entornos inteligentes de fabricacion

ENTORNOS INTELIGENTES DE FABRICACION:
MONITORIZACIÓN DE PROCESOS DE ARRANQUE
(ARKUNE)
© CIC marGUNE 2006
OBJETIVOS:
RESULTADOS:
El proyecto ha abordado el desarrollo
Estudio
de
de
la
monitorización
del
técnicas
y
sistemas
de
desgaste de herramienta en el proceso
monitorización
de
procesos
de
de torneado mediante la señal de
mecanizado. Tras un estudio crítico del
Emisión Acústica, con especial atención
estado del arte en esta disciplina, se
al modelado y estudio de la influencia
definieron los objetivos a abordar dentro
del medio de propagación.
del CIC marGUNE:
•
•
Estudio
de
de
estrategias
de
estrategias
y
monitorización
monitorización
y
herramienta en torneado, a partir de
procesamiento de señal novedosos,
la potencia espectral de la EA, y a
no dominados actualmente en el
bicoherencia cruzada en señales de
entorno marGUNE, junto con la
aceleración
viabilidad de su aplicación industrial.
ortogonales.
algoritmos
•
Aplicación
de
Aplicación en el proyecto de dichas
•
estrategias en procesos industriales.
de
desgaste
en
de
direcciones
Desarrollo de una aplicación de
monitorización de la aparición de
rebabas
Las aplicaciones seleccionadas fueron:
fuera
de
tolerancia
en
aplicaciones de taladrado, basada
en características de la señal de par
•
Monitorización
del
desgaste
del cabezal principal.
de
herramienta en torneado, mediante
el procesamiento de señales de
•
Emisión Acústica y Aceleración.
Optimización
de
la
estrategia
anterior mediante la aplicación de
técnicas de Machine Learning.
•
Monitorización de la aparición de
rebabas en el proceso de taladrado
(aplicación en aeronáutica) a partir
de la señal de par del cabezal.
•
Elaboración de una tesis doctoral:
“Monitorizado del grado de desgaste
de flanco basado en el espectro de
la señal de emisiones acústicas en
un proceso de corte ortogonal de
metales”.
Ambas estrategias podrían optimizarse
empleando las técnicas de Machine
Learning.
Publicaciones en congresos y revistas
internacionales.
Dos patentes en tramitación.
SECTORES INDUSTRIALES BENEF
BENEFICIADOS
ICIADOS
Máquina Herramienta, Componentes de Automoción, Bienes de Equipo, Sector Aeronáutico
NUEVOS PROCESOS DE FABRICACIÓN BASADOS
EN APORTE TÉRMICO
(BEROTEK)
© CIC marGUNE 2006
Las características geométricas de
los cordones depositados se han
analizado mediante una máquina
de medir por coordenadas, un
proyector de perfiles y un
perfilómetro.
Así,
se
está
analizando el ángulo de mojado y la
altura y anchura de cada cordón.
También se ha estudiado la
microestructura
de
la
unión
mediante técnicas metalográficas.
INTRODUCCIÓN
En este proyecto se han estudiado dos
técnicas de fabricación por aporte
térmico. Se ha desarrollado la tecnología
de aporte por plasma para la
recuperación o modificación de la
geometría de piezas de alto valor
añadido y se ha estudiado la tecnología
del mecanizado mixto fresado-láser.
OBJETIVOS:
1. Desarrollo y optimización de
nuevas tecnologías de aporte
térmico.
Se
pretende
desarrollar
la
tecnología completa de un método de
aporte demandado por el conjunto de
empresas usuarias potenciales y
combinarla con
el
mecanizado
por CNC.
2. Aplicación de las tecnologías
desarrolladas en el entorno
industrial.
Se pretende reducir los costes
asociados al empleo de tecnologías
de aporte de
material por láser,
combinar
técnicas de aporte por
plasma con procesos de mecanizado
para
su
aplicación
a
la
recuperación de piezas de elevado
valor
añadido,
y
desarrollar
maquinaria específica para estas
tecnologías.
2. Se ha desarrollado la tecnología
de Mecanizado mixto fresadoláser, basada en la combinación
del mecanizado por arranque de
viruta y el mecanizado láser.
El equipamiento utilizado es una
fresadora de Alta Velocidad de
18.000 rpm con cabezal láser, y
un láser en estado sólido de NdYAG, con una potencia media
de
100W,
con
picos
de
potencia de hasta 20kW. El
diámetro mínimo del haz láser es
de 40µm.
VENTAJAS FUNDAMENTALES
derivadas del mecanizado láser:
•
•
RESULTADOS:
1. Se ha empleado la tecnología de
aporte por arco de plasma, que
resulta mucho más económica que el
láser, para la recuperación o
modificación de la geometría en
piezas de alto valor añadido mediante
aporte de material. A su vez, se
pretende abordar la fabricación de
piezas 3D por aporte térmico de
material mediante plasma.
Para desarrollar estas técnicas de
aporte de material se cuenta con un
generador de plasma de 200A de
intensidad máxima. Se ha analizado
el comportamiento del acero DIN
1.2379 templado a 62HRc.
•
•
Permite
el
mecanizado
de
formas 3D complejas y de
pequeño tamaño.
Permite mecanizar todo tipo de
materiales independientemente de
su dureza o maquinabilidad.
No
se
producen
desgastes,
roturas, ni colisiones de la
herramienta de corte.
Permite mecanizar moldes con
detalles precisos y complejos.
APLICACIONES INDUSTRIALES
Fabricación de moldes, piezas y
electrodos.
Texturización de superficies.
Sectores: molde, juguetería, joyería,
microeléctronica, médico.
SECTORES INDUSTRIALES BENEFICIADOS
Máquina Herramienta, Molde y Matriz, Sector Aeronáutico, Sector Biotecnología
TÉCNICAS DE MEDICIÓN AVANZADA PARA ESTUDIOS
EXPERIMENTALES DE PROCESOS AVANZADOS
(EXACMED)
© CIC marGUNE 2006
El objetivo principal de este proyecto es
poder predecir en detalle los fenómenos que
acontecen en los procesos de fabricación por
medio de (I) una metodología adecuada y
(II) el desarrollo y puesta a punto de unos
medios adecuados. La observación se
extiende, a parte de la imágenes, a otro tipo
de señales como pueden ser los infrarrojos
(temperatura), fuerzas, vibraciones...
3. Dinamómetros para la captación
de fuerzas de corte en:
Se platean
siguientes:
4. Sistema de filmación digital de
alta velocidad y resolución.
Análisis de:
los
campos
de
actuación
• Observación de imágenes y medición
mediante cámaras a alta velocidad.
• Medición de temperaturas : infrarrojos,
termopares...
• Medición de tensiones residuales :
difracción de rayos X.
• Captación de fuerzas.
• Medición de vibraciones y emisiones
acústicas.
• Observación mediante microscopia
SEM.
Se dispone de una capacidad de estudio
avant-process, in-process y post-process de
cara a poder realizar investigación básica
aplicada en campos como:
• Maquinabilidad
de
materiales
convencionales y avanzados.
• Tensiones residuales en piezas críticas.
• Diseño y desarrollo de nuevas
herramientas de corte: materiales y
recubrimientos, geometrías,…
• Mecanizado de precisión.
• Selección de condiciones de corte.
• Validación de Modelos de Elementos
Finitos del proceso de formación de
viruta.
1. Microscopio Electrónico (S.E.M.)
Análisis avant-process y post-process de
estado de la herramienta, pieza y
viruta:
9 Acabados de arista
9 Desgastes
9 Deposiciones de elementos
2. Perfilómetro confocal
Análisis avant-process y post-process
de estado de la herramienta, pieza y
viruta:
9 Acabados de arista
9 Desgastes
9Torneado
9Fresado
9Taladrado
9Rectificado
9Fenómenos de segmentación de
viruta
9Longitudes de contacto
9Formaciones de filo recrecido
9Deformaciones y velocidades de
deformación
5. Difractómetro
Estudio tensiones residuales
aspectos de integridad superficial
y
6. Termografía
Observación de aspectos de:
9Fenómenos de segmentación de
viruta.
9Variación de temperatura según
parámetros
de
proceso
y
características de la herramienta
de corte.
7. Quick-Stop
Obtención
de
imágenes
“congeladas”
del
proceso
de
formación de viruta, de manera que
se puedan analizar aspectos de
comportamiento
del
material
mecanizado y en definitiva abordar
problemas relacionados con:
9Fenómenos de segmentación de
viruta.
9Formaciones de filo recrecido.
9Deformaciones plásticas.
8. Vibraciones y emisiones acústicas
Obtención de información sobre el
comportamiento dinámico de (I) los
medios y del (II) proceso del proceso
de formación de viruta (desgaste de
herramienta,…)
SECTORES INDUSTRIALES BENEFICIADOS
Máquina Herramienta, Molde y Matriz, Sector Aeronáutico, Componentes de Automoción, Acero, Herramientas
NUEVOS PROCESOS DE FABRICACION
EN BASE A ULTRASONIDOS
(ULTRASON)
© CIC marGUNE 2006
El proceso del Mecanizado por Ultrasonidos Rotatorio (Rotary
Ultrasonic Machining-RUM) se basa en la eliminación de material
mediante la combinación de giro y vibración en dirección axial de
una herramienta de superabrasivo (diamante o CBN), con
corriente interna-externa de fluido de corte. La vibración axial de la
herramienta se da entorno a 20kHz, región situada en los
ultrasonidos produciendo una amplitud de unas pocas µm (150µm).
Las ventajas fundamentales derivadas de este proceso son las
siguientes:
• Reducción de los esfuerzos de corte, carga térmica a la
pieza y con ello el desgaste de la herramienta.
• Aumento de las tasas de arranque (hasta 5 veces mayores
que el rectificado).
• Gran acabado superficial, pudiéndose obtener superficies
con rugosidades menores que 0.2 µm Ra.
• Minoración del fenómeno de embotamiento mejorando el
autoregenerado de la herramienta.
• El proceso produce una capa superficial de tensiones
residuales de compresión por lo que se aumenta la vida a
fatiga.
• Se pueden mecanizar geometrías desde 0.5mm.
Todo ello en aplicaciones industriales como:
• Industria del automóvil: discos de freno, toberas de
inyección, insertos de moldes de inyección; en materiales
como Nitruro de Silicio, Alúmina, metal duro, acero templado
(55HRc)...
• Industria de los semiconductores: plaquitas (Wafer),
elementos de refrigeración en materiales como Silicio,
Cuarzo Hialino.
• Industria óptica: lentes cóncavas y convexas, espejos; en
materiales como Zafiro, Silicio, Zerodur y vidrios varios.
• Industria médica: articulaciones, coronas dentales; en
materiales cerámicos varios como Zirconia, Alúmina.
• Varios: guías antidesgaste, pirometría, boquillas de
soldadura, aisladores térmicos; también en materiales
cerámicos.
SECTORES INDUSTRIALES BENEFICIADOS
Componentes de Automoción, Médico, Semiconductores, Óptica