Diseño y aplicación de distintos materiales empleados en la fabricación de un cuadro de bicicleta de carretera

Abstract

[ES] En el presente trabajo se plantea realizar inicialmente un análisis del estado de arte sobre la evolución de la bicicleta según diferentes modalidades y usos, los componentes que la forman y materiales empleados, así como los procesos de fabricación. Con ello, se propone como objetivo principal del diseño, cálculo y selección de materiales para un cuadro de bicicleta de carretera a partir de los requerimientos funcionales determinados.

En una primera fase, se plantea establecer una geometría básica sobre la que poder realizar la hipótesis de carga mediante el empleo del método de los elementos finitos que originaría un ciclista de forma estática y en movimiento. Esta etapa puede sufrir diferentes iteraciones hasta lograr optimizar la geometría del cuadro.

A partir del análisis de fuerzas a las que el cuadro está sometido, se podrá en una segunda etapa estudiar los distintos materiales seleccionados con ayuda del software GRANTA CES Edupack. Se tendrá en cuenta también en esta fase, aspectos relacionados con los procesos de fabricación y acabado superficial.

Finalmente, se propone un estudio económico en el que se incluyan los diferentes requisitos del proceso de diseño llevado a cabo.

[CAT] En aquest treball es planteja realitzar inicialment una anàlisi de l'estat d'art sobre l'evolució de la bicicleta segons diferents modalitats i usos, els components que la formen i els materials emprats, així com els processos de fabricació. Amb això, es proposa com a objectiu principal del disseny, càlcul i selecció de materials per a un quadre de bicicleta de carretera a partir dels requeriments funcionals determinats. En una primera fase, es planteja establir una geometria bàsica sobre la qual poder fer la hipòtesi de càrrega mitjançant l'ús del mètode dels elements finits que originaria un ciclista de forma estàtica i en moviment. Aquesta etapa pot patir diferents iteracions fins aconseguir optimitzar la geometria del quadre. A partir de l'anàlisi de forces a què el quadre està sotmès, es podrà en una segona etapa estudiar els diferents materials seleccionats amb ajuda del programari GRANTA CES Edupack. Es tindrà en compte també en aquesta fase aspectes relacionats amb els processos de fabricació i acabat superficial. Finalment, es proposa un estudi econòmic en què s'incloguin els diferents requisits del procés de disseny dut a terme.

[EN] In the present work, it is proposed to initially carry out an analysis of the state of the art on the evolution of the bicycle according to different modalities and uses, the components that form it and the materials used, as well as the manufacturing processes. With this, it is proposed as the main objective of the design, calculation and selection of materials for a road bicycle frame based on the determined functional requirements.

In a first phase, it is proposed to establish a basic geometry on which to carry out the load hypothesis by using the finite element method that a static and moving cyclist would originate. This stage can undergo different iterations until the geometry of the frame is optimized.

From the analysis of the forces to which the frame is subjected, it will be possible in a second stage to study the different materials selected with the help of the GRANTA CES Edupack software. In this phase, aspects related to manufacturing processes and surface finishing will also be taken into account.

Finally, an economic study is proposed in which the different requirements of the process are included, both from the point of view of the material and the manufacturing process of a road bicycle frame.