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Algoritmos de procesos automatizados para la fabricación aditiva de cinco ejes

Publicado el enero 4, 2021 por Alicia M.

Xinyi Xiao, doctorada en ingeniería industrial en Penn State, ha publicado un estudio de investigación en la revista Journal of Additive Manufacturing sobre la fabricación aditiva de cinco ejes sin soportes. El proyecto consistía en diseñar un software de planificación de procesos automatizados para las nuevas soluciones de impresión 3D. ¿La meta? Reducir costes, tiempo y recursos del proceso de producción con estas nuevas tecnologías. 

A lo largo de los años hemos visto cómo la maquinaria de fabricación aditiva iba avanzando y creciendo en el mercado. El problema está en los softwares usados para las nuevas soluciones a menudo se quedan anticuados. Las impresoras 3D de cinco ejes están desarrolladas para que puedan moverse linealmente a lo largo de un plano X, Y, Z, y rotar entre ellos para que el extrusor pueda cambiar la orientación de un objeto. Este avance deja obsoletas a las máquinas tradicionales de tres ejes que carecen de capacidad de rotación y, por tanto, necesitan soportes para piezas concretas. A pesar del ahorro de tiempo y dinero de esta tecnología, la fabricación aditiva de cinco ejes carece de la misma planificación de diseño y automatización que tienen las máquinas de tres ejes, por tanto, la creación de un software de planificación para este método es vital.

fabricación aditiva cinco ejes

Una pieza impresa desde distintos ángulos | Créditos: Xinyi Xiao, Penn State.

¿Cómo se desarrollan los algoritmos?

La autora del proyecto, Xinyi Xiao, realizó el trabajo como parte de su programa de estudios, bajo la supervisión del profesor Sanjay Joshi, especialista en ingeniería industrial. El docente comentó lo siguiente: “La idea del software es hacer que la fabricación aditiva de cinco ejes sea totalmente automatizada sin necesidad de trabajo manual o rediseños de un producto. Xinyi acudió a mí cuando necesitaba orientación o tenía preguntas, pero al final, ella tenía la llave”.  El algoritmo desarrollado del software era capaz de determinar de forma automática las partes de una piezas y las orientaciones de las mismas. A raíz de esto, el programa designa cuándo se va a imprimir en 3D cada sección, así como la orientación dentro del proceso de fabricación. Para hacernos a la idea, se trata de un proceso de descomposición en el que la geometría del modelo 3D se divide en diferentes secciones individuales que se van a imprimir sin estructuras de soporte.

La principal ventaja de este algoritmo es que ayuda a los diseñadores a fabricar las piezas, ofreciendo oportunidades para corregir y remodelar la estructuras antes de la impresión 3D. Además, también informa sobre lo factible que puede resultar crear una pieza utilizando la fabricación sin soportes. Todas estas propiedades permiten reducir riesgos así como costes a la hora de utilizar la tecnología tridimensional. Xiao afirma: “Los grandes componentes metálicos, utilizando fabricación tradicional aditiva, pueden tardar días y desperdiciar muchos materiales utilizando estructuras de soporte. La fabricación aditiva es muy potente, y puede hacer muchas cosas debido a su flexibilidad; sin embargo, también tiene sus desventajas. Todavía hay más trabajo por hacer”.

Proceso de impresión 3D sin soportes | Créditos: Xinyi Xiao, Penn State.

El objetivo actualmente es continuar la investigación de estos algoritmos para que diferentes sectores industriales, como el aeroespacial o el de la automoción, puedan integrar la tecnología avanzada de cinco ejes. Puedes encontrar más información en la revista donde se publicó el estudio, AQUÍ.

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