Search

El present Treball de Final de Grau “Disseny d'un sistema antibolcada seguint la normativa de la Federació Internacional de l'Automòbil (FIA)”, s’ha realitzat amb el fi de dissenyar una estructura de seguretat contra xocs frontals i bolcades per un Peugeot 205 GTX 1.6 del 1991. S’ha buscat que el sistema pugui ser apte per a participar en competicions de la Federació Internacional d'Automòbil (FIA), en la modalitat de ral·lis. És per això, que s’han seguit en tot moment els criteris marcats per la federació i concretament, els especificats en la normativa de la competició. Per tal de fer l’elecció del disseny més òptim, s’ha realitzat la simulació d’assajos de càrregues estàtiques a través de càlculs numèrics amb el software d’anàlisi de càrregues estructurals Robot Structural Analysis Professional 2024, de la firma Autodesk ®. Per a la realització de l’anàlisi, primerament s’ha realitzat un estudi de la normativa a aplicar. Seguidament, i coneixent quins eren els elements que formaven part de l’estructura i com s’havien d’instal·lar en el vehicle, s’ha dut a terme el desmuntatge de l’habitacle del vehicle i la presa de mesures per tal de dimensionar l’estructura. Un cop dimensionada l’estructura i dibuixat el croquis corresponent, s’ha traslladat al software Robot Structural Analysis Professional 2024, de la firma Autodesk ®, i s’ha procedit a l’anàlisi estructural d’aquesta. L’anàlisi ha permès la tria de l'estructura bàsica (tres possibles dissenys) i dels elements de reforç més adients per aquesta. Paral·lelament a l’elaboració dels primers tres dissenys al software d’anàlisi, s’ha fet una recerca de possibles materials i les seves propietats per a l’estructura i s’ha escollit el més adequat. A més, s’han determinat les diferents seccions de les barres de l’estructura. Després de completar els tres dissenys diferents, s’han comparat els tres resultats obtinguts per decidir quina era l’estructura bàsica més adequada. Un cop escollida, s’han incorporat els element, The present Final Degree Project, titled ‘Design of an Anti-Rollover System Following the Regulations of the International Automobile Federation (FIA),’ has been carried out with the aim of designing a safety structure to prevent frontal collisions and rollovers for a 1991 Peugeot 205 GTX 1.6. The goal was to create a system suitable for participation in rally competitions sanctioned by the FIA. To achieve this, the project adhered to the federation’s criteria, specifically those outlined in the competition regulations. To determine the optimal design, static load tests were simulated using numerical calculations with Autodesk® Robot Structural Analysis Professional 2024 software. The analysis process began with a study of the applicable regulations. Next, considering the vehicle’s structural elements and their installation, the vehicle’s interior was disassembled, and measurements were taken for dimensioning the structure. Once the structure was sized and the corresponding sketch drawn, it was transferred to Autodesk® Robot Structural Analysis Professional 2024 software for structural analysis. This analysis informed the selection of the basic structure (from three possible designs) and the most suitable reinforcement elements. Simultaneously, research was conducted to identify suitable materials and their properties for the structure, leading to the optimal material choice. Additionally, the different cross-sections of the structural bars were determined. After completing the three different designs in the analysis software, the results were compared to decide on the most suitable basic structure. Once chosen, the relevant reinforcement elements were incorporated, and further analysis examined cases where multiple design options existed. This comparison considered displacements and stresses obtained from various static load simulation tests. This iterative process continued until arriving at the ideal final structure based on the numerical calculations performed t

Aquest treball està dividit principalment per 3 parts, en la primera part es presenten els possibles processos de fabricació que es poden emprar per la producció d’un braç de suspensió d’un vehicle, aquesta explicació és essencial per entendre les característiques de cada procés, també és mencionen els diferents criteris de fallida que s’acostumen a utilitzar en l’estudi de processos d’estampació de xapa posant sobretot el focus en els diagrames FLD, Forming Limit Diagram, què és el criteri de fallida aplicat en aquest treball. Seguidament, en el segon apartat es realitza una simulació del procés d’estampació a traves del software LS-Dyna®. Durant aquest apartat es parteix d’una geometria i es realitza el procés del muntatge de la simulació on s’explica quin ha sigut el procediment seguit per realitzar la simulació i s’esmenten els problemes sorgits durant les diverses proves realitzades, seguidament es mostren els resultats d’aquesta primera simulació on es poden observar que existeixen un parell de zones on es probable que la peça pugui entrar en fallida i no obtindre la geometria desitjada i és per això que es realitza el següent apartat. Finalment, en aquest últim apartat es realitza una optimització al format de la preforma del que es parteix per realitzar el procés d’estampació, els resultas de la geometria han millorat amb aquesta optimització, ja que apart de reduir en un alt percentatge la superficie de la preforma s’han millorat els llocs on hi havien possibilitats de la que peça entres en fallida eliminant aquesta possibilitat., Este trabajo está dividido principalmente en 3 partes, en la primera parte se presentan los posibles procesos de fabricación que se pueden utilizar para la producción de un brazo de suspensión de un vehículo, esta explicación es esencial para entender las características de cada proceso, también se mencionan los diferentes criterios de fallida que se acostuman a utilitzar en el estudio de los procesos de estampación de chapa poniendo el foco sobretodo en los diagramas FLD, Forming Limit Diagram, que es el criterio de fallida aplicado en este trabajo. Seguidamente, en el segundo apartado se realiza una simulación del proceso de estampación a través del software LS-Dyna®. Durante este apartado se parte de una geometría y se realiza el proceso de montaje de la simulación i se mencionan los problemas que han aparecido durante las diversas pruebas realizadas, posteriormente se presentan los resultados se esta primera simulación donde se pueden observar que existen un par de zonas donde es probable que la pieza pueda entrar en fallo y no obtener la geometría deseada, y es por esto que se realiza el siguiente apartado. Finalmente, en este último apartado se realiza una optimización del formato de la preforma del que se parte para realizar el proceso de estampación, los resultados de la geometría han mejorado con esta optimización, ya que a parte de reducir en un alto porcentaje la superficie de la preforma se han mejorado los lugares donde había posibilidad de que la pieza entrara en fallo eliminando esta posibilidad., This project is divided into three parts. In the first part it is explained which are the possible manufacturing processes that can be used for the production of a control arm of a vehicle, this explanation is essential to understand the characteristics of each process, it is also explained the different failure criteria that are commonly used in the study of stamping processes of sheet metal, with a particular focus on FLD diagrams, which is the failure criteria used in this project. Next, in the second section, a simulation of the stamping process is performed using LS-Dyna ® software. This simulation starts with a geometry and it explains the process of the procedure followed to perform the simulation and mentions the issues during the various tests done. Then, are shown the results of the first simulation where there are some areas where the sheet is likely to fail, not achieve the desired geometry, which leads to the next section. Finally, in this section, an optimization of the preform format used in the stamping process is performed. The geometry results have improved with this optimization. In addition to significantly reducing the surface area of the preform, where the part was likely to fail have been improved

En aquest treball de fi de Grau s'ha estudiat la soldadura per residència per punts des del punt de vista de la simulació numèrica a partir de dos programes comercials de càlcul FEM; ANSYS® i ABAQUS®. Aquest procés d'unió comporta una gran complexitat a causa de la simultaneïtat de tres fenòmens físics; elèctrics, tèrmics i mecànics. La investigació que s'ha dut a terme en aquest projecte ha evidenciat la dificultat de trobar dades de propietats dels materials fins a la temperatura de fusió per al material a soldar, el DP600 (un acer àmpliament utilitzat en l'automoció). Inicialment, s'ha generat un càlcul amb el programa ANSYS® versió estudiantil, però les limitacions del programa solament permeten simular un càlcul d'estat estable termo-elèctric, impedint una simulació completa. Posteriorment, s'opta per utilitzar ABAQUS® com a programa de simulació, el qual ens ha permès crear un model termo-elèctric bidimensional per ajustar, de manera computacional més eficientment els paràmetres del procés i les conductàncies elèctriques i tèrmiques dels contactes entre els elèctrodes i les xapes, fonamentals per la seva importantíssima influència en la distribució de temperatures final. Un cop s'ha aconseguit obtenir totes les dades necessàries, s'ha pogut generar un model tridimensional termo-elèctric-mecànic que reflecteix; la distribució de temperatures i les tensions residuals generades per un procés de soldadura per resistència per punts. Aconseguir aquests resultats mitjançant la simulació numèrica és vital, ja que conèixer-los experimentalment és extremadament costos o poc fiable depenent dels assajos. En el llarg de tot el treball s'exposen les diferents complicacions que han sorgit per poder arribar a aconseguir aquest últim model, també s'exposen comparacions entre els diferents models i softwares que s'han usat al llarg de tot el treball., This thesis employs numerical simulation using two commercial finite element (FEM) calculation programs, ANSYS® and ABAQUS®, to investigate resistance spot welding. This joining process presents a significant challenge due to the simultaneous occurrence of three physical phenomena: electrical, thermal, and mechanical. The research conducted in this project has highlighted the difficulty in obtaining material property data up to the melting temperature point for the material to be welded, DP600 (a steel widely used in the automotive industry). Initially, calculations were generated using the ANSYS® student version program, but the program's limitations only allowed a steady-state thermo-electric calculation, preventing a complete simulation. Subsequently, ABAQUS® was selected as the simulation program, which permitted the creation of a two-dimensional thermo-electric model to facilitate more efficient computational adjustments to the process parameters and the electrical and thermal conductances of the contacts between the electrodes and the sheets. These contacts are of crucial importance due to their significant influence on the final temperature distribution. Once all the necessary data had been obtained, a three-dimensional thermo-electric-mechanical model was generated, reflecting the temperature distribution and residual stresses generated by a resistance spot welding process. It is vital to achieve these results through numerical simulation, as experimentally determining them is extremely costly or unreliable, depending on the tests. Throughout the thesis, the various complications encountered in achieving this final model are presented, as well as comparisons between the different models and software used throughout the project.

En aquest treball, l'autor ha pres la decisió de realitzar la seva pròpia camperització d'una furgoneta Citroën Berlingo de categoria M1, amb l'objectiu d’optimitzar al màxim l’espai que ofereix el propi vehicle fent-lo habitable i funcional per a viatjar sense perdre de vista el baix cost econòmic. El projecte s'ha desenvolupat pas a pas, començant per un estudi de mercat per identificar les millors solucions disponibles i les necessitats específiques del vehicle. El procés de camperització ha inclòs el disseny detallat de cada component, optimitzant l'espai disponible dins de la furgoneta. Els elements dissenyats inclouen un sistema de cuina amb fogonet, pica, i espai per a una nevera, així com solucions per dormir, emmagatzematge d'equipatge, i un sistema elèctric amb sortides USB i 220V. També s'ha considerat l'aïllament tèrmic i l'optimització per a climes freds o plujosos. S'ha construït un prototip del disseny, mecanitzant els taulells de fusta amb una fresadora de control numèric i muntant els mobles a mà. S'han detallat les hores de treball dedicades al disseny, muntatge i fresat, amb un pressupost total del projecte de 3.344,20€, que inclou materials, components i mà d'obra. El treball també ha analitzat la competitivitat del projecte en comparació amb altres opcions de camperització disponibles al mercat, destacant que, tot i el seu baix cost, el disseny ofereix una solució completa i funcional per viatjar en furgoneta, superant altres models més senzills i econòmics que no cobreixen totes les necessitats d'una camperització completa., En este trabajo, el autor ha tomado la decisión de realizar su propia camperización de una furgoneta Citroën Berlingo de categoría M1, con el objetivo de optimizar al máximo el espacio que ofrece el propio vehículo, haciéndolo habitable y funcional para viajar sin perder de vista el bajo costo económico. El proyecto se ha desarrollado paso a paso, comenzando por un estudio de mercado para identificar las mejores soluciones disponibles y las necesidades específicas del vehículo. El proceso de camperización ha incluido el diseño detallado de cada componente, optimizando el espacio disponible dentro de la furgoneta. Los elementos diseñados incluyen un sistema de cocina con hornillo, fregadero y espacio para una nevera, así como soluciones para dormir, almacenamiento de equipaje y un sistema eléctrico con salidas USB y 220V. También se ha considerado el aislamiento térmico y la optimización para climas fríos o lluviosos. Se ha construido un prototipo del diseño, mecanizando los tableros de madera con una fresadora de control numérico y montando los muebles a mano. Se han detallado las horas de trabajo dedicadas al diseño, montaje y fresado, con un presupuesto total del proyecto de 3.344,20€, que incluye materiales, componentes y mano de obra. El trabajo también ha analizado la competitividad del proyecto en comparación con otras opciones de camperización disponibles en el mercado, destacando que, a pesar de su bajo costo, el diseño ofrece una solución completa y funcional para viajar en furgoneta, superando otros modelos más sencillos y económicos que no cubren todas las necesidades de una camperización completa., In this project, the author has decided to convert a Citroën Berlingo M1 van into a camper, aiming to optimize the vehicle's available space to make it both livable and functional for travel, all while maintaining a low economic cost. The project was developed step by step, beginning with a market study to identify the best available solutions and the specific needs of the vehicle. The camper conversion process included the detailed design of each component, optimizing the available space inside the van. The designed elements include a kitchen system with a stove, sink, and space for a refrigerator, as well as solutions for sleeping, luggage storage, and an electrical system with USB and 220V outlets. Thermal insulation and optimization for cold or rainy climates were also considered. A prototype of the design was built, machining the wooden panels with a CNC router and assembling the furniture by hand. The work hours dedicated to design, assembly, and machining were detailed, with a total project budget of 3.344,20€, which includes materials, components, and labor. The work also analyzed the competitiveness of the project compared to other camper conversion options available on the market, highlighting that despite its low cost, the design offers a complete and functional solution for van travel, surpassing other simpler and more economical models that do not meet all the needs of a full camper conversion.

La implementació de polímers reciclats en el sector de l’automoció, és necessària per assegurar que els fabricants compleixen amb les futures normatives mediambientals. En el present treball fi de Grau, s’ha realitzat una revisió bibliogràfica de l’estat d’implementació de reciclats en la indústria, de les normatives d’homologació i estàndards de qualitat que apliquen específicament en la fàscia del para-xocs posterior. Mitjançant la simulació numèrica amb el mètode d’elements finits, s’ha realitzat un assaig de xoc a baixes velocitats (15 km/h) on s’ha verificat la viabilitat per a introduir un polímer amb 35% de material reciclat., La implementación de polímeros reciclados en el sector de la automoción es necesaria para asegurar que los fabricantes cumplan con las futuras normativas medioambientales. En el presente trabajo final de Grado, se ha realizado una revisión bibliográfica del estado de implementación de reciclados en la industria, de las normativas de homologación y de los estándares de calidad que aplican específicamente a la fascia de un parachoques posterior. Mediante la simulación numérica con el método de elementos finitos, se ha realizado un ensayo de un choque a bajas velocidades (15 km/h) donde se ha verificado la viabilidad para introducir un polímero con un 35% de material reciclado., The implementation of recycled polymers in the automotive sector is necessary to ensure that manufacturers comply with future environmental regulations. In this final degree project, a bibliographic review of the state of implementation of recycled polymers in the industry, the homologation regulations and quality standards that apply specifically to the rear bumper fascia has been carried out. By means of numerical simulation with the finite element method, a crash test at low speeds (15 km/h) has been carried out to verify the feasibility of introducing a polymer with 35% recycled material.

La finalitat principal per la qual es regeix aquest treball de fi de Grau és la millora en termes de comportament dinàmic del vehicle DYN 05 de l’equip de Formula Student Dynamics UPC Manresa, emprant un nou tipus de sistema de suspensió anomenat Decoupled Suspension System. Aquest document comença amb un una introducció als termes clau relacionats amb la dinàmica vehicular. Es proporcionen definicions i explicacions de conceptes essencials per facilitar la comprensió de les seccions posteriors. Això permet als lectors adquirir una base sòlida en la terminologia i els principis que fonamenten els temes tractats al llarg de l’informe. Durant la fase de creació de la geometria, s'han analitzat i determinat els punts funcionals òptims per assegurar un comportament correcte del sistema de suspensió. Aquesta fase ha permès identificar les limitacions estructurals per garantir així una operació segura i eficient. En tema de càlculs, els valors obtinguts són raonables per a un monoplaça d’aquestes característiques a excepció del valor de la rigidesa de la molla corresponent al moviment Heave. Tot i que no és un valor exageradament gran, és major que la mitja comparada amb altres vehicles similars dels quals l’alumne ha tingut accés. Al ser un valor proporcionat per l’equip, s’ha decidit continuar amb aquest valor. Paral·lelament, s'han seleccionat els components comercials adequats per a l'assemblatge final. En el cas dels materials utilitzats en els balancins, la seva elecció és crítica per al rendiment global del sistema. La relació entre el baix pes i la capacitat de suportar càrregues és fonamental per maximitzar el rendiment d’aquests components, ja que influeixen directament en l’eficàcia del sistema de suspensió. Pel que fa als elements de fixació que formen part del model 3D, la conformitat amb els requisits geomètrics s'ha considerat suficient, atesa la seva estandardització. Això simplifica el procés de selecció d'aquests elements. De gran importància serveixen l, The main purpose guiding this undergraduate thesis is to improve the dynamic behavior of the DYN 05 vehicle from the Formula Student Dynamics UPC Manresa team, using a new type of suspension system called the Decoupled Suspension System. This document begins with an introduction to key terms related to vehicle dynamics. Definitions and explanations of essential concepts are provided to facilitate understanding of the subsequent sections. This allows readers to acquire a solid foundation in the terminology and principles that underlie the topics covered throughout the report. During the geometry creation phase, optimal functional points have been analyzed and determined to ensure proper behavior of the suspension system. This phase has allowed for the identification of structural limitations and the establishment of stiffness goals for each vehicle movement, thereby ensuring safe and efficient operation. Regarding calculations, the values obtained are reasonable for a single-seater of these characteristics, except for the stiffness value of the spring corresponding to the Heave movement. Although not excessively high, it is higher than the average compared to other similar vehicles the student has had access to. Since this value was provided by the team, it was decided to continue with it. Simultaneously, suitable commercial components have been selected for the final assembly. In the case of the materials used in the rockers, their choice is critical for the overall performance of the system. The relationship between low weight and loadbearing capacity is crucial to maximizing the performance of these components, as they directly impact the effectiveness of the suspension system. Regarding the fastening elements that are part of the 3D model, compliance with geometric requirements has been deemed sufficient due to their standardization. This simplifies the selection process for these elements. Topological optimizations are of great importance to enhance the physical

En aquest treball de fi de grau s’ha realitzat el disseny d’un producte per assegurar la neteja de plaques fotovoltaiques en instal·lacions d’autoconsum situades en ubicacions de difícil accés. Per detectar quines són les característiques que ha de complir el producte i quines necessitats concretes ha de satisfer, s’ha analitzat el mercat existent de solucions pel manteniment de instal·lacions fotovoltaiques. Davant la negativa de trobar un producte existent capaç de netejar els panells de manera eficaç, autònoma i amb un cost reduït; s’ha dissenyat un model nou capaç de netejar les plaques únicament amb aigua. El sistema utilitza l’energia cinètica de l’aigua per impulsar el seu moviment i assegurar la neteja completa de tota la superfície del panell, alhora que utilitza aquesta aigua per netejar la superfície. Per assegurar un correcte disseny, primer s’ha avaluat la proposta fabricant un prototip conceptual. A partir d’aquest, s’ha preparat un segon disseny més fiable i degudament dimensionat amb els càlculs per justificar els components més crítics., In this final thesis, a product has been designed to ensure the cleaning of photovoltaic panels in self-consumption installations located in difficult to access locations. In order to detect which are the characteristics that the product has to fulfill and which specific needs it has to satisfy; it has been analyzed the existing market of solutions for the maintenance of photovoltaic installations. There isn’t an existing product capable of cleaning the panels in an efficient, autonomous and cost-effective way. So, it has been designed a new model capable of cleaning the panels only with water. The system uses the kinetic energy of the water to drive its movement and ensure the complete cleaning of the entire surface of the panel, while using this water to clean the surface. To ensure a correct design, the proposal was first evaluated by making a conceptual prototype. Then a second, more reliable and properly dimensioned design was prepared with calculations to justify the most critical components.

L'objectiu d'aquest treball consisteix a realitzar una anàlisi comparativa del comportament termomecànic, així com de la distorsió, tant tèrmica com mecànica, d'un àlep d'una turbina de gas. A aquest àlep se li aplicaran tres materials amb diferents propietats, un metàl·lic i dos ceràmics. Per assolir aquest objectiu, es duran a terme diverses simulacions tèrmiques, mecàniques i termomecàniques que simularan l'àlep en ple funcionament., This work aims to conduct a comparative analysis of the thermomechanical behavior, as well as the thermal and mechanical distortion, of a gas turbine airfoil. Three materials with different properties, one metallic and two ceramics, will be applied to this airfoil. To achieve this goal, various thermal, mechanical, and thermomechanical simulations will be carried out to simulate the airfoil in full operation.

Objectius de Desenvolupament Sostenible::7 - Energia Assequible i No Contaminant

1r Premi Domènec Valero 2023, Award-winning

Centrifugal atomization is a rapid solidification technique involving fast cooling rates to produce high-quality powders. The final microstructure of the atomized particles is closely linked with the thermal history and cooling rates experienced during the atomization process. However, there is insufficient research on the temperature evolution of metal particles produced by this technique, and most works evaluate the thermal history of the droplet through semi-empirical correlations that lie outside the conditions where they were derived. In this work, the cooling rate of centrifugally atomized Al-4%Cu was studied via mathematical modelling and experimental validation. A heat transfer model was implemented, and the value of the convective heat transfer coefficient was obtained from the Whitaker semi-empirical correlation considering three cases of study for the thermophysical properties of the gas. The validity of the Whitaker correlation was experimentally evaluated by means of cooling rates based on the Secondary Dendrite Arm Spacing (SDAS) technique. The Whitaker correlation with the Reynolds and Prandtl numbers evaluated at the ambient temperature and the gas conductivity evaluated at the film temperature gave the best agreement with the experimental results, with cooling rates in the order of 105 Ks-1 for <32.5 µm powders atomized in He atmosphere., This research was funded by the Agència de Gestió d’Ajuts Universitaris i de Recerca under grant number 2019 DI-19., Peer Reviewed, Postprint (published version)

Aquest projecte estudia i realitza el disseny de la geometria d'un quadre de bicicleta per posteriorment realitzar la optimització de la geometria inicial del quadre mitjançant l'ús del software d'Ansys per a diferents materials. La primera part del projecte ofereix una visió general del món del ciclisme, explicant els diferents usos i aplicacions dels quadres de bicicleta juntament amb els diferents components que es poden afegir, així com una teoria general de la geometria, la optimització i les seves aplicacions. El projecte es centra en el disseny de la geometria d'un quadre de bicicleta i la realització de simulacions utilitzant el software d'Ansys. El procés d’optimització del quadre ha involucrat la identificació de les forces que realitza el ciclista, la configuració del espai de treball a Ansys i l'aplicació d'algoritmes d'optimització per obtenir el millor rendiment per a diferents materials. Basant-nos amb als resultats obtinguts, s'ha conclòs que el disseny optimitzat de la geometria del quadre de la bicicleta ha proporcionat un rendiment superior en comparació amb el disseny original, el que indica el potencial de millorar el rendiment per a cadascun dels diferents materials. En general, aquest projecte destaca la importància de la optimització del disseny per aconseguir un rendiment superior en el quadres de bicicleta i el potencial de millores addicionals en funció del material utilitzat., In this project, design, optimitzation and its methodology has been studied when apllying it to a bike frame. A fist brief summary of the world of bikes and the diferent components and a general theory of optimitzation and its applications have been explained. Subsequently, the design and optimization methods has been applied to a component, in this case a bike framset, all the steps have been performed, from the creation of the workspace with the ANSYS software. With the results in hand, a conclusion has been drawn whether the application to the bike frame has been satisfactory. It has been concluded that the process was satisfactory based on the results obtained.

3r Premi Domènec Valero 2022, En este trabajo se ha estudiado la viabilidad de cambiar el proceso de producción de una mangueta que hasta ahora se había mecanizado por una nueva de fabricación aditiva. Para saber si es viable es necesario saber las ventajas y desventajas que presenta por ello se ha dedicado un punto en realizar un DAFO donde aparecen brevemente las debilidades, amenazas, fortalezas y oportunidades que conlleva la fabricación de esta pieza mediante impresión 3D. Al ver que puede presentar grandes ventajas en comparación al mecanizado se ha seguido adelante con el estudio realizando una geometría para analizar bien las ventajas, donde lo más importante a analizar es el peso final de la geometría. Primero de todo, se han realizado una serie de estudios previos para obtener unos resultados en las simulaciones más reales; se han calculado de forma teórica las fuerzas que intervienen en el componente y además se ha hecho una selección del material que se va a utilizar. Para obtener una geometría más ligera se han realizado una serie de simulaciones tipológicas y estructurales para diseñar una pieza óptima en peso y rigidez. También se ha tenido en cuenta la orientación de fabricación y otros aspectos para evitar desperfectos durante la impresión de la pieza. Además de las simulaciones estructurales para garantizar que ningún punto de la pieza sobrepasa el límite elástico, se han realizado simulaciones de fatiga para prevenir cualquier tipo de problema durante toda su vida útil. Para verificar que las consideraciones que habíamos hecho para garantizar una correcta fabricación sean correctas se ha realizado un análisis de fabricación donde se observan diferentes aspectos como los desplazamientos, tensiones residuales y temperaturas. Después, se han explicado los diferentes post procesos que son necesarios u opcionales justo después de la impresión., In this work we have studied the feasibility of changing the production process of an upright that until now had been machined, for a new additive manufacturing process. In order to know if it is viable, it is necessary to know the advantages and disadvantages that it presents, so a point has been dedicated to carry out a SWOT where the weaknesses, threats, strengths and opportunities involved in the manufacture of this part by 3D printing. Seeing that it can present great advantages compared to machining, the study has continued, carrying out a geometry to analyse the advantages, where the most important thing to analyse is the final weight of the geometry. First of all, a series of preliminary studies have been carried out to obtain more realistic results in the simulations; the forces involved in the component have been calculated theoretically and the selection of the material to be used. In order to obtain a lighter geometry, a series of typological and structural simulations have been carried out to design an optimum part in terms of weight and rigidity. The manufacturing orientation and other aspects have also been taken into account to avoid damage during the printing of the part. In addition to the structural simulations to ensure that no point of the part exceeds the elastic limit, fatigue simulations have been carried out to prevent any type of problem throughout its useful life. In order to verify that the considerations we had made to guarantee a correct manufacturing are correct, a manufacturing analysis has been carried out where different aspects such as displacements, residual stresses and temperatures have been observed. Then, the different post-processes that are necessary or optional just after printing have been explained., Award-winning

3r Premi Domènec Valero 2022, Award-winning

Pla de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya, (English) Ultrasonic moulding is a promising technology that could be used as a substitute for conventional injection moulding techniques. This relatively new technology has a lower energy consumption, and it could be a sustainable altemative in an industrial environment. In addition, the supply of material processed in ultrasonic moulding is delivered shot-by-shot, which makes this technology very adequate to process short batches of samples without wastage. However, up to now, ultrasonic moulding technology has not been adopted in industrials environrnents due to its lack of robustness and poor repeatability found in its results. In addition, the little knowledge about the influence of the process parameters in the polymer melt is also a handicap for the industrial operator. In this dissertation, applied research and numerical simulation was carried out to improve the ultrasonic moulding technology and to deepen the knowledge ofthe process to promote its industrialization. With this aim, this thesis presents three main areas of work. First, a study of the evolution of ultrasonic moulding machines and configurations was perforrned. This review analysed the experiments published in the literature along with the main conclusions and drawbacks found. On that basis, the developrnent and validation of a new configuration for ultrasonic moulding was done, leading to a great improvement over the performance of the method in terms of repeatability and reduction of impurities in the samples. This new configuration was applied to process polyexymethylene and cyclic olefin polymer, and the results were comparad to the conventional injection moulding. This analysis reveals that the developed rnethod is able to correctly process polymers in a repetitiva way, making ultrasonic moulding a reliable technology for the industry. Finally, research was carried out to study the viscoelastic behaviour of ultrasonic heating of polypropylene cylinders. Results obtained from the numerical, (Català) L'emmotllament per ultrasons és una tecnologia prometedora que podría utilitzar-se com a substitut de les técniques convencionals d'emmotllarnent per injecció. Aquesta nova tecnologia consumeix menys energia i seria una alternativa més sostenible en un entom industrial. A més a més. en l'emmotllament per ultrasons el material a processar es subministra cicle a cicle, la qual cosa fa que aquesta tecnología sigui molt adequada per tractar lots curts de mostres sense tenir malbaratarnent. Tanmateix, a horas d'ara la tecnologia d'emmotllarnent per ultrasons no s'ha adoptat en entorns industriaIs a causa de la manca de robustesa i la poca repetibilitat deis seus resultats. D'altra banda, el poc coneixement sobre la influencia dels parametres del procés en l'escalfarnent del polímer també és una dificultat afegida pera l'operador industrial. En aquesta tesi s'ha dut a terme investigació aplicada i simulació numérica per millorar la tecnologia d'emmotllament per ultrasons i aprofundir en el coneixernent del procés per impulsar la seva industrialització. Amb aquest objectiu, aquesta tesi presenta tres grans eixos de treball. En primer lloc, s'ha realitzat l'estudi de l'evolució de les maquines i configuracions d'emmotllament per ultrasons. Aquesta revisió ha analitzat els experiments publicats a la literatura juntament amb les principals conclusions i inconvenients trobats. Partint deis resultats anteriors, s'ha fet el desenvolupament i la validació d'una nova configuració pera l'emmotllarnent per ultrasons que millora rnolt el rendirnent del métode en termes de repetibilitat i reducció d'impureses a les mostres. Aquesta nova configuració s'ha aplicat per processar polieximetilé i polfmer d'olefina cíclica, i els resultats s'han comparat amb l'emmotllament per injecció convencional. L'analisi deis resultats revela que el métode desenvolupat és capa de processar correctarnent els polírmers de manera repetitiva, fet que el converteix en una tecnología candidata per a, Postprint (published version)

Pòster amb el resum gràfic de la tesi doctoral en curs, que forma part de l'exposició "Doctorat en Recursos Naturals i Medi Ambient de la UPC Manresa. 30 anys formant en recerca a la Catalunya Central 1992-2022"., Postprint (published version)

Pòster amb el resum gràfic de la tesi doctoral en curs, que forma part de l'exposició "Doctorat en Recursos Naturals i Medi Ambient de la UPC Manresa. 30 anys formant en recerca a la Catalunya Central 1992-2022"., Postprint (published version)

Aquest projecte està dividit en quatre parts. A la primera, s'explica la teoria darrere de les principals operacions de conformat de xapa en fred. Aquest apartat és essencial per entendre els possibles problemes que poden sorgir durant aquestes operacions, de manera que es puguin prendre les mesures necessàries per evitar-los. A més, s'expliquen els tipus, els materials i les diferents funcions que té un braç de suspensió d'un cotxe. A la secció següent, s'obté el model 3D utilitzat en aquest projecte escanejant un braç de suspensió real i es creen les eines de deformació (el punxó i la matriu) a partir d'aquest model. La tercera part és el nucli del projecte i consisteix a realitzar diferents simulacions per, amb l'anàlisi dels resultats obtinguts, modificar i polir la geometria de les eines per aconseguir que estiguin a punt per ser utilitzades en producció. Aquesta geometria es canvia lleugerament després de cada simulació per millorar el procés, però sempre mantenint les dimensions dins uns valors propers als de la peça que es vol fabricar, és a dir, el braç de suspensió escanejat. Finalment, amb tota la teoria i els resultats obtinguts de les simulacions, es proporciona un possible procés de producció automatitzat per a la fabricació del braç de suspensió. Aquest és només una opció, ja que hi ha moltes possibilitats amb petites diferències, cadascuna amb els seus avantatges i desavantatges. Després d'analitzar diverses possibilitats s'escull el que dóna un grau d'automatització més gran, i, per tant, reduint el cost de mà d'obra i el temps requerit per a la producció de les peces, a més d'incrementant la repetitivitat del procés. Després de completar la darrera simulació, la deformació causada pel procés d'embotició no produeix la fallada de la peça, cosa que significa que la geometria de les eines és apropiada i pot ser utilitzada en el procés de deformació plàstica real., Este proyecto está dividido en 4 partes. En la primera, se explica la teoría detrás de las principales operaciones de conformado de chapa en frío. Este apartado es esencial para entender los posibles problemas que pueden surgir durante estas operaciones, de manera que se puedan tomar las medidas necesarias para evitarlos. Además, se explican los tipos, materiales y diferentes funciones que tiene un brazo de suspensión de un coche. En la siguiente sección, se obtiene el modelo 3D utilizado en este proyecto escaneando un brazo de suspensión real y se crean las herramientas de deformación (el punzón y la matriz) a partir de este modelo. La tercera parte es el núcleo del proyecto y consiste en realizar diferentes simulaciones para, con el análisis de los resultados obtenidos, modificar y pulir la geometría de las herramientas para conseguir que estén listas para ser utilizadas en producción. Esta geometría se cambia ligeramente después de cada simulación para mejorar el proceso, pero siempre manteniendo las dimensiones dentro de unos valores próximos a los de la pieza que se quiere fabricar, es decir, el brazo de suspensión escaneado. Finalmente, con toda la teoría y los resultados obtenidos de las simulaciones, se proporciona un posible proceso de producción automatizado para la fabricación del brazo de suspensión. Este es solo una opción, ya que hay muchas posibilidades con pequeñas diferencias, cada una con sus ventajas y desventajas. Después de analizar diversas posibilidades se escoge el que da un mayor grado de automatización, y, por lo tanto, reduciendo el coste de mano de obra y el tiempo requerido para la producción de las piezas, además de incrementando la repetitividad del proceso. Después de completar la última simulación, la deformación causada por el proceso de embutición no produce el fallo de la pieza, lo que significa que la geometría de las herramientas es apropiada y puede ser utilizada en el proceso de deformación plástica real., This project consists in 4 sections. On the first section, the theory behind the main cold forming operations with sheet metal is explained, this is essential to understand some problems that may arise during those operations and take the necessary measures to avoid them. Furthermore, some basic theory about control arms, its types, materials and functions is given. The second section consists on obtaining the 3D geometry by scanning a real control arm and creating the tools’ 3D models which will be used on the third section of the project, the simulation. This third section is the core of the project, where simulations are submitted and after the analysis of their respective results, some changes to the tools’ geometry are made to obtain the final 3D models which are ready for production. The tools’ geometry is slightly changed through the several simulations performed in order to improve it, all without changing the end piece’s dimensions considerably, since the target is to be able to manufacture that specific control arm. Finally, with all the theory and the results obtained from the simulations, a possible automated process for manufacturing the control arm is given. That is only one possibility, since there are many options with slight differences, each one with its advantages and disadvantages. After analysing each one, the chosen one gives the higher automation, reducing the labour cost and time required for production, while incrementing the repeatability of the process. After the completion of the last simulation, the deformation caused by the stamping process does not produce the failure of the piece, which means that the tools’ final geometry is suitable and can be used in the real life process. On the contrary, the first geometry of the tools would have produced the breakage of the piece in all likelihood, as the results show.