Herramienta para el diseño de sistemas de posicionamiento tridimensional usados en fabricación digital

Software tool for design of three-dimensional positioning systems used in digital manufacturing

La fabricación digital crea piezas terminadas a partir de modelos diseñados en computador con base en procesos de manufactura CAD-CAM, que abren camino a la flexibilidad y a la productividad en la industria. Este trabajo presenta una herramienta informática que asiste el diseño de equipos de fabricación digital para piezas de geometría compleja a través de control numérico computarizado. Se parte de la identificación de las características de procesos de manufactura susceptibles de automatización y se establece un referente para definir el diseño mecánico, electrónico y de control de un equipo de posicionamiento tridimensional; para ello, a través de una herramienta informática, se definen los parámetros de construcción de los sistemas de posicionamiento, se señalan las variables, las constantes y los criterios, para que mediante la aplicación de teorías referentes al diseño electromecánico, se realicen los cálculos necesarios de los componentes pertenecientes al equipo. Finalmente, una interfaz de usuario permite incorporar los datos, proporcionar los resultados del diseño del equipo y obtener el diseño CAD estructural del sistema de posicionamiento.

1. INTRODUCCIÓN

A través del uso de sistemas cartesianos de posicionamiento tridimensional, la fabricación digital transforma piezas diseñadas por computador en artículos terminados reales (Chryssolouris, et al., 2009). Dentro de los procesos de manufactura vinculados a la fabricación digital se encuentran: el corte por láser, el corte por plasma, la impresión 3D, el maquinado y la soldadura, que poseen sistemas mecánicos, electrónicos y de control semejantes en su diseño para la ubicación de la herramienta principal en su funcionamiento (Westkámper, 2007).

El presente trabajo permite a los interesados en esta tecnología, apropiar técnicas de producción de equipos de fabricación digital y solucionar problemas reales de la industria; por ejemplo, en el sector metalmecánico de construcción de tanques para transporte de hidrocarburos, los procesos de corte de lámina por oxicorte y plasma son los más susceptibles de automatización (León-Medina, 2014), por lo que la implementación de tecnología de fabricación digital con sistemas cartesianos de posicionamiento tridimensional mejoraría notablemente la velocidad y calidad del proceso.

Debido a que los procedimientos de corte de lámina por oxicorte y plasma corresponden a procesos tridimensionales de movimiento, en donde la herramienta de corte se posiciona en los ejes horizontales X e Y dentro de un sistema cartesiano y el movimiento en el eje vertical Z permite controlar la altura de trabajo (Overby, 2010), se procede a restringir los equipos diseñados a una configuración específica de movimiento cartesiano, con movimiento lineal en sus tres ejes.