Optimización del proceso de fundición de componentes diseñados con criterios de diseño generativo. Aplicación del test de colabilidad.

Abstract

La evolución de la impresión 3D está permitiendo su introducción en la producción industrial tradicional y la creación de nuevos métodos de fabricación que se sirven de esta nueva tecnología. La impresión 3D permite la fabricación de geometría muy complejas que resultarían imposibles o muy caros mediante los métodos de fabricación tradicionales.

Este proyecto propone un nuevo método de fabricación de geometrías diseñadas con criterios de diseño generativo utilizando la impresión 3D para crear un modelo en plástico. Para crear este modelo, primero se seguirá un proceso de optimización topológica de una pieza. Este proceso permite analizar los esfuerzos que sufre la pieza frente a ciertas cargas y elimina masa de las zonas menos estresadas.

Una vez la pieza está optimizada, se manda a imprimir en 3D en plástico con unas variables de impresión muy específicas para facilitar su fundición. Con este modelo impreso en plástico (PLA) se crea entonces un molde en revestimiento cerámico y se introduce en un horno para volatilizar el plástico del modelo. Finalmente se vierte material fundido (en este caso aluminio) sobre el molde para conseguir así la geometría en metal. Por último, se pretenden ensayar las piezas fundidas mediante un ensayo de tracción para analizar los comportamientos mecánicos de dichas piezas y compararlos con las simulaciones realizadas.

Este proyecto recoge las variables y técnicas utilizadas para llevar a cabo este método de fabricación que une la impresión 3D con la fundición; y propone recomendaciones para posibles trabajos futuros en este área.

The evolution of 3D printing is allowing its introduction into traditional industrial production and the creation of new manufacturing methods that make use of this new technology. 3D printing enables the manufacture of very complex geometries that would be impossible or very expensive using traditional manufacturing methods. This project proposes a new method of manufacturing geometries designed with generative design criteria using 3D printing to create a plastic model. To create this model, a process of topological optimisation of a part will first be followed. This process analyses the stresses on the part under certain loads and removes mass from less stressed areas. Once the part is optimised, it is sent to be 3D printed in plastic with very specific printing variables to facilitate its casting. With this model printed in plastic (PLA), a mould is then created in a ceramic coating and placed in an oven to volatilise the plastic of the model. Finally, molten material (in this case aluminium) is poured over the mould to achieve the metal geometry. Finally, the cast parts are to be tested by means of a tensile test to analyse the mechanical behaviour of these parts and compare them with the simulations carried out. This project covers the variables and techniques used to carry out this manufacturing method that combines 3D printing with casting, and proposes recommendations for possible future work in this area.