Proceso de optimización del diseño basado en el proceso de una estructura de celda robótica de fabricación híbrida portátil
Autores: Bikas, Harry; Manitaras, Dimitrios; Souflas, Thanassis; Stavropoulos, Panagiotis
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Proceso de optimización del diseño basado en el proceso de una estructura de celda robótica de fabricación híbrida portátil
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería General
Palabras clave
Manufactura híbrida
Fabricación aditiva
Mecanizado
Escenarios de reparación
Fabricación portátil
Optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
La fabricación híbrida combina procesos de fabricación (típicamente fabricación aditiva y mecanizado) aprovechando los beneficios de cada uno y permitiendo escenarios de reparación. Tal enfoque puede integrarse con un robot y, si se vuelve portátil, puede formar una herramienta de máquina flexible que puede transportarse fácilmente a cualquier lugar para permitir reparaciones en el campo. Sin embargo, el diseño de la estructura de soporte de carga determina su transportabilidad, y su rigidez desempeña un papel funcional crucial bajo cargas dinámicas y afecta la calidad del producto. Encontrar el equilibrio adecuado entre peso y rigidez requiere condiciones límite precisas y un diseño efectivo. En este trabajo, se propone un método hacia la optimización impulsada por el proceso de una estructura de celda de fabricación portátil. Las fuerzas de corte dinámicas se determinan a través de un modelo de proceso de mecanizado y, mediante un modelo simplificado del brazo del robot, se estiman las fuerzas en la base del robot. Dado que el marco consta de vigas, se aplica un método de optimización de diseño de diseño, utilizando las fuerzas de proceso estimadas como condiciones límite para optimizar la disposición de las vigas. El método propuesto logró una desviación de 0,05 mm en la estructura de soporte de carga durante el fresado y una precisión aceptable de la posición del centro de un agujero durante el taladrado, mientras que el peso total se redujo en un 17,6%.
Descripción
La fabricación híbrida combina procesos de fabricación (típicamente fabricación aditiva y mecanizado) aprovechando los beneficios de cada uno y permitiendo escenarios de reparación. Tal enfoque puede integrarse con un robot y, si se vuelve portátil, puede formar una herramienta de máquina flexible que puede transportarse fácilmente a cualquier lugar para permitir reparaciones en el campo. Sin embargo, el diseño de la estructura de soporte de carga determina su transportabilidad, y su rigidez desempeña un papel funcional crucial bajo cargas dinámicas y afecta la calidad del producto. Encontrar el equilibrio adecuado entre peso y rigidez requiere condiciones límite precisas y un diseño efectivo. En este trabajo, se propone un método hacia la optimización impulsada por el proceso de una estructura de celda de fabricación portátil. Las fuerzas de corte dinámicas se determinan a través de un modelo de proceso de mecanizado y, mediante un modelo simplificado del brazo del robot, se estiman las fuerzas en la base del robot. Dado que el marco consta de vigas, se aplica un método de optimización de diseño de diseño, utilizando las fuerzas de proceso estimadas como condiciones límite para optimizar la disposición de las vigas. El método propuesto logró una desviación de 0,05 mm en la estructura de soporte de carga durante el fresado y una precisión aceptable de la posición del centro de un agujero durante el taladrado, mientras que el peso total se redujo en un 17,6%.