Modelamiento por elementos finitos de procesos de manufactura por deformación plástica

Finite element modelling of manufacturing processes for plastic deformation

La línea de profundización en mecánica computacional de sólidos del Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica tiene como objetivo ofrecer a la industria soluciones a problemas que requieran del conocimiento profundo de la mecánica de sólidos y de su modelamiento numérico. El artículo presenta de manera resumida los fundamentos del modelamiento del fenómeno de deformación plástica, junto con los resultados obtenidos en la fase experimental y de modelamiento de dos aplicaciones de procesos de deformación plástica, estudiadas a través de proyectos de grado de estudiantes de Ingeniería Mecánica.

Introducción

Las nuevas exigencias comerciales producidas por el alto grado de globalización de la economía y los nuevos tratados internacionales de libre comercio (ALCA, TLC, etc.), obligan a la industria a desarrollar nuevos productos y procesos de acuerdo con los estándares internacionales de calidad para lograr competitividad en el nuevo entorno industrial.

Uno de los elementos fundamentales para tener éxito en el diseño de productos y procesos es el uso de nuevas tecnologías de diseño y fabricación que proporcionan la agilidad y confiabilidad necesarias para responder a las exigencias cambiantes del mercado.

Los procesos de manufactura basados en la deformación plástica del material son utilizados en la fabricación de un alto porcentaje de productos metalmecánicos, por su eficiencia, altas tasas de producción, baja generación de piezas rechazadas, buenos terminados superficiales, mejora de las propiedades mecánicas del material, etc.

Diseño de piezas y procesos de manufactura

Para dar una respuesta a estas necesidades, el Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica ha venido desarrollando desde hace varios años numerosos trabajos de modelamiento por el método de los elementos finitos del comportamiento mecánico de diferentes tipos de materiales, para proporcionar al sector industrial información y capacitación en el uso de herramientas confiables  y productivas para el diseño de piezas y procesos. Como resultado, se creó la línea de profundización en Mecánica computacional de sólidos en la que estudiantes de pre y posgrado realizan estudios e investigación del comportamiento mecánico de los materiales, por medio del modelamiento numérico y su posterior validación experimental.

El estudio teórico de estos temas se inicia con las asignaturas básicas de las áreas profesionales del pregrado y se complementa en las asignaturas del posgrado de materiales y procesos: elementos finitos, aplicaciones de elementos finitos y mecánica computacional de sólidos 1 y 11, o en otras asignaturas de los programas de física e ingeniería química.

Como herramientas computacionales se utilizan modeladores de sólidos como Solid Edge, Solid Works y Unigraphics, software de modelamiento matemático como Mathlab, software de elementos finitos de aplicación general como el Ansys y de análisis dinámico como el L. S. Dina.