y

resultados

Después de realizar los anteriores estudios, podemos determinar que nuestros resultados coinciden con la realidad. No tenemos más que ir a las tiendas y observar los materiales con los que se fabrican nuestros casos, y comprobar que efectivamente, la bicicleta de paseo está hecha de acero, la de montaña de aluminio y la de competición en fibra de carbono. Es pues un estudio válido en cuanto a selección de materiales y proceso de fabricación (Btwin). Cada fabricante elegirá un tipo de material y proceso de fabricación distinto en cada caso, buscando las prestaciones que considere necesarias para su material y el abaratamiento de la fabricación de sus productos para obtener un mayor beneficio. Es pues un buen ejercicio de diseño, ya que su elaboración, incluso siendo realizada por la misma persona, puede dar lugar a resultados totalmente distintos, pudiendo llegar a realizar la bicicleta en madera o en lo que la creatividad del diseñador sea capaz de abarcar. La imaginación pierde entonces sus límites lógicos y da paso a la elaboración de algo único, útil, funcional y estéticamente armónico a la creatividad.

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6. Fuentes documentales

Bibliografía

• http://mauregate.22x28.org/index.php?option=com_content&view=article&id=1

59:la-bicicleta&catid=109:entreno&Itemid=20

• PFC_Israel_Duran_Carlin. Universidad Carlos III Madrid

• Materials Selecction in Mechanical Design, 3ºedition.M.F. Ashby, Oxford,

2005

• CES EduPack2010 software (www.grantadesign.com)

• Apuntes de clase: Selección de materiales y procesos de fabricación

• https://www5.uva.es/guia_docente/uploads/2012/448/42437/1/Documento19.pdf

• UNE-EN 14764 Bicicletas de paseo requisitos de seguridad y métodos de

ensayo

• http://www.tecniaceros.com/pdfs/aluminio.pdf

• http://www.acerosdelvalles.com/p13.htm

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Agradecimientos

A BTwin por aportar información acerca de sus materiales y procesos de

fabricación sin ánimo de lucro.

trabajoseleccindematerialyprocesodefabricacindehorquilladebicicletargida-140124163454-phpapp01

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