La planificación de tiempos mínimos de vuelta (MLTP) es un problema bien establecido en la industria de los automóviles de carrera para proporcionar pautas a los conductores y optimizar la configuración del vehículo. En este documento, abordamos la naturaleza 3D del problema en su totalidad, sin hacer suposiciones simplificadoras sobre la mecánica del sistema. Proponemos un modelo de vehículo multibody, descrito por ecuaciones dinámicas rigurosas. Para manejar eficazmente la complejidad resultante, ideamos un método computacional de dinámica directa eficiente basado en el algoritmo de cuerpo articulado (ABA) de Featherstone. Para resolver el MLTP, empleamos una técnica de colocación directa, discretizando el problema de modo que toda la información de la pista 3D se preprocese e incorpore directamente en el problema discreto. Este enfoque de discretización resulta ser perfectamente compatible con nuestro modelo de vehículo, lo que lleva a una solución en marcos de tiempo computacionales accesibles. El alto nivel de detalle del modelo hace que el enfoque propuesto sea muy útil para análisis profundos de dinámica de vehículos en pistas complejas. Para sustentar el análisis, proporcionamos una comparación con los resultados obtenidos por un modelo de doble pista en el circuito de Nürburgring Nordschleife. De manera consistente con la tendencia promedio definida por la doble pista, el modelo propuesto presenta un comportamiento más dinámicamente rico, capturando de manera realista los efectos de orden superior provocados por las curvas cerradas y la pendiente altamente variable de la pista.