Unibody vs Carrocería sobre bastidor: Lo que debe saber

La arquitectura de un vehículo es su característica más básica, la que determina la mayor parte de sus prestaciones, capacidad e incluso personalidad. Durante décadas, ha habido dos formas principales de construir automóviles, que han definido el proceso de construcción de automóviles: unibody y body-on-frame. El conocimiento de las diferencias entre estos enfoques es fundamental para quienes desean comprender el diseño de los vehículos, sus características de rendimiento y su idoneidad para determinadas tareas.

Este análisis explorará los conceptos fundamentales de cada método de construcción, comparará sus principales características y explicará qué aplicaciones son las más adecuadas para cada diseño.

¿Qué es la construcción Unibody?

Unibody, término acuñado a partir de "unitized body" (carrocería unificada), hace referencia a una filosofía de diseño según la cual la estructura de la carrocería de un vehículo y su chasis subyacente se diseñan y ensamblan como una única unidad integrada. En esta configuración, no hay un bastidor claro y separable. En su lugar, los paneles externos, las estructuras de refuerzo internas, el piso y los pilares contribuyen a la resistencia y la rigidez torsional del vehículo en su conjunto.

Esta práctica cobró impulso en los vehículos de pasajeros a partir de mediados del siglo XX, principalmente por el deseo de minimizar la masa del vehículo y sus implicaciones positivas en el ahorro de combustible y el refinamiento de la conducción. Las numerosas piezas metálicas estampadas se ensamblan cuidadosamente, sobre todo mediante procesos de soldadura, para crear esta carcasa portante unificada.

¿Qué es Body on Frame?

La construcción de carrocería sobre bastidor representa el método anterior y más tradicional de fabricación de automóviles. Este diseño utiliza un chasis rígido e independiente (normalmente un bastidor en forma de escalera fabricado con fuertes perfiles de acero en C o secciones de caja) que constituye la principal columna vertebral estructural del vehículo. Este chasis fija directamente los principales componentes mecánicos, como el motor, la transmisión y los sistemas de suspensión, mediante soportes y otros elementos de montaje. A continuación, la carrocería del vehículo, un conjunto completamente independiente, se atornilla a este bastidor completo, normalmente con un conjunto de soportes elásticos que aíslan parcialmente el habitáculo de las vibraciones inducidas por la transmisión y la carretera. Este enfoque se ha preferido por su robustez inherente y su capacidad para soportar importantes tensiones operativas durante mucho tiempo.

Diferencias clave y comparación de dos construcciones

Decidir entre una carrocería monocasco y una carrocería sobre bastidor es una cuestión de ingeniería que afecta a casi todos los aspectos del rendimiento y la utilidad de un vehículo. Una comparación exhaustiva entre varios parámetros clave pone de manifiesto las claras ventajas y los compromisos inherentes a cada enfoque.

Diseño estructural y materiales

La diferencia básica en el diseño estructural determina la forma en que se gestionan las fuerzas. En un vehículo monocasco, todo el armazón es un elemento sometido a tensión. Esto permite a los ingenieros diseñar una estructura bastante rígida en comparación con su peso. Se puede obtener una gran rigidez torsional, una medida de la resistencia a la torsión, lo que es bueno para la precisión de manejo y la calidad de la conducción. Los materiales utilizados, en su mayoría diferentes metales y grados de acero, se seleccionan y colocan estratégicamente. Los aceros de alta calidad se aplican en las zonas críticas, como los pilares A, B y C, los paneles de los balancines y los raíles del techo, para proporcionar un efecto de jaula de seguridad. El aluminio e incluso los compuestos de fibra de carbono pueden incorporarse a los diseños de carrocería única para reducir aún más la masa y mejorar la rigidez, pero a un precio más elevado.

Las estructuras de carrocería sobre bastidor, en cambio, concentran la mayor parte de las tareas de carga en el bastidor independiente. Este bastidor es muy resistente y está construido para soportar las grandes tensiones que se producen al arrastrar remolques pesados o al conducir por terrenos accidentados. La carrocería que está conectada a él no contribuye mucho a la resistencia estructural general, pero tiene que ser lo suficientemente fuerte para sus propios fines. Los materiales del bastidor suelen ser acero al carbono de alta resistencia, seleccionado por su solidez y resistencia a la fatiga. La división de carrocería y bastidor puede significar que la rigidez torsional global de todo el sistema del vehículo sea inferior a la de un monocasco de clase similar, a menos que el bastidor sea muy resistente (y pesado).

Proceso de fabricación

Los procesos de fabricación de los vehículos monocasco y carrocería sobre bastidor son muy diferentes. La fabricación de vehículos monocasco depende en gran medida de operaciones avanzadas de estampado para producir los numerosos paneles individuales que componen la estructura de la carrocería. A continuación, estos paneles se ensamblan en una serie muy intrincada de soldaduras automatizadas, principalmente soldadura robótica por puntos, soldadura láser y adhesivos estructurales. Este proceso de fabricación metálica implica una gran inversión en utillaje (matrices de estampación y plantillas de soldadura) y requiere una cuidadosa planificación en cada etapa. Es el más adecuado para la producción de grandes volúmenes, donde el coste del utillaje puede repartirse. La precisión necesaria para alinear y soldar estos paneles es esencial para la integridad estructural y la exactitud dimensional de la estructura acabada.

La fabricación de carrocerías sobre bastidor cuenta con dos grandes líneas de montaje separadas: una para el chasis y otra para la carrocería. Los componentes del bastidor suelen soldarse o remacharse. A continuación, el chasis rodante se equipa con los componentes de la cadena cinemática y la suspensión. Individualmente, se construye y pinta la carrocería. La "unión" de la carrocería con el bastidor es un proceso relativamente tardío en el proceso de montaje. Este enfoque más modular puede proporcionar cierta flexibilidad en la construcción de diferentes estilos de carrocería en un bastidor común y, a veces, puede ser menos intensivo en capital para volúmenes de producción más pequeños. También facilita la introducción de versiones especializadas o modificaciones posventa en la carrocería sin tener que rediseñar el chasis principal.

Rendimiento de seguridad

Tanto los vehículos de carrocería monocasco como los de carrocería sobre bastidor pueden diseñarse para tener altos niveles de seguridad, pero absorben la energía del choque de forma diferente. Los vehículos monocasco son muy buenos para diseñar zonas de deformación controlada. Los ingenieros pueden dar forma a las partes delantera y trasera de la carrocería para que se deformen de manera predecible en una colisión, absorbiendo la energía del impacto y minimizando las fuerzas transferidas al compartimento de los ocupantes, comúnmente conocido como "célula de seguridad". El enfoque holístico de la gestión de la energía es posible gracias a la estructura integrada. El uso extensivo de la ingeniería asistida por ordenador (CAE) y las pruebas de choque han dado lugar a grandes mejoras en la resistencia al impacto de los vehículos monocasco.

Los vehículos con carrocería sobre bastidor también tienen zonas deformables, que suelen estar incorporadas en las partes delanteras del bastidor y la estructura de la carrocería. La propia resistencia del bastidor puede ofrecer una protección significativa en algunos tipos de colisiones, especialmente en impactos frontales de gran desplazamiento o impactos laterales con objetos más estrechos. Sin embargo, la propia rigidez de un bastidor tradicional también puede significar que, en algunos escenarios de impacto, puede transferirse más energía de choque directamente a los ocupantes si no está bien controlada por el sistema de montaje de la carrocería y la estrategia general de absorción de energía de choque del vehículo. Los vehículos modernos de carrocería sobre bastidor han avanzado mucho en términos de seguridad, con diseños de bastidor y materiales avanzados utilizados para mejorar la absorción de impactos y la protección de los ocupantes, de conformidad con las estrictas normas de seguridad mundiales.

Dinámica en carretera (NVH, conducción, manejo)

La dinámica en carretera -que incluye ruido, vibración y dureza (NVH), calidad de marcha y precisión de manejo- se ve influida significativamente por la construcción del vehículo. Los vehículos monocasco suelen ser mejores en estos aspectos. Su habitual menor peso y su mayor rigidez torsional contribuyen a una conducción más sensible y controlada. La estructura integrada permite que los componentes de la suspensión se monten directamente en una plataforma rígida, lo que permite un ajuste más preciso de las características de la suspensión. El resultado es una relación más directa entre el conductor y la carretera y, en muchos casos, una conducción más cómoda y silenciosa, ya que la estructura única puede diseñarse mejor para reducir las vibraciones y el ruido de la carretera.

Los vehículos de carrocería sobre bastidor, al ser más pesados y tener una construcción separada de carrocería y bastidor, históricamente han tenido más dificultades para ofrecer un comportamiento refinado en carretera. Los soportes de goma que se utilizan para aislar la carrocería del bastidor pueden filtrar algunas de las vibraciones, lo que es bueno para NVH, pero también puede añadir un poco de vaguedad o retraso en las respuestas de manejo. El aumento del centro de gravedad que prevalece en este tipo de vehículos también puede causar más balanceo de la carrocería en las curvas. Sin embargo, los avances en la tecnología de la suspensión, los sistemas de amortiguación adaptativos, las mejores técnicas de montaje de la carrocería y la ingeniería del bastidor han permitido que los vehículos modernos con carrocería sobre bastidor, especialmente los SUV premium, ofrezcan un confort de marcha sorprendentemente sofisticado y una conducción competente, acortando distancias con sus homólogos unibody en muchos aspectos.

Resistencia y capacidad (remolque, arrastre, todoterreno)

Esta es una de las áreas en las que la construcción de carrocería sobre bastidor tiene una clara ventaja. El bastidor, fuerte e independiente, es ideal para soportar las enormes tensiones que se producen al arrastrar remolques pesados y transportar cargas pesadas. Estas cargas son soportadas directamente por el bastidor, lo que aísla a la carrocería de la mayor parte de las tensiones. Esta resistencia innata es la razón por la que casi todas las camionetas pesadas y los SUV de gran tamaño utilizan esta construcción. Además, en un uso serio fuera de carretera, la robustez de un bastidor separado es útil para soportar las fuerzas de torsión que se experimentan en terrenos accidentados. Los diseños de carrocería sobre bastidor suelen ofrecer una mayor articulación de la suspensión, lo que resulta esencial para garantizar el contacto de los neumáticos con el suelo en situaciones difíciles fuera de la carretera. Otra ventaja es la facilidad de integrar fuertes placas de deslizamiento y protección de bajos directamente en el bastidor.

Aunque los vehículos monocasco, especialmente los modernos crossover y SUV, son cada vez más capaces, suelen tener menor capacidad de remolque y arrastre que los vehículos carrozados sobre bastidor del mismo tamaño. Las tensiones del remolque pesado tienen que repartirse entre la estructura monocasco, lo que requiere una cuidadosa ingeniería y refuerzo. Sin embargo, para remolques ligeros o moderados y la mayoría de las situaciones off-road (a menudo llamadas "soft-roading"), muchos SUV monocasco son más que suficientes, proporcionando un buen compromiso entre el confort diario y la capacidad ocasional. Los diseños monocasco de gama alta, con chasis reforzado y complejos sistemas de tracción total, siguen superando sus límites.

Factores de coste

El coste es un factor polifacético. Desde el punto de vista de la fabricación, la producción unibody de gran volumen, aunque inicialmente es cara en términos de utillaje, puede ser muy eficiente por unidad. El alto nivel de automatización ayuda a controlar los costes de mano de obra y a reducir los costes globales de producción. En el caso de las carrocerías sobre bastidor, el proceso de fabricación puede ser más sencillo en algunos aspectos, lo que puede permitir una menor inversión inicial para series de producción más pequeñas. Los costes de material varían; los vehículos monocasco tienden a utilizar una gama más amplia de calidades de acero especiales, más ligeras y a veces más caras, mientras que los diseños de carrocería sobre bastidor han utilizado tradicionalmente más acero menos complejo, pero aún así resistente, para el bastidor.

Los costes de reparación también pueden diferir. Las reparaciones de daños estéticos menores pueden ser las mismas para ambos. Sin embargo, los daños estructurales importantes en un vehículo monocasco pueden ser complicados y costosos de reparar correctamente, y requieren equipos y conocimientos especiales para devolver al vehículo su integridad estructural y alineación originales. Los daños en el bastidor de un vehículo con carrocería sobre bastidor también pueden ser graves y costosos de reparar, y en algunos casos es necesario sustituir todo el bastidor. Sin embargo, en algunos casos, la sustitución de los paneles de la carrocería de un vehículo carrozado sobre bastidor puede ser más fácil si el bastidor subyacente no está dañado. La modularidad puede ser a veces una ventaja en determinadas situaciones de colisión.

¿Qué estructura se adapta mejor a cada tipo de vehículo?

Las propiedades naturales de la construcción unibody y carrocería sobre bastidor son adecuadas para diversos tipos de vehículos y usos.

Unibody: Esta construcción es líder en el mercado de turismos como berlinas, utilitarios, familiares y monovolúmenes. También es la arquitectura elegida para la mayoría de los vehículos utilitarios crossover (CUV) y un número cada vez mayor de SUV ligeros y medianos. Para estos vehículos, las ventajas de un peso más ligero, un mayor ahorro de combustible, un mayor confort en carretera, una conducción refinada y un interior eficiente son fundamentales.

Cuerpo sobre bastidor: Esta construcción es la norma para la mayoría de las camionetas de tamaño completo (ligeras y, sobre todo, pesadas), los grandes SUV basados en camiones que se destinan a remolque y transporte serios, y los vehículos todoterreno dedicados y resistentes (por ejemplo, Jeep Wrangler, Toyota Land Cruiser ciertas variantes). Para estos usos, la máxima resistencia, durabilidad bajo cargas extremas, capacidad de remolque y, en muchos casos, articulación todoterreno son los principales requisitos.

A veces, los límites son difusos, ya que algunos SUV monocasco muy competentes ofrecen grandes capacidades todoterreno y un remolque decente, mientras que algunos vehículos modernos con carrocería sobre bastidor ofrecen un refinamiento asombroso similar al de un automóvil.

Unibody vs Carrocería sobre bastidor: Comparación de pros y contras

TZR: Socio de chapa metálica de precisión para vehículos

La integridad estructural y el rendimiento de los vehículos monocasco y carrocería sobre bastidor dependen fundamentalmente de la precisión en la fabricación de la chapa metálica. Desde las complejas carrocerías unibody portantes hasta los robustos paneles de carrocería montados sobre bastidores, la precisión en el conformado, el corte y la unión de las chapas metálicas, entre otros, es fundamental para cumplir las estrictas normas de seguridad, rendimiento y precisión dimensional de la industria del automóvil.

Como especialistas en el procesamiento de chapa metálica de precisión, TZR ofrece la experiencia y las capacidades de fabricación avanzadas que exigen los sectores críticos, respaldadas por más de 10 años de experiencia. Somos uno de los principales proveedores de diseño, creación de prototipos y fabricación de chapa metálica para sectores exigentes, como la automoción, los equipos médicos, las impresoras 3D y las energías renovables. Destacamos en la manipulación de materiales como el acero, el acero inoxidable, el aluminio y el cobre, empleando técnicas avanzadas como el corte por láser, el punzonado CNC y el plegado de precisión para garantizar una precisión de hasta ±0,02 mm con un rendimiento de 98%. Nuestro compromiso con la calidad incluye análisis DFM profesional y plazos de entrega rápidos, entregando pedidos grandes en 7-20 días o producción urgente en tan sólo 7 días. Asóciese con TZR para obtener soluciones personalizadas de chapa metálica que aumenten la resistencia del vehículo y cumplan las normas más estrictas de ingeniería de automoción.

Conclusión

Ni la carrocería monocasco ni la carrocería sobre bastidor son intrínsecamente superiores, sino que cada una de ellas es una solución de ingeniería diferente diseñada para satisfacer distintas prioridades y necesidades operativas. La carrocería monocasco ofrece grandes ventajas en cuanto a peso, ahorro de combustible, refinamiento en carretera y eficiencia de embalaje, y es la opción obvia para la mayoría de turismos y crossovers. La construcción de carrocería sobre bastidor ofrece una resistencia sin igual, capacidad de remolque y transporte y, en muchos casos, una capacidad todoterreno extrema, lo que la convierte en una construcción relevante para camiones y vehículos utilitarios específicos.

Ambas arquitecturas siguen evolucionando y los fabricantes utilizan cada vez más materiales avanzados, técnicas de diseño innovadoras y procesos de fabricación sofisticados para mejorar los puntos fuertes y reducir los puntos débiles tradicionales de ambas. Para el usuario final, conocer estas diferencias básicas le permitirá elegir un vehículo con más conocimiento de causa, en el que las características innatas del vehículo se ajusten a sus necesidades y expectativas particulares. Para quienes trabajan en la industria del automóvil, desde el diseño y la fabricación hasta la reparación y la personalización, sigue siendo vital conocer a fondo estos métodos estructurales y el arte de la metalistería de precisión que los sustenta.