Analysis of setup systems design for creating aerospace components by additive manufacturing

Abstract

[ES] El objetivo principal de este Trabajo Fin de Grado es proponer las guías para el diseño de elementos de amarre para piezas aeroespaciales creadas por Fabricación Aditiva. Hoy en día, las emergentes tecnologías de Fabricación Aditiva se consolidan como alternativas a las tradicionales, produciendo geometrías nuevas que no eran posibles anteriormente. Sin embargo, esto introduce un nuevo problema: la complejidad en el amarre en operaciones de acabado. Para encontrar una solución a esto, primero se presenta un resumen general del diseño y la fabricación de piezas aeroespaciales complejas. Seguidamente, se realiza un análisis y caracterización del diseño y las tecnologías para Fabricación Aditiva, en conjunto con una mención específica de su impacto y posibilidades en el sector aeroespacial. Además, se explican los sistemas de amarre tradicionales básicos y los programas más usados en este tipo de fabricación. Una vez asentada la base teórica, se desarrolla un caso de estudio en una plataforma de diseño y fabricación avanzada asistidas por ordenador, 3DEXPERIENCE de Dassault Systèmes. Para ello, se realiza la optimización topológica de un componente, seguido del diseño de un sistema de amarre, estableciendo así el flujo de trabajo para proyectos similares. Finalmente, se proponen posibilidades para futuros estudios y se expone la viabilidad económica del propio trabajo.

[EN] The main objective of this bachelor¿s Thesis is to propose the guidelines for the design of setup elements for aerospace parts created by Additive Manufacturing. Nowadays, the emerging technologies of Additive Manufacturing are consolidated as alternatives to the traditional ones, producing new geometries that could not be possible before. Nevertheless, this fact introduces a new problem: the complexity in the setup in finishing processes. To find a solution for this, firstly an overview of complex aerospace parts design and manufacturing is presented. Then an analysis and characterization of the design and technologies for Additive Manufacturing is performed, together with a specific mention of its impact and possibilities in the aerospace sector. In addition, the basic traditional setup systems and the most common software used in this type of manufacturing are explained. Once the theoretical basis is established, a case of study is developed in an advanced computer-aided design and manufacturing platform, 3DEXPERIENCE from Dassault Systèmes. To do so, a topology optimization of a component is performed, followed by the design of a setup system, thus setting the workflow for projects alike. Finally, possibilities for future studies are proposed and the study of the economic viability of the work itself is exposed.

[CA] L'objectiu principal d'aquest Treball Fi de Grau és proposar les guies per al disseny d’elements d'amarratge per peces aeroespacials creades per Fabricació Additiva. Hui dia, les emergents tecnologies de Fabricació Additiva es consoliden com alternatives a les tradicionals, produint geometries noves que no eren possibles anteriorment. No obstant, això introdueix un nou problema: la complexitat en l'amarratge en operacions d'acabat. Per a trobar una solució a això, primer es presenta un resum general del disseny i la fabricació de peces aeroespacials complexes. Seguidament, es realitza una anàlisi i caracterització del disseny i les tecnologies per Fabricació Additiva, en conjunt amb una menció específica del seu impacte i possibilitats en el sector aeroespacial. A més, s'expliquen els sistemes d'amarratge tradicionals bàsics i els programes més usats en aquest tipus de fabricació. Una vegada assentada la base teòrica, es desenvolupa un cas d'estudi en una plataforma de disseny i fabricació avançada assistides per ordinador, 3DEXPERIENCE de Dassault Systèmes. Per això, es realitza l'optimització topològica d'un component, seguit del disseny d'un sistema d'amarratge, establint així el flux de treball per projectes similars. Finalment, es proposen possibilitats per futurs estudis i s'exposa la viabilitat econòmica del propi treball.