Optimización de componentes automotrices: sustitución de materiales metálicos por polímeros avanzados en el diseño de piezas estructurales de espejos

Abstract

Aquest projecte estudia la substitució dels materials de dos components d’un retrovisor de Classe II: el Base Bracket, que actualment és d’alumini, i el Housing Bracket, que és de PP, per polímers tècnics reciclats/reforçats amb l’objectiu de reduir la massa, el cost i la petjada de carboni, mantenint alhora el rendiment mecànic i la durabilitat del conjunt. La metodologia del treball combina primer una investigació teòrica sobre el tipus de retrovisor i les funcions de les peces; tot seguit, una comparativa de propietats entre l’alumini i els polímers reforçats; després es realitza una anàlisi FEA de rigidesa/resistència sota diferents casos de càrrega representatius; gairebé al final es duu a terme una simulació de motlle per injecció per avaluar deformacions, i finalment es crea una matriu de rendiment i una matriu de decisió en les quals s’inclouen criteris tècnics, econòmics i ambientals per seleccionar el material més adequat per a cadascun dels components. L’enfocament s’alinea amb la Directiva ELV i amb les pràctiques d’ACV (ISO 14040/44) per justificar la millora ambiental.

Este proyecto estudia la sustitución de los materiales de dos componentes de un retrovisor Clase II, Base Bracket que es actualmente aluminio y el Housing Bracket que es PP, por polímeros técnicos reciclados/ reforzados con el fin de reducir la masa, el coste y la huella de carbono, manteniendo el rendimiento mecánico y la durabilidad del conjunto. La metodología del trabajo combina primero una Investigación teórica sobre el tipo de retrovisor y las funciones de las piezas; a continuación una comparativa de propiedades de aluminio y polímeros reforzados; seguido se realiza un análisis FEA de rigidez/resistencia bajo diferentes casos de cargas representativos, casi acabando se realiza una simulación de moldeo por inyección para evaluar deformaciones y por último se crea una matriz de rendimiento y una matriz de decisión en las cuales se encuentran criterios técnicos, económicos y ambientales para seleccionar finalmente el material más adecuado para cada uno de los componentes. El enfoque se alinea con la ELV Directive y con prácticas de LCA (ISO 14040/44) para justificar la mejora ambiental.

This project studies the replacement of the materials used in two components of a Class II rearview mirror: the Base Bracket, currently made of aluminum, and the Housing Bracket, made of PP, with recycled and/or reinforced engineering polymers, aiming to reduce mass, cost, and carbon footprint while maintaining the mechanical performance and durability of the assembly. The methodology of the work first combines a theoretical investigation on the type of mirror and the functions of its parts, followed by a comparative analysis of the properties of aluminum and reinforced polymers. Next, a FEA analysis of stiffness and strength is carried out under different representative loading conditions. Subsequently, an injection molding simulation is performed to evaluate deformations. Finally, a performance matrix and a decision matrix are developed, incorporating technical, economic, and environmental criteria to select the most suitable material for each component. The approach is aligned with the ELV Directive and LCA practices (ISO 14040/44) to justify the environmental improvement.