Diseño y optimización topológica de una pieza de rotor de un helicóptero para fabricación aditiva

Abstract

[ES] En el presente documento se procederá a realizar el diseño inicial y posterior optimización topológica de una pieza presente en el rotor de un helicóptero con el fin de que sea fabricada mediante procesos de fabricación aditiva, concretamente DED (Directed energy deposition). Además, se explicará en qué consiste la fabricación aditiva así como sus distintas vertientes y sus ventajas respecto a los métodos de fabricación convencionales en el sector aeroespacial especialmente.

La pieza en cuestión parte de un diseño conceptual a partir del cual se supondrán sus dimensiones y cargas a las que está sometida, teniendo en cuenta una posible aplicación que se esperaría de ella.

El trabajo se desarrollará haciendo uso del software de diseño NX de SIEMENS. En un primer lugar, se diseñará y someterá a las cargas correspondientes a un diseño conceptual de la pieza (sin optimizar), que bien podría ser fabricada a partir de métodos convencionales, observando su comportamiento mediante análisis de elementos finitos. Seguidamente, se procederá a realizar la optimización topológica de la misma a partir de los resultados obtenidos de la pieza original.

Finalmente, se compararán ambos casos observando las principales diferencias entre ellos y se observarán las ventajas que puede aportar la fabricación aditiva.

[EN] In the present document, the initial design and subsequent topological optimization of a helicopter rotor component will be carried out for manufacturing using additive manufacturing processes, specifically Directed Energy Deposition (DED). Additionally, an explanation of what additive manufacturing entails, its various aspects, and its advantages over conventional manufacturing methods in the aerospace sector will be provided.

This component starts from a conceptual design from which its dimensions and the loads it is subjected to will be assumed, taking into account a potential application that could be expected from it.

The work will be developed using SIEMENS' NX design software. Initially, a conceptual design of the component (unoptimized) will be created and subjected to the corresponding loads, which could be manufactured using conventional methods, and its behavior will be observed through finite element analysis. Subsequently, topological optimization will be performed based on the results obtained from the original component.

Finally, both cases will be compared, observing the main differences between them, and the advantages that additive manufacturing can offer will be highlighted.