Proceso Completo de Diseño y Fabricación de un Automóvil: Desde la Idea hasta la Producción

Fases de Desarrollo y Producción de un Vehículo

1. Fase de Concepción

Esta fase inicial involucra:

• Realización de los primeros bocetos a mano.
• Cálculo de las dimensiones del vehículo por parte de los diseñadores.
• Representación de las dimensiones sobre papel cuadriculado.
• Desarrollo de un perfil de la carrocería.
• Diseño exterior final de la carrocería.

Factores considerados al iniciar el cálculo de las medidas exteriores:

• Aerodinámica.
• Ergonomía del puesto de conducción.
• Concepción de los asientos y el maletero.
• Altura libre sobre el suelo.
• Tamaño y posición del depósito de combustible.
• Tamaño y disposición de los parachoques.
• Espacio para las ruedas.
• Tipo y emplazamiento de la mecánica.

Condicionantes técnicos:

• Condiciones de visibilidad y seguridad.
• Funciones mecánicas.
• Posibilidad de fabricación y facilidad de reparación.

2. Fase de Diseño

Características clave de esta fase:

• Lograr un diseño estéticamente atractivo.
• Facilitar la transición a la fase de fabricación.
• Asegurar alta funcionalidad y larga vida útil.
• Minimizar el número de piezas y simplificar su desglose.
• Maximizar el número de piezas aprovechables para otros modelos y reciclables.
• Mantener una buena relación calidad-precio.

2.1. Cálculos para la Estructura

Se utiliza el método de elementos finitos:

1. Se realiza una discretización finita de la pieza.
2. Se aplica un mallado y se simulan cargas exteriores.
3. Se analiza la deformación macroscópica de la pieza y se identifican los puntos de esfuerzo crítico.

2.2. Cálculo del Comportamiento ante Colisiones

Se realizan crash-test virtuales. Al aplicar una fuerza en una zona, se simula una reacción en cadena donde cada área se deforma y transmite la fuerza a las áreas adyacentes. Esto permite determinar la deformación total del vehículo.

3. Fase de Creación de Maquetas

Se construyen maquetas de arcilla, escayola o plastilina:

• Primero a escala reducida 1:5 (para definir proporciones).
• Después a escala natural (para analizar la aerodinámica).

Una vez finalizado el diseño, los datos de un plano digitalizado se transfieren a una fresadora CNC de 5 ejes, que replica el modelo.

4. Fase de Construcción de Prototipos

Los prototipos se montan a mano en talleres piloto para realizar ajustes finos.

5. Fase de Pruebas

Esta fase es crucial para analizar el prototipo en profundidad. Incluye:

• Ensayos acústicos y de vibraciones de los motores.
• Análisis de materiales con microscopio electrónico y equipos de metalurgia.
• Pruebas de resistencia a la fatiga en bancos hidráulicos.
• Pruebas de seguridad para evaluar la rigidez estructural.
• Pruebas climáticas extremas.
• Pruebas de resistencia a la corrosión en laboratorio.
• Pruebas de emisiones de gases.
• Evaluación de la ergonomía y el confort.
• Ensayos de golpes en bancos de pruebas de vibraciones.
• Análisis de seguridad pasiva y activa.

Los prototipos se someten a numerosas pruebas de fatiga tanto en laboratorio como en circuito cerrado.

6. Fabricación del Vehículo

Una vez superada la fase de pruebas, se inicia la planificación de la fabricación. El proceso de ensamblaje se realiza en las factorías con componentes que llegan de otras plantas, siguiendo el sistema Just in Time.

Áreas principales de la factoría:

• Embutición.
• Soldadura.
• Pintura.
• Ensamblaje.

La fabricación comienza con la llegada de acero recubierto de zinc de varios tipos (electrocincado, Hot Dip, galvanizado).

6.1. Fase de Embutición

Cada recorte de chapa se introduce en una prensa tipo transfer que contiene varias matrices en línea. Cada matriz realiza una secuencia específica del proceso de embutición.

6.2. Fase de Soldadura

La carrocería se compone de cuerpos huecos de chapa y láminas que se unen mediante soldadura continua o por puntos múltiples con robots. Se utilizan principalmente soldadura por resistencia MIG, pero también:

• Láser.
• Láser-híbrida.
• MIG-Brazing.
• Láser-Brazing.
• Latón.
• Piezas pegadas.
• Piezas remachadas.

6.3. Pruebas Finales

Antes de salir al mercado, se realiza un control exhaustivo que incluye:

• Luces e indicadores luminosos.
• Sistemas de alerta.
• Sistemas de seguridad y confort.
• Mecánica general.

6.4. Nuevas Técnicas de Fabricación

• Tailored Blank.
• Hidroconformación.
• Tecnología híbrida.
• Paneles tipo sándwich.