ANÁLISIS, DISEÑO GENERATIVO Y FABRICACIÓN DE COMPONENTES DE USO FINAL MEDIANTE IMPRESIÓN 3D PARA APLICACIÓN INDUSTRIAL

Abstract

Este Trabajo de Fin de Grado tiene como objetivo el análisis, rediseño y fabricación de componentes estructurales mediante técnicas avanzadas como el diseño generativo, la optimización topológica y la impresión 3D. El caso de estudio se centra en los brazos de una plataforma de elevación de carga, para elevar vehículos ligeros.

El trabajo comienza con el diseño inicial del brazo utilizando SolidWorks, seguido de un análisis estructural mediante simulaciones FEM. Posteriormente, se aplican criterios de optimización topológica utilizando softwares como Solid Edge y Altair Inspire para reducir la masa de la pieza sin comprometer su correcto funcionamiento. A través de iteraciones de simulación y rediseño, se logra una reducción de masa de hasta un 60% respecto a la masa original.

Para validar los resultados, se fabrican prototipos tanto del diseño original como del optimizado utilizando tecnologías de fabricación aditiva. Además, se exploran métodos de fabricación alternativos como el corte por chorro de agua, evaluando sus ventajas, limitaciones y viabilidad económica. El estudio también pone de relieve la necesidad de impresoras 3D de gran formato para fabricar componentes estructurales de gran tamaño en un solo proceso.

Finalmente, el proyecto subraya la importancia de la fabricación eficiente y sostenible en la industria, destacando cómo la combinación de diseño optimizado y nuevas tecnologías de producción puede contribuir a una reducción de costes y material.

This TFG aims to analyze, redesign, and manufacture structural components using advanced techniques such as generative design, topological optimization, and 3D printing. The case study focuses on the arms of a lifting platform used to raise lightweight vehicles.

The work begins with the initial design of the arm using SolidWorks, followed by structural analysis through FEM simulations. Subsequently, topological optimization criteria are applied using software such as Solid Edge and Altair Inspire to reduce the part’s mass without compromising its functionality. Through iterations of simulation and redesign, a mass reduction of up to 60% compared to the original design is achieved.

To validate the results, prototypes of both the original and optimized designs are manufactured using additive manufacturing technologies. In addition, alternative manufacturing methods such as waterjet cutting are explored, evaluating their advantages, limitations, and economic feasibility. The study also highlights the need for large-format 3D printers to manufacture large structural components in a single process.

Finally, the project emphasizes the importance of efficient and sustainable manufacturing in the industry, demonstrating how the combination of optimized design and new production technologies can contribute to cost and material savings.