Esta semana, BMW celebra su evento anual Innovation Days. Cada año, el fabricante de automóviles con sede en Múnich muestra algunas de sus tecnologías futuras, y el tema principal de este año es EfficientDynamics.
En el comunicado de prensa emitido hoy, toda una sección se centra en las piezas de construcción ligera y los avances de BMW en este ámbito. Desde los capós de CFRP y aluminio, hasta los asientos de fibra de carbono, el enfoque de BMW para el futuro es la reducción de peso. Aquí está la sección del extenso comunicado de prensa:
La construcción ligera inteligente como principio de desarrollo de Efficient Dynamics: Nuevas perspectivas de mejora del peso.
Gracias a Efficient Dynamics, el Grupo BMW consigue reducir continuamente los valores de consumo y de emisiones de los modelos actuales y futuros y, al mismo tiempo, aumentar el placer de conducir caracterizado por el dinamismo y la agilidad. Además, se tienen en cuenta otros requisitos, como la seguridad activa y pasiva y el confort de conducción. Para la solución del conflicto de intereses entre las numerosas exigencias que se plantean a los vehículos del segmento premium y la búsqueda de la máxima eficiencia no sólo juega un papel fundamental la optimización de la eficiencia del sistema de propulsión, sino sobre todo la optimización del peso. El concepto de construcción ligera inteligente crea las condiciones ideales para la realización del carácter inconfundible de un modelo BMW o MINI con el menor peso posible del vehículo.
El principio de la construcción ligera inteligente se aplica y se persigue sistemáticamente en todos los sectores del desarrollo automovilístico, desde la construcción de la carrocería y el motor hasta la tecnología del chasis y el diseño interior. El Grupo BMW ha establecido un proceso que, durante la fase de predesarrollo, ya genera ideas sobre materiales o diseños constructivos alternativos que conducen a una optimización del peso del vehículo. Los procesos de producción innovadores amplían la gama de soluciones viables. Además de las aleaciones y los plásticos, las materias primas renovables y las espumas, también se recurre cada vez más a los materiales compuestos e híbridos.
Las exigencias impuestas a cada solución de construcción ligera son sofisticadas. Cada nuevo material debe ser como mínimo igual al utilizado anteriormente en cuanto a funcionalidad y fiabilidad y, al mismo tiempo, ser significativamente más ligero. Además, en la evaluación total se tienen en cuenta los costes de producción, incluyendo la energía y las materias primas, así como su reciclabilidad. Así, la utilización de materiales compuestos innovadores sólo ha sido posible tras el desarrollo de modernos procesos de reciclaje. Estos garantizan que también sea posible reciclar completamente las combinaciones de materiales después de su utilización normal.
Más seguridad, agilidad única, peso optimizado: innovadora combinación de materiales en la construcción de la carrocería.
El nuevo BMW Serie 5 es un ejemplo impresionante de los avances que se pueden lograr mediante la construcción ligera inteligente en la optimización del peso de la carrocería. Durante el desarrollo de los modelos berlina y touring se tuvieron que cumplir especificaciones de seguridad mucho más estrictas que las aplicadas en los modelos anteriores. Al mismo tiempo, había que seguir desarrollando las características de agilidad y confort típicas del BMW Serie 5.
En comparación con el modelo anterior, la estabilidad media de la estructura de la carrocería de la nueva Serie 5 Berlina se ha incrementado en un 55%. Además, el nuevo modelo muestra la típica distribución de peso de BMW, prácticamente 50:50 entre los ejes delantero y trasero. La elevada estabilidad de la carrocería y la equilibrada distribución de la carga sobre los ejes se complementan con la optimización del peso total y, por tanto, mejoran aún más tanto la eficiencia como el ágil manejo del nuevo BMW Serie 5.
La solución al conflicto de intereses entre la seguridad en caso de colisión y el confort, por un lado, y la optimización del peso, la agilidad y la eficiencia, por otro, se logró mediante una combinación de materiales definida con precisión. El nuevo BMW Serie 5 tiene las puertas, las paredes laterales delanteras y el capó de aluminio. Sólo con el uso de puertas de aluminio se logró una reducción de peso por vehículo de 23 kilogramos en comparación con una construcción de acero convencional. Además, se ha utilizado una proporción mucho mayor de grados de acero conformado en caliente en comparación con el modelo anterior. Estas calidades de acero de alta resistencia, que implican un procesamiento más elaborado, proporcionan -con un peso menor- una mayor resistencia y estabilidad utilizando menos material. Los avances en la tecnología de producción permiten aumentar la proporción de grados de acero de alta resistencia con cada generación de modelos. De este modo, es posible satisfacer las crecientes exigencias de seguridad en caso de colisión sin aumentar el peso.
Aprovechamiento optimizado del material en la producción de carbono.
BMW ya desempeña un papel de liderazgo en la utilización de plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) en la industria del automóvil, que se incrementará considerablemente cuando comience la producción en serie de los modelos BMW i3 y BMW i8 anunciados para 2013. Ambos modelos cuentan con un habitáculo fabricado con CFRP, que combina una estabilidad extrema con un peso muy inferior al del acero, pero también al del aluminio. Esto representa la primera introducción de este material, conocido hasta ahora por las carreras de Fórmula 1 y la industria de la aviación, en la producción en serie de automóviles a gran escala.
A medio y largo plazo, no sólo los modelos producidos bajo una submarca de BMW se beneficiarán de esta innovadora construcción. Durante el desarrollo de la producción de los habitáculos de los modelos BMW i3 y BMW i8 se concibió un proceso innovador para el procesamiento posterior de los recortes de las esteras y tejidos de fibra de carbono. En el futuro, éstos podrán utilizarse al 100% para la producción de componentes de la carrocería. De este modo, será posible equipar otros modelos con componentes de fibra de carbono extremadamente ligeros y de alta calidad. Así, será posible aumentar la proporción de fibra de carbono en todos los segmentos con unos costes considerablemente menores que hasta ahora.
Los recortes se someten a un proceso de nuevo desarrollo, durante el cual los recortes de fibra de carbono de longitud variable se tejen en esteras de CFRP del tamaño requerido y, a continuación, de forma idéntica al material original, se sumergen en resina artificial y se curan. La resistencia del material así producido es varias veces superior a la del plástico reforzado con fibra de carbono. Es igual a la resistencia de un componente de acero convencional, con un peso reducido a menos de una cuarta parte.
En el curso del predesarrollo, la utilización del CFRP procesado se probó, por ejemplo, en el prototipo de un capó para un modelo M de BMW. La tapa consta de dos capas de carbono que encierran un plástico Nomex o un panal de papel reciclado. También se fabricó el prototipo de una carcasa de asiento con el material creado mediante la nueva tecnología. BMW M GmbH ya ha acumulado una amplia experiencia en la utilización del CFRP en el desarrollo en serie. Por ejemplo, el actual BMW M3 Coupé tiene un techo de fibra de carbono.
Menos peso, menos emisiones acústicas: la innovación se centra en la construcción ligera acústica en la zona de conducción.
Con el aumento continuo del contenido de aluminio y el uso de magnesio aún más ligero para la construcción de motores, el Grupo BMW ha reducido considerablemente el peso medio de las unidades de propulsión en los últimos tiempos. Además, los especialistas en desarrollo de motores trabajan en componentes innovadores que permiten reducir las emisiones acústicas de los motores de gasolina.
de motores trabajan en componentes innovadores que permiten reducir aún más las emisiones acústicas de los motores de gasolina y diésel. Un ejemplo es el encapsulado acústico del filtro de partículas de los motores diesel. Esto proporciona una reducción claramente perceptible de los niveles de ruido tanto en el interior como en el exterior del vehículo. Gracias al eficaz encapsulamiento del filtro de partículas, se puede prescindir de parte del aislamiento acústico del capó de los bajos, del mamparo y del eje delantero, de modo que se reduce el peso total del vehículo. Además, la nueva carcasa tiene una función no sólo acústica, sino también de aislamiento térmico. Después de un arranque en frío, el filtro de partículas encapsulado alcanza más rápidamente su temperatura óptima de funcionamiento. El nuevo diseño de construcción mejora así la durabilidad del sistema de tratamiento de los gases de escape.
En la parte delantera del motor se aplica otra medida de construcción acústica ligera. El aislamiento acústico de la transmisión por correa, el llamado mamparo frontal del motor, absorbe los ruidos de la transmisión procedentes del cárter y la culata, que son de alta frecuencia y, por tanto, desagradables al oído. El material de espuma utilizado para el mamparo delantero del motor tiene un peso muy reducido pero unas excelentes propiedades de absorción del sonido.
El encapsulamiento del cárter de aceite proporciona aislamiento acústico inmediatamente en su origen. Los cárteres de aceite metálicos resultan ser cajas de resonancia especialmente eficaces para las vibraciones del cárter y el cigüeñal. Este efecto indeseado se compensa con un aislamiento compuesto por material de fibra combinado con una capa de espuma moldeada. Gracias a la combinación de materiales deliberadamente seleccionada, las emisiones de ruido que se producen no sólo se atenúan, sino que se absorben.
Componentes del chasis: reducción del peso, mayor placer de conducción y eficiencia.
Los métodos de construcción ligera en el sector del chasis son numerosos y tienen una influencia positiva directa en el placer de conducir. Toda reducción de las masas no suspendidas y, sobre todo, de las rotativas, tiene un efecto directo en la agilidad del vehículo. Por ello, el Grupo BMW da especial importancia a la optimización del peso de los sistemas de suspensión y de frenos. Con la introducción del chasis fabricado casi por completo en aluminio en 1996, BMW estableció estándares de agilidad y placer de conducción en todos los segmentos. Además, la optimización del peso de la tecnología del chasis proporciona las condiciones ideales para mejorar considerablemente el confort, para acortar las distancias de frenado y para reducir la carga que actúa sobre la carrocería del vehículo.
Entre las medidas de construcción ligera realizadas en los modelos actuales de la serie BMW se encuentran los ejes de transmisión con engranaje recto de peso optimizado (reducción de peso de 0,8 kilogramos por vehículo en los modelos con BMW xDrive), una caja de la columna de dirección de magnesio (hasta 2,0 kilogramos), así como un soporte de pedal de plástico y un pedal de embrague de plástico (hasta 1,5 kilogramos). Con un soporte de retención del estabilizador y una columna articulada de plástico reforzado con fibra, el peso del vehículo en cada caso se reduce en 0,4 kilogramos. El travesaño de la caja de cambios fabricado en termoplástico reforzado con fibra es 1,0 kilogramos más ligero que el componente de aluminio utilizado anteriormente.
En el marco de un programa de desarrollo previo que abarca todas las variantes del chasis, los ingenieros de desarrollo de BMW Group también trabajan en innovaciones para optimizar el peso, mediante las cuales se puede lograr una reducción adicional de la masa de más de 20 kilogramos. Así, por ejemplo, se encuentran en fase de predesarrollo sistemas de muelles de suspensión de plástico reforzado con fibra de vidrio, que hacen que cada vehículo sea hasta seis kilogramos más ligero, así como unidades de frenado de alto rendimiento de peso extremadamente reducido. La construcción, que consiste en una pinza fija de aluminio y un disco de freno ligero, reduce el peso del vehículo en unos 8,0 kilogramos en comparación con las unidades de freno que ya se utilizan en los vehículos de serie, que están equipadas con una cámara de aluminio y una pinza flotante de aluminio.
Fuente: BMW
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