Vehículos seguros de combustible alternativo

En la actualidad, la capacidad para modelar, simular y predecir el comportamiento de las estructuras de polímero reforzado con fibra es inferior a la de las carrocerías de acero prensado. Para solucionar este problema, unos científicos iniciaron el proyecto MATISSE, financiado por la UE.

El equipo de proyecto está desarrollando y probando técnicas de modelado de estructuras reforzadas con tejido y materiales compuestos gruesos con fibras unidireccionales. Para validar el enfoque de modelado, se hace hincapié en el diseño y la comprobación de dos elementos fundamentales para la seguridad de los VPA futuros, siendo ambos ejemplos de estructuras presurizadas. Se trata de los depósitos de combustible de gas natural comprimido (GNC) y de estructuras de choque adaptables.

Mediante el uso de modelos de elementos finitos, los científicos están elaborando diseños para construir coches más ligeros y seguros dotados con depósitos de almacenamiento de combustible a bordo a alta presión que están sometidos a cargas dinámicas. El trabajo también se orienta hacia el diseño y la evaluación de infladores adaptables para presurizar estructuras de choque adaptables. Diversos conceptos de presurización se están explorando no sólo para mejorar la estabilidad de la estructura en caso de choque, sino también para reducir la masa y alcanzar una mayor eficacia en el empaquetamiento.

Hasta ahora, los científicos han analizado los supuestos de choque más probables a fin de encontrar lugares adecuados para la aplicación de estructuras de materiales compuestos. Se ha definido una metodología de ensayo para la identificación de las principales vías de carga sobre el depósito de combustible en caso de colisión. Se espera que los vehículos de GNC aguanten las fuerzas ejercidas sobre el cilindro de gas en caso de colisión frontal, lateral o trasera, evitándose fugas y fuego. A la larga, disponer de depósitos de GNC más ligeros e integrados más estrechamente en el vehículo no sólo comporta beneficios ambientales, sino que también aumenta la seguridad de los pasajeros.

Los científicos seleccionaron una barra de refuerzo para puertas para aplicar una estructura de choque adaptable hecha de materiales compuestos reforzados con fibras. Varios materiales compuestos han sido considerados para su diseño, y también se han obtenido mecanismos de inflado. A partir de estos conceptos se ha desarrollado un prototipo de barra de refuerzo para puertas.

El objetivo último de MATISSE es proporcionar herramientas avanzadas de modelado de colisiones que deberían permitir a los diseñadores de automóviles simular adecuadamente y probar diversos aspectos de seguridad de los VPA. Los diseños de referencia generados para las estructuras de choque adaptables probablemente encuentren también aplicación en otros vehículos.the ability to model, simulate and predict the behaviour of fibre-reinforced polymer structures lags way behind compared to pressed-steel car bodies. To address this issue, scientists initiated the EU-funded project MATISSE.

The project is developing and testing modelling techniques for fabric-reinforced structures and thick composites with unidirectional fibres. To validate the modelling approach, focus is placed on designing and testing two important safety-critical parts of future APVs, both being examples of pressurised structures. These are compressed natural gas (CNG) fuel tanks and adaptive crash structures.

By using finite element models, scientists are producing designs for lighter and safer cars with on-board high-pressure storage tanks that are subject to dynamic loading. Work is also geared towards designing and assessing adaptive inflators for pressurising adaptive crash structures. Different pressurisation concepts are explored not only to improve the structure stability in case of crash, but also to provide reduced mass and higher packaging efficiency.

So far, scientists have analysed the most likely crash scenarios to find suitable locations for applying composite structures. A testing methodology for identifying the main load paths on the fuel tank in case of a crash has been defined. CNG vehicles are expected to withstand the forces exerted on the gas cylinder in case of a front, lateral or rear collision, avoiding leakage or fire. Ultimately, making CNG tanks lighter and more tightly integrated into the vehicle not only has environmental benefits, but also increases passenger safety.

Scientists selected a door beam as an application for an adaptive crash structure made of fibre-reinforced composites. Several composite materials have been considered for its design, and the inflating mechanisms have also been produced. Based on these concepts, a prototype beam door has been developed.

MATISSE's ultimate aim is to provide advanced crash modelling tools that should allow automotive designers to adequately simulate and test various safety aspects of APVs. The generated reference designs for adaptive crash structures are also likely to find application in non-APVs.