El desafío

El proyecto requirió una optimización estructural del monocasco de material compuesto de un superdeportivo con el objetivo de mejorar la relación rigidez-peso sin alterar la filosofía constructiva existente.
El reto de ingeniería no consistía únicamente en reducir la masa, sino en hacerlo manteniendo inalterado el comportamiento torsional global y garantizando al mismo tiempo la coherencia estructural entre las distintas zonas funcionales del monocasco, como los módulos principales, los largueros laterales, el túnel central y las áreas de fijación de los distintos subsistemas.
El trabajo comenzó con una caracterización inicial mediante simulaciones FEM, seguida de una fase de optimización del layup, considerando como variables de diseño el número de capas, el tipo de refuerzo (tejidos y fibras unidireccionales), las orientaciones permitidas y la distribución local de espesores, siempre respetando criterios compatibles con los procesos de fabricación y los moldes.
Un aspecto clave fue el enfoque basado en distintos escenarios: además de una solución orientada al máximo rendimiento, se estudiaron configuraciones más equilibradas y otras enfocadas a simplificar la fabricación, ofreciendo alternativas realistas en función de las prioridades del fabricante, ya fueran las prestaciones absolutas, la facilidad de producción o la robustez del proceso.
En este tipo de monocascos, característicos del motorsport y de los hypercars, el laminado forma parte integrante del diseño estructural. Por ello, la optimización debe mantener siempre una lógica física coherente, evitar orientaciones difíciles de fabricar y respetar las estrategias de colocación y consolidación de los materiales; de lo contrario, la solución «óptima» solo existiría desde el punto de vista numérico.

Nuestra contribución

SmartCAE gestionó todo el proceso, desde la preparación del modelo de cálculo hasta la definición de propuestas de laminado optimizadas y comparables entre sí.
Partimos de la geometría CAD disponible, de las propiedades de los materiales y de la secuencia de laminado existente para desarrollar un modelo FEM destinado a evaluar la rigidez torsional mediante condiciones de contorno representativas de un ensayo de referencia típico del motorsport. Esto permitió establecer una base objetiva de comparación y orientar correctamente las modificaciones del diseño.
Posteriormente combinamos dos metodologías complementarias. Por un lado, una optimización basada en el conocimiento (knowledge-based), guiada por indicadores como la distribución de la energía de deformación y la interpretación de las direcciones principales de tensiones y deformaciones, especialmente eficaz para definir refuerzos localizados e inteligentes.
Por otro, una estrategia paramétrica semiautomática destinada a racionalizar la secuencia de apilado (stacking sequence) y los espesores, manteniendo las restricciones industriales, como el uso de los mismos materiales, los ángulos estándar de laminación y la compatibilidad con la división en moldes y la manipulación de los preimpregnados (pre-preg).
Esta forma de trabajar es habitual en proyectos de motorsport, donde la calidad del resultado depende tanto de los algoritmos utilizados como de la interpretación ingenieril y de la experiencia en diseño. Cada propuesta fue analizada críticamente y transformada en un laminado realmente fabricable, reduciendo la complejidad siempre que fue posible e introduciendo refuerzos específicos únicamente donde resultaban necesarios.
El resultado fue un conjunto de soluciones coherentes que demuestra cómo un monocasco ya altamente optimizado puede seguir mejorándose mediante una gestión experta de los materiales compuestos, convirtiendo los resultados de la simulación numérica en decisiones de diseño concretas.

Beneficios para el cliente

Para un fabricante de superdeportivos, confiar en SmartCAE para la optimización de estructuras de materiales compuestos significa disponer de un proceso claro, trazable y orientado a decisiones de ingeniería reales, y no simplemente a resultados difíciles de trasladar a la fabricación.
El primer beneficio es la reducción del riesgo técnico. La rigidez torsional se evalúa mediante un método repetible y comparable, y las modificaciones del layup se validan siguiendo los mismos criterios con los que posteriormente se verificará el monocasco.
El segundo beneficio es la capacidad de encontrar el equilibrio adecuado entre prestaciones e industrialización, un aspecto determinante en el diseño de componentes compuestos. Un laminado excesivamente complejo puede aumentar los rechazos, los tiempos de fabricación y la dependencia del operario, mientras que una secuencia de laminado racionalizada mejora la robustez del proceso y la repetibilidad de la producción, con ventajas directas en costes y time-to-market.
El tercer beneficio es el acceso al conocimiento especializado de SmartCAE en proyectos de motorsport: selección óptima entre tejidos y fibras unidireccionales, incorporación de refuerzos localizados sin incrementar innecesariamente el peso del componente, control de la orientación de las fibras en función de los flujos de carga y especial atención a las interfaces estructurales, que con frecuencia constituyen los puntos más críticos del diseño.
Por último, el enfoque basado en múltiples soluciones alternativas permite al cliente tomar decisiones fundamentadas según las prioridades específicas del programa de desarrollo, apoyándose siempre en una base de ingeniería sólida y en resultados validados mediante simulación.