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Optimización del Diseño Basada en la Fabricabilidad para Procesos de Deposición de Energía Dirigida

Autores: Bikas, Harry; Terzakis, Michail Aggelos; Stavropoulos, Panagiotis

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Optimización del Diseño Basada en la Fabricabilidad para Procesos de Deposición de Energía Dirigida


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Fabricación aditiva
Libertad de diseño
Estructuras ligeras
Optimización de topología
Volumen de soporte
Reducción de costos

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 35

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La Fabricación Aditiva (AM) es el proceso de unir materiales mediante la deposición selectiva de capas para fabricar piezas o ensamblajes basados en un modelo digital 3D. La naturaleza de estos procesos resulta en la transformación de geometrías de componentes complejas, lo que permite un alto grado de libertad de diseño y da lugar a estructuras ligeras con un rendimiento mejorado. Sin embargo, estos procesos enfrentan muchas limitaciones en cuanto a la fabricabilidad. El objetivo de este estudio es desarrollar un método y una herramienta que optimicen el diseño de un componente para evitar geometrías colgantes y la necesidad de soportes durante el proceso de Fabricación Aditiva. Se describe e implementa un flujo de trabajo que consiste en pasos para la optimización topológica, la optimización de la orientación, la adición de material y la generación de código de máquina utilizando el software Rhinoceros 3D y Grasshopper. El flujo de trabajo propuesto se compara con un flujo de trabajo convencional en relación con indicadores clave de rendimiento (KPI) como el volumen de la pieza, el volumen de soporte y el tiempo de construcción. Se observa una reducción significativa en todos los KPI al utilizar el método propuesto. Al examinar los resultados tanto del flujo de trabajo convencional como del propuesto, queda claro que este último tiene ventajas indiscutibles en términos de efectividad. En el caso de estudio particular presentado, se observa una reducción total de volumen de alrededor del 80%. La reducción en el volumen total (incluido el volumen de soporte requerido) conduce a una reducción significativa en el material utilizado, así como en el tiempo de construcción, lo que resulta en una reducción de costos.

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