Optimización estructural para una bicicleta de carretera de competición, reduciendo peso sin comprometer la rigidez torsional.
El cliente necesitaba un cuadro de bicicleta de carretera ultraligero (< 850 g) que mantuviera una rigidez lateral superior a 120 N/mm y cumpliera con los estándares de fatiga ISO 4210. El diseño debía ser apto para fabricación en serie con procesos de soldadura TIG y tratamientos térmicos posteriores.
Se realizó un análisis paramétrico mediante elementos finitos (FEA) variando espesores de pared en tubos de aleación 6061-T6 y 7075-T6. Se evaluaron 12 configuraciones geométricas, priorizando la distribución de material en las zonas de mayor tensión (unión tubo de dirección, pedalier y tirantes).
Se generaron modelos CAD paramétricos en SolidWorks y se exportaron a Abaqus para simulación no lineal. Se optimizó el perfil de los tubos horizontales y del tubo del sillín, reduciendo el espesor en zonas de bajo esfuerzo y añadiendo refuerzos internos en el pedalier. Se validó con prototipos impresos en 3D (PLA) para verificar ajustes de tolerancia.
El cuadro final pesó 832 g, con una rigidez lateral de 128 N/mm y una rigidez torsional de 68 Nm/grado. Superó las pruebas de fatiga en un 15% por encima del estándar. El coste de fabricación se redujo un 12% respecto a la solución inicial del cliente, gracias a la optimización de material y procesos de soldadura.
Prototipo final del cuadro optimizado con aleación 7075-T6
832 g
Peso final del cuadro
128 N/mm
Rigidez lateral
68 Nm/grado
Rigidez torsional
-12%
Reducción de coste