[es] La preocupación medio-ambiental va en aumento en diversos sectores de la industria, en especial en la industria automovilística. Por un lado se está trabajando en la reducción de emisiones de CO2 mediante el desarrollo de motores más eficientes. Por otra parte, en el desarrollo de vehículos eléctricos que contaminen el medio ambiente en menor medida. Con este mismo fin, todos los grandes fabricantes de automóviles han adoptado la estrategia de intentar reducir el peso de los vehículos. En el caso particular de los vehículos eléctricos, una de las mayores limitaciones es la falta de autonomía, que en parte es debido al elevado peso de las baterías. Sin embargo, la seguridad de los pasajeros no debe verse afectada debido a la reducción del peso del vehículo. Es por ello por lo que en las últimas décadas se está investigando sobre el uso de materiales más ligeros con mejores propiedades para reducir el peso y aumentar la seguridad de los pasajeros. Entre estos materiales se encuentran los materiales compuestos de matriz polimérica, en los cuales se centra la presente investigación. Las actuales estructuras de impacto de los vehículos son de materiales metálicos como el acero y el aluminio. En esta tesis se analizan y se desarrollan estructuras de impacto o crash box de materiales compuestos reforzados con fibra contínua de manera que se consigue reducir considerablemente el peso del componente y aumentar la capacidad de absorber energía en caso de un accidente. Por un lado se realiza un análisis de tipo de refuerzo y la influencia de la secuencia del laminado en la capacidad de absorción de energía de la estructura. Se trabaja con fibras de vidrio unidireccionales, bidireccionales y fibras de basalto bidireccionales para intentar maximizar la energía absorbida y elegir el material de refuerzo más adecuado. Otro de los aspectos trabajados es el efecto que tiene el porcentaje de volumen de fibra en el comportamiento a colapso de las estructuras. Se ha podido ver que existe un porcentaje óptimo en el cual la estructura es capaz de absorber mayores cantidades de energía. La mayoría del trabajo se ha centrado en analizar las propiedades a colapso de un perfil unitario semi-hexagonal cambiando diferentes parámetros. Sin embargo, la idea es utilizar la combinación de estos perfiles siguiendo el concepto de nido de abeja para poder diseñar estructuras de impacto modulares que se puedan adaptar a las diferentes Resumen viii especificaciones que tienen los vehículos distintos. Para ello, también se ha analizado el efecto que tienen las diferentes geometrías que se obtienen después de combinar estos perfiles en términos de absorción de energía. Se ha podido comprobar que aumentando el nivel de corrugación se consiguen disipar mayores cantidades de energía. Debido a los costes que suponen los ensayos experimentales, hoy en día la mayor parte del desarrollo se efectúa mediante simulaciones numéricas. Es por ello por lo que se ha trabajado en el desarrollo de una herramienta numérica capaz de predecir con exactitud el comportamiento a colapso analizado experimentalmente. Una vez que el modelo ha sido validado, se ha realizado una optimización de la geometría de la sección del perfil semi-hexagonal mediante el método de los elementos finitos. Una de las mayores limitaciones de estos materiales es la falta de productividad de los procesos de fabricación. Por ello, se han querido analizar las propiedades a colapso del material fabricado por un nuevo proceso que está en fase de desarrollo en Mondragon Unibertsitatea. Este proceso está basado en la pultrusión tradicional pero con un curado alternativo de ultravioleta fuera del molde, el cual es capaz de fabricar de manera automatzada, en continuo y en cadecias suficientemente altas para hacer frente a los requisitos de productividad exigidas por la industria de la automoción. De este modo, se han analizado y comparado las propiedades del material del nuevo proceso con el mismo material fabricado por los procesos tradicionales de infusión con bolsa de vacío y el método de contacto a mano. Los resultados demuestran que las propiedades están al mismo nivel o que incluso son mejores. Por último, se han fabricado estructuras reales de impacto con los perfiles fabricados por el nuevo proceso de pultrusión y se han integrado en el chasis de un prototipo de un vehículo eléctrico para realizar un crash test en condiciones reales de impacto. Los resultados muestran la validez de este material y de estas estructuras para esta aplicación. Las cantidades de energías absorbidas por unidad de peso son significativamente mayores que las estructuras metálicas que se emplean actualmente.

[eu] Ingurugiroarekiko ardura geroz eta handiagoa da industriako hainbat sektoretan, bereziki automobilgintzan. Alde batetik CO2 emisioak murriztea dute helburu eta bestetik, auto elektrikoen garapenean dabiltz burubelarri lanean. CO2 emisioak murrizteko motorren kontsumoa gutxitu beharra dago eta hori lortzeko estrategietako bat autoen pisua murriztean datza. Auto elektrikoei dagokienez, eragozpen handienetako bat hauek duten autonomia mugatua da, hein handi batean bateriek duten pisu altuaren eraginez. Hori dela eta, autoen pisua murriztearen estrategia gaur egungo autoak eta auto elektrikoak garatzen dituzten fabrikatzaileen agendetan txertatuta dago. Aitzitik, autoen pisu murrizketak ezin du inolako eraginik izan bidaiarien segurtasunean. Arrazoi hori medio, azken hamarkadetan ikerketa ugari ari dira egiten propietate hobeak dituzten material arinen inguruan, autoaren pisua murrizteaz gain bidaiarien segurtasuna hobetzeko asmoz. Material hauen artean aurkitzen dira matrize polimerodun material konposatuak eta hain zuzen ere, ikerketa hau mota honetako materialetan oinarritzen da. Gaur egungo autoetako inpaktu egitura gehienak altzairua edo aluminioa bezalako material metalikoz eginda daude. Tesi honetan berriz, material konposatuz eginiko inpaktu egiturak aztertzen eta garatzen dira. Modu honetan osagai hauen pisua murrizteaz gain, auto istripu batean sortzen diren energia kantitate handiagoak xurgatzeko ahalmena lortzen da. Alde batetik zuntz mota ezberdinek eta zuntz hauen sekuentziak, egituraren energia espezifikoa xurgatzeko ahalmenean duen eragina aztertzen da. Horretarako, norabide bakarrean eta bi norabidetan zuzendutako beira zuntzak eta bi norabidetan zuzendutako basalto zuntzak erabiltzen dira, zuntz material egokiena aukeratu eta egituraren energia xurgatzeko ahalmena hobetzeko asmoz. Lan honetan azterturiko beste faktore bat, zuntz portzentaiak egituraren kolapso portaeran duen eragina da. Emaitzak aztertuz, egituraren energia xurgatzeko ahalmena maximizatzen duen zuntz portzentaia jakin bat dagoela ondorioztatu da. Ikerketaren zati handi bat, hainbat propietatu aldatuz egitura semi-hexagonal unitario batek kolapsorako duen portaera aztertzean oinarritu da. Hala ere, perfil semi-hexagonal hauek abaraska kontzeptuan oinarrituta konbinatuz auto ezberdinentzako baliagarriak izan daitezkeen egitura modularrak garatu ahal izatea da ideia Laburpena vi nagusietako bat. Hori dela eta, perfil hauek konbinatuta lortzen diren geometria ezberdinek energia xurgatzeko ahalmenean duten eragina aztertu da. Egituren ondulatze maila handitzen doan heinean egituraren xurgamen ahalmena handiagoa dela ikusi da. Entsegu experimentalek duten kostu ekonomiko altua dela eta, gaur egun automozioko osagai gehienen garapen ia guztia simulazio numeriko bidez burutzen da. Arrazoi hori medio, egiturak entsegu experimentaletan kolapsoan erakutsi duen portaera zehaztasunez aurreikustea ahalbideratzen duen herraminta numeriko bat garatu da. Behin entsegu experimentaletako emaitzak numerikoki balidatu ostean, perfil semi-hexagonalaren sekzioaren optimizazio bat egin da simulazio numeriko bidez, energia xurgapen ahalmen handiena duen geometria aurkitzeko asmoz. Material konposatuen muga handienetako bat, gaur egungo fabrikazio prozesuen produktibitate falta da. Muga hau gainditzeko asmoz, Mondragon Unibertsitateak garapen fasean daukan prozesu berri baten bidez fabrikatutako materialaren kolapso propietateak aztertu dira. Prozesu berri hau, pultrusio prozesu tradizionalean oinarriturik dago. Aitzitik, materialaren ontze prozesua moldetik kanpo ematen da eta ontze sistema termikoa izan beharrean, izpi ultramore (UV) bidezkoa da. Modu honetan, material konposatuzko perfilak modu automatizatu, jarrai eta automozio industriak behar duen kadentzietan fabrikatzeko gai da prozesu hau. UV bidezko pultrusio prozesuarekin fabrikatutako materialaren propietateak, huts-poltsaz lagunduriko infusio prozesuarekin eta esku-kontaktu bidezko prozesu tradizionalarekin fabrikatutako materialen propietateekin alderatu dira. Lortutako emaitzen arabera, prozesu berriarekin fabrikatutako materialaren propietateak maila berean edota maila altuagoan daudela ikusia. Azkenik, auto elektriko baten prototipo batean, UV pultrusioz fabrikatutako inpaktu egitura erreal batzuk integratu dira kondizio errealak simulatuko dituen istripu entsegu experimental bat burutzeko. Emaitzen arabera, material hau aplikazio hauetarako baliagarria dela egiaztatu da. Istripu entseguan xurgatutako energia kantitateak, material metalikoz