Ensayos en automoción

El chasis de un vehículo es crucial para la seguridad general, la estabilidad de marcha, el confort de conducción y la eficiencia en el consumo de combustible, y plantea nuevos retos para los ensayos derivados de la transición a la electromovilidad.

• Uno de los puntos centrales es el ensayo de componentes estructurales de gran tamaño fabricados por fundición a presión (Mega Castings). Estas piezas de chasis fundidas reducen significativamente el número de componentes del vehículo y, con ello, la complejidad en el proceso de producción. Las nuevas tecnologías logran paredes delgadas y una notable reducción del peso total del vehículo. Durante la solidificación de estos grandes componentes, pueden producirse defectos como inclusiones de aire o fisuras. Dado que se trata de componentes estructurales, están sujetos a los más altos estándares de seguridad, por lo que es indispensable someterlos a ensayos exhaustivos. Una de las dificultades en el ensayo de estos componentes es que tienen geometrías muy complejas, pero es necesario extraer probetas de tracción planas y, por, sólo es posible obtenerlas de dimensiones muy pequeñas. Para este tipo de ensayos de tracción en miniatura, ZwickRoell ofrece unas mordazas hidráulicas de sujeción corta para probetas mini, especialmente diseñadas para garantizar una sujeción fiable y una medición precisa en probetas de pequeñas dimensiones. Este tipo de probetas planas es imprescindible, ya que las probetas redondas requerirían el mecanizado por fresado, lo que eliminaría la capa superficial del componente, precisamente la más crítica para evaluar la calidad de la fundición.
• Los amortiguadores, junto con los muelles de suspensión, actúan como elementos de absorción entre el chasis y la carrocería, y son fundamentales para el confort de marcha y la seguridad de conducción en vehículos modernos. En los vehículos eléctricos, los ensayos de muelles y amortiguadores adquieren todavía mayor relevancia, ya que permiten ajustar el comportamiento dinámico del vehículo al peso adicional de los sistemas de baterías. En automoción se utilizan preferentemente muelles helicoidales. El sistema de ensayo de muelles de ZwickRoell destaca por su exclusiva plataforma de medición multiaxial de hasta nueve sensores de fuerza, capaz de registrar con alta precisión no solo fuerzas axiales, sino también fuerzas transversales y líneas de acción y de determinar de forma automatizada y normalizada los valores característicos del muelle, como los puntos de contacto, la constante elástica del muelle, la fuerza de bloqueo y la curva envolvente de la fuerza.
• En el sector del automóvil, las ruedas están fabricadas de acero, aleaciones ligeras o materiales compuestos y los neumáticos correspondientes. El neumático es un compuesto de varios materiales con diferentes propiedades físicas. Los sistemas de ensayos de ZwickRoell se emplean para determinar las propiedades cuasiestáticas y dinámicas de ruedas, llantas y neumáticos, que cubren desde los ensayos estándar en caucho, textiles e hilos hasta ensayos en el sistema completo rueda/llanta/neumático.

Los metales desempeñan un papel fundamental en la fabricación de automóviles: garantizan estabilidad, seguridad y durabilidad y son fáciles de procesar. Desde aceros de alta resistencia y aleaciones de aluminio para construcciones ligeras hasta componentes de fundición y forja complejos, los metales deben soportar las cargas más exigentes.

• La base para su evaluación y caracterización son los ensayos de tracción en metales, según las normas ISO 6892-1 y ASTM E8 con determinación del valor r y valor n. Aquí se analizan las propiedades mecánicas básicas de chapas finas.
• Asimismo, en la fabricación moderna de carrocerías, los métodos de ensayo para el conformado de chapas y el ensayo de flexión de chapas VDA 238-100 son fundamentales para un aprovechamiento óptimo de los materiales.
• En caso de accidente, las carrocerías pueden llegar a experimentar altísimas tasas de deformación. Para poder evaluar y optimizar con precisión la seguridad y la resistencia al impacto, crash Performance, de los materiales y componentes utilizados, es esencial conocer su comportamiento bajo estas condiciones. Los ensayos de tracción a alta velocidad en máquinas de la serie HTM proporcionan los parámetros necesarios para ello.
• Además, la tenacidad a la fractura KIc es un parámetro clave para evaluar la resistencia a la rotura de metales. Este valor describe la resistencia al crecimiento de grietas y se determina conforme a ASTM E399 mediante una probeta previamente fisurada.

ZwickRoell ofrece todos los métodos de ensayo necesarios para la calibración de modelos de materiales y de fallo habituales, y con ello contribuye al desarrollo de estructuras de vehículo más seguras y con mejores prestaciones.

El aumento de los requisitos de construcción ligera y las nuevas demandas derivadas de la electrificación de vehículos están impulsando un uso cada vez mayor de componentes plásticos en la construcción de automóviles. Esto plantea nuevos desafíos, ya que para realizar simulaciones –por ejemplo, de impacto– es necesario desarrollar modelos de material adecuados también para plásticos.

Junto a los ensayos clásicos estáticos de materiales plásticos, los ensayos a alta velocidad, como los ensayos de desgarro a alta velocidad y los ensayos de perforación, están adquiriendo cada vez más importancia en la evaluación del comportamiento de los plásticos en condiciones extremas. Asimismo, los ensayos de fatiga en plásticos también desempeñan un papel cada vez más relevante, ya que permiten garantizar la resistencia a largo plazo de dichos materiales y sus compuestos. CAMPUS (Computer Aided Material Preselection by Uniform Standards) es una red de fabricantes de materiales que, gracias a unas normas de ensayo unificadas, permite mejora la comparabilidad de los resultados de ensayo. Esta plataforma también constituye una base para la normalización de los ensayos de fatiga en plásticos aplicados a la construcción de carrocerías. ZwickRoell participa activamente en esta plataforma y aplica siempre métodos de ensayo conforme al estado más actual de la técnica.

La caracterización mecánica de componentes de motor y transmisión es fundamental para garantizar la fiabilidad y el rendimiento de los motores de combustión y los sistemas de transmisión. Los componentes como bielas, cigüeñales, muelles de válvula y embragues están sometidos a fuertes cargas mecánicas durante el funcionamiento y, por ello, deben someterse a rigurosos ensayos. Estos incluyen: ensayos de fatiga, ensayos de dureza y ensayos de torsión que permiten evaluar la vida útil y la seguridad de los componentes. ZwickRoell ofrece tanto sistemas normalizados como soluciones adaptadas para el ensayo de motores, que cumplen con los requisitos específicos del sector de automoción.

Desde ensayos de confort en asientos de vehículos hasta ensayos de accionamiento en interruptores y botones, así como la caracterización fuerza-recorrido en electroválvulas o los ensayos mecánicos en sistemas de airbag y cinturones, ZwickRoell ofrece soluciones para realizar ensayos fiables según los diversos requisitos exigidos en componentes del interior de vehículos. Para validar su funcionalidad, confort y seguridad.