DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

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1 DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO
TRABAJO FINAL DE GRADO INGENIERÍA AEROESPACIAL DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO Autor: borja madramany núñez Director: juan Antonio García manrique

2 1. MOTIVACIÓN EN LA ÚLTIMA DÉCADA EL SECTOR DEL CICLISMO A SUFRIDO UNA EVOLUCIÓN TECNOLÓGICA TÚNEL AERODINÁMICO DE BAJA VELOCIDAD TRANSIMISIÓN INALÁMBRICA DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

3 DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO
ÍNDICE MOTIVACIÓN OBJETIVO DISEÑO FABRICACIÓN PRESUPUESTO CONCLUSIONES TRABAJOS FUTUROS DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

4 DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO
2. OBJETIVO DISEÑAR, BAJO LA NORMATIVA UCI, UNA RUEDA DELANTERA DE FIBRA DE CARBONO QUE CUMPLA LAS SIGUIENTES ESPECIFICACIONES UNA RIGIDEZ LATERAL DE 70 N/mm. UN PESO NO SUPERIOR A 800gr. ENCONTRAR UN MÉTODO PARA PODER FABRICAR LOS DIFERENTES COMPONENTES DE LA RUEDA DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

5 DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO
AERODINÁMICO CÁLCULO DE DRAG PARA DIFERENTES AROS ESTRUCTURAL CONOCER QUE COMPONENTE AFECTA EN MAYOR MEDIDA A LA RIGIDEZ LATERAL DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

6 DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO
3.1. ESTUDIO AERODINÁMICO MODELOS PARA ESTUDIO CASOS DE ESTUDIO CASO 0 CASO 1 CASO 2 CASO 3 VELOCIDAD DEL VIENTO [km/h] 10 15 ÁNGULO DE INCIDENCIA [º] 30 55 56 DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

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3.1. ESTUDIO AERODINÁMICO DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

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3.2. ESTUDIO ESTRUCTURAL CONDICIONES: FUERZAS RESTRICCIÓN TIPOS DE ENSAYO: BUJE TUBO PAREL DEL BUJE ARO ANCHO Y LONGITUD DEL PERFIL RADIO CANTIDAD TIPO DE RADIADO DIFERENTES SECCIONES CIRCULARES OVALADOS DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

9 ANÁLISIS DE RESULTADOS
3.2. ESTUDIO ESTRUCTURAL EL BUJE NO AFECTA A LA RIGIDEZ LATERAL RRRR EL ARO INFLUYE POCO SOBRE LA RIGIDEZ LATERAL LONGITUD PERFIL , RIGIDEZ ANCHO DEL PERFIL, RIGIDEZ TT EL RADIO INFLUYE MUCHO RADIADO: TIPO RADIAL, RIGIDEZ CANTIDAD: INFLUYE MUCHO TIPO DE RADIO: CIRCULAR GENERA MENOS TENSIONES Y LA RIGIDEZ ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL DIÁMETRO DEL RADIO ANÁLISIS DE RESULTADOS RADIAL I RADIAL II DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

10 3.3. ANÁLISIS CON FIBRA DE CARBONO
BAJO LAS MISMAS CONDICIONES SE LAMINA LA RUEDA CON DIFERENTES MATERIALES Y ORIENTACIONES PARA GARANTIZAR LA RIGIDEZ LATERAL DESEADA LAMINACIÓN DEL ARO DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

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RADIO BUJE ARO DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

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4. FABRICACIÓN DEL RADIO PROCESO ENROLLANDO SOBRE SI MISMA FIBRA DE CARBONO SE GENERA UN CILINDRO EL MOLDE ES UN TUBO CON UN DIÁMETRO SIMILAR AL DEL RADIO. PROBLEMA: EXTREMOS DEFORMADOS Y RUGOSIDAD SUPERFICIAL SOLUCIÓN: LIJADO Y ELIMINAR EXTREMOS DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

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4.2. FABRICACIÓN DEL BUJE PROCESO UTILIZAR UN CILINDRO DE ACERO COMO MOLDE SE ENROLLA LA FIBRA SOBRE EL CILINDRO FABRICACIÓN POR VACÍO A PROBLEMA: PLIEGUE EN LA UNIÓN DE LA FIBRA Y SUPERFICIE RUGOSA SOLUCIÓN: DURANTE EL PROCESO DE LIGADO DE LA SUPERFICIE SE ELIMINA DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

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4.2. FABRICACIÓN DEL BUJE PROCESO SE GENERA UN MOLDE FABRICADO EN IMPRESIÓN 3D FABRICACIÓN POR VACÍO NECESARIO ROMPER EL MOLDE PARA DESMOLDEAR ELIMINAR RESTOS DE RESINA LIJANDO AAAA PROBLEMA: VIDA ÚTIL DEL MOLDE: ¡1 USO ! SOLUCIÓN: TRABAJAR CON OTROS MATERIALES TANTO DE FIBRA COMO PARA EL MOLDE O MEJORAR EL DESMOLDEO DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

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4.3. FABRICACIÓN DEL ARO SE FABRICA UNA PARTE DEL MOLDE CON PLACA MECANIZABLE CON LA MÁQUINA CNC. DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

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4.3. FABRICACIÓN DEL ARO OTRA PARTE SE HACE CON UNA MÁQUINA DE IMPRESIÓN 3D. SE INTRODUCE UNA BOLSA CON AIRE A PRESIÓN CON EL OBJETIVO DE REDUCIR EL ESPESOR FINAL DE LA PIEZA PROBLEMA: VIDA ÚTIL DEL MOLDE: ¡1 USO ! SOLUCIÓN: USAR OTRO MATERIAL PARA EL MOLDE DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

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4.3. FABRICACIÓN DEL ARO VENTAJAS: REDUCCIÓN DEL ESPESOR FINAL A CASÍ LA MITAD EN LUGAR DE 2.2 mm DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

18 ¡¡CON 100 RUEDAS COMPENSA EL PROYECTO!!
5. PRESUPUESTO CONCEPTO PRECIO (€) MATERIALES 1750 PERSONAL 60000 TOTAL 61750 COSTE UNITARIO 900 P.V.P 1500 BENEFICIO 600 INVESTIGACIÓN ¡¡CON 100 RUEDAS COMPENSA EL PROYECTO!! VENTA DE LA RUEDA DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

19 6. CONCLUSIONES ¿ COORDINAR EL PROCESO DE DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA PIEZA ? ¿ RIGIDEZ LATERAL DE 70 N/mm ? ¿ PESO INFERIOR A 800 gr. ? DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

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7. TRABAJOS FUTUROS UTILIZAR ESTE MÉTODO PARA FABRICAR Y ENSAMBLAR LA RUEDA COMPLETA ASS CONFERENCIA INTERNACIONAL CYCLITECH DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO

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RUEGOS Y PREGUNTAS DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA RUEDA DE BICICLETA EN FIBRA DE CARBONO