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T1 Optimización topológica de una pieza metálica para adaptarla a fabricación aditiva
A1 Viana Colino, Maria Victoria
AB La fabricación aditiva o impresión 3D es una tecnología basada en la creación de piezas mediante lasuperposición de capas de material hasta completar el sólido. En la última década su evolución haexperimentado grandes progresos y sus múltiples aplicaciones han llamado la atención de un grannúmero de empresas de todos los sectores. Actualmente está en pleno auge gracias alperfeccionamiento de las tecnologías y las ventajas que proporciona en cuestión de tiempos y costes.En el apartado de Estado del Arte del presente estudio se han presentado estas técnicas, las másimportantes y utilizadas, indicando cómo funcionan y señalando sus ventajas y sus inconvenientes.Uno de los sectores más beneficiados por la fabricación aditiva es el sector aeronáutico. Su continuabúsqueda de la reducción de pesos y la necesidad de simplificar la fabricación de piezas conconfiguraciones complejas, están totalmente reflejados en la filosofía que aporta esta nuevatecnología de fabricación. Dichos propósitos han inspirado la creación de este estudio, pretendiendodemostrar cómo la aplicación de esta tecnología mejoraría en todos los aspectos los procesos dediseño y fabricación.Este proyecto está enfocado en la optimización topológica de una pieza, componente de unaestructura aeronáutica, para su futura fabricación mediante impresión 3D, en concreto mediante EBM– fusión por haz de electrones. Se ha realizado la optimización de la pieza mediante la herramientaespecializada Inspire®, partiendo de dos modelos distintos de base, a los que se les ha aplicado lasrestricciones de diseño y las cargas soportadas por la pieza original. El proceso consta de variasiteraciones, análisis y pruebas, para obtener un modelo apto para la fabricación que cumple losobjetivos necesarios. Para finalizar el estudio, y teniendo en cuenta el modelo optimizado conseguido,se hace una comparación de los parámetro de fabricación entre este nuevo método y la fabricaciónconvencional, evaluando los tiempos, costes y sobre todo material utilizado, que es uno de los factoresmás importan en la industria aeronáutica.Los resultados obtenidos pueden ser útiles en la evaluación de la implementación de este proceso enun caso real, ya que facilita la selección del método, indica un método de optimización a seguir yproporciona el rango de mejora obtenido comparado con una fabricación convencional pormecanizado.
AB Additive manufacturing, also known as 3D printing, is a technology based on the creation of parts bylaying down successive layers of material until the entire object is created. In the last decade itsevolution has made great progress and many applications have been discovered, drawing theattention of a large number of companies from all sectors. Currently it is booming, thanks to theimprovement of technologies and the advantages provided within manufacturing time and costs. Inthe State of the Art section of this study these techniques are presented, the most important andused, indicating how they work and pointing out their advantages and disadvantages.One of the sectors that are benefited most from additive manufacturing is the aerospace sector. Theconstant search for weight reduction and the need to simplify the manufacture of parts with complexconfigurations, are fully reflected in the philosophy that brings this new manufacturing technology.These purposes have inspired the creation of this study, wishing to show how the application of thistechnology would improve the design and manufacturing processes in all aspects.This project is focused on the topological optimization of a part, component of an aeronauticalstructure for future production by 3D printing, particularly through EBM (Electron Beam Melting). Theoptimization of the part has been performed by Inspire®, an specialized design tool, from two differentbase models, where the design constraints and loads on the original part are applied. The processconsists of several iterations, analysis and testing to obtain a model suitable for the manufacture thatmeets the required objectives. To complete the study, considering the optimized model obtained, acomparison of the manufacturing parameters between the new method and the conventionalmanufacture is done, by evaluating the time, cost and especially the material used, which is one of thefactors more valuable into the aviation industry.The results can be useful in evaluating the implementation of this process in a real case, since itfacilitates the selection of the method, indicating an optimization method to follow and provides therange enhancement obtained compared with a conventional manufacturing machining.
YR 2015
FD 2015
LK https://hdl.handle.net/10016/25313
UL https://hdl.handle.net/10016/25313
LA spa
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RD 27 jul. 2024