I+D 58 geometría de la pieza se han manipulado los vértices, aristas y superficies de las jaulas que controlan la geometría del modelo optimizado (ver figura 9). Este proceso se ha llevado a cabo varias veces hasta haber validado el modelo teniendo en cuenta la resistencia a la tracción del material y los valores de referencia obtenidos con el modelo inicial (figura 8). Teniendo en cuenta que la fabricación de la mangueta optimizada se llevará a cabo en la máquina de impresión 3D Renishaw AM250, tanto para la optimización topológica y como para el posterior análisis estructural mediante elementos finitos del modelo optimizado se han empleado las propiedades mecánicas que publica Renishaw para el material AlSi10Mg (tabla 4). Aunque todavía, en esta fase del diseño, puede ser prematuro conocer cuál será la orientación de la pieza en el volumen de fabricación, en este caso se prevé que la pieza se posicionará con el eje de revolución central en posición vertical, es decir, con una de las caras frontales del cilindro principal en paralelo al sustrato, asignando a la dirección del eje de revolución del cilindro principal las propiedades del material correspondientes a la dirección Z de fabricación (tabla 4). No obstante, observando que los valores del módulo de elasticidad en el plano XY y dirección en Z son muy similares (64 y 69 GPa respectivamente), se ha optado por utilizar un material isotrópico con el valor más bajo. A continuación, se muestran los resultados de desplazamiento y tensión Von Mises obtenidos en el modelo optimizado final. Si se compara el modelo optimizado con el modelo inicial (ver tabla 5), se obtiene una reducción del 27,5% en el peso de la pieza (194,7 g en cada una de las ruedas lo que equivale a 778,8 g en total) a costa de un incremento del 106 % en el desplazamiento y un incremento del 17,4 % en el valor máximo de la tensión Von Mises. En el caso del desplazamiento no se considera un incremento crítico debido a que la zona de desplazamiento máximo se produce en el cuerpo cilíndrico principal que en realidad está rigidizada con la presencia de los rodamientos y el sistema planetario que transmite el movimiento del motor eléctrico a las ruedas. En cuanto a la tensión, Figura 8: Ciclo de trabajo del proceso de optimización topológica orientada a la FA. Figura 9: Modelo de mangueta optimizado (izquierda) y estructura de jaulas de control de la regeneración geométrica (derecha). Tabla 4: Propiedades mecánicas de componentes fabricados en AlSi10Mg en la máquina RENISHAWAM250 (https://www.renishaw.es/es/fichas-tecnicas-fabricacion-aditiva—17862). Density 2,68 g/cm3 Thermal conductivity 130 W/mK to 190 W/mK Melting range 570 °C to 590 °C Coefficient of thermal expansion (see note 1) 20 10-6K-1 to 21 10-6K-1 As Built Ultimate tensile strength (UTS) (see note 3) Horizontal direction (XY) 400 MPa ± 13 MPa Vertical direction (Z) 366 MPa ± 30 MPa Yield strength (see note 3) Horizontal direction (XY) 266 MPa ± 2 MPa Vertical direction (Z) 220 MPa ± 11 MPa Elongation at break (see note 3) Horizontal direction (XY) 4% ± 1% Vertical (Z) 3% ± 1% Modulus of elasticity (see note 3) Horizontal direction (XY) 64 GPa ± 16 GPa Vertical direction (Z) 69 GPa ± 9 GPa
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