Desarrollo de un procedimiento de diseño óptimo para fabricación de componentes mediante tecnologías aditivas

Abstract

[ES] El presente trabajo ha tenido la finalidad de desarrollar un procedimiento de diseño para mejorar la geometría de componentes atendiendo a los resultados de análisis MEF estructurales y teniendo en cuenta que la geometría final es fabricada mediante tecnologías de Fabricación Aditiva (FA), concretamente Fusión Selectiva por Laser de acero (SLM). Los análisis estáticos estructurales por el Método de los Elementos Finitos han permitido analizar el funcionamiento del componente y detectar las zonas que deben ser reforzadas y las zonas donde sobra material. Para el desarrollo de este procedimiento se han evaluado las capacidades y restricciones del proceso de fabricación SLM y se ha caracterizado las propiedades resistentes del material procesado. Mediante el procedimiento de diseño desarrollado se ha pretendido combinar las ventajas de ambas disciplinas para obtener componentes más eficientes, donde la geometría se diseña según las solicitaciones y requerimientos de funcionamiento, lo que permite reducir la cantidad de material. Estos diseños pueden ser fabricados mediante procesos de FA ya que apenas condicionan la geometría del componente a diferencia de los procesos convencionales de fabricación.

[EN] The main objective of this thesis is to develop a design procedure for improving the geometry of components/parts in accordance with the results of structural FEM analyses taking into account that the final geometry is produced by Additive Manufacturing technologies (AM), specifically Selective Laser Melting (SLM) of 316L steel. Structural analyses by Finite Element Method allow to analyze the performance of the component and identify which regions of the component need to be reinforced and where there is an excess of material. For the development of this design procedure or guide, the SLM manufacturing capabilities and constraints have been assessed as well as the mechanical properties of the material processed. The developed design methodology has sought to combine advantages of both disciplines in order to get more efficient components, since the geometry of a component is designed according to loads and performance requirements, enabling reducing the amount of material. These designs can be manufactured by AM processes, which makes little influence on the component geometry unlike conventional manufacturing processes do.