Analysis and design of steering wheel types used in conventional cars

[SPA] El volante constituye uno de los elementos fundamentales en la conducción de un vehículo, al ser la principal interfaz física y funcional entre el conductor y el sistema de dirección. A través de él se transmiten las órdenes de control, se percibe información del comportamiento dinámico del vehículo y se integra una parte relevante de los sistemas de seguridad y asistencia. Sin embargo, la evolución tecnológica del sector automotriz, junto con la incorporación de nuevos materiales y niveles crecientes de automatización, ha transformado el volante en un componente cada vez más complejo desde el punto de vista estructural, ergonómico y funcional. Este proyecto surge con el propósito de analizar, diseñar y evaluar distintas tipologías de volantes empleadas en turismos convencionales, considerando criterios de ergonomía, resistencia mecánica y selección de materiales. El objetivo principal es desarrollar y comparar tres configuraciones geométricas: volante circular, volante rectangular y volante rectangular abierto, mediante modelado tridimensional y simulación estructural por elementos finitos (FEM), con el fin de estudiar la influencia de la geometría en su comportamiento mecánico y dinámico. Asimismo, se lleva a cabo un proceso sistemático de selección de materiales utilizando herramientas de apoyo como GRANTA EduPack, definiendo una arquitectura multicapa en la que cada material cumple una función específica dentro del conjunto. Finalmente, se materializan los diseños mediante prototipado por fabricación aditiva (tecnología FFF), permitiendo validar de forma física las proporciones, la rigidez global y los aspectos ergonómicos del diseño. Este proyecto integra conocimientos de diseño industrial, ingeniería de materiales y simulación estructural, ofreciendo una base técnica para la optimización futura de volantes automotrices en términos de seguridad, peso, confort y adaptación a nuevas tecnologías de conducción. [ENG] The steering wheel is one of the fundamental components in vehicle driving, as it represents the main physical and functional interface between the driver and the steering system. Through it, control inputs are transmitted, vehicle dynamic behaviour is perceived, and several safety and assistance systems are integrated. However, technological evolution in the automotive sector, together with the incorporation of new materials and increasing levels of automation, has transformed the steering wheel into a structurally, ergonomically and functionally complex component. Within this context, the present project aims to analyse, design and evaluate different steering wheel typologies used in conventional passenger vehicles, considering ergonomic, mechanical and material selection criteria. The main objective is to develop and compare three geometric configurations —circular, rectangular and open rectangular steering wheels— through three-dimensional modelling and finite element structural analysis (FEM), in order to study the influence of geometry on their mechanical and dynamic behaviour. Additionally, a systematic material selection process is carried out using tools such as GRANTA EduPack, defining a multilayer architecture in which each material fulfils a specific function within the assembly. Finally, the proposed designs are materialised through additive manufacturing (FFF technology), allowing the physical validation of proportions, global stiffness and ergonomic aspects of the design. This project integrates industrial design, materials engineering and structural simulation knowledge, providing a technical basis for the future optimisation of automotive steering wheels in terms of safety, weight reduction, comfort and adaptation to emerging driving technologies.