DISEÑO DE UN CONTROL MULTIVARIABLE EN LAZO CERRADO PARA PROCESOS DE MANUFACTURA ADITIVA

Resumen

La manufactura aditiva, también conocida como impresión 3D, es un conjunto de herramientas de prototipado y fabricación de piezas de manera sencilla y rápida. Este tipo de manufactura consiste en la conformación de un objeto tridimensional partiendo de un modelo 3D realizado en una herramienta CAD, para posteriormente enviarlo a una plataforma de impresión que se encarga de realizar la deposición de material hasta obtener la pieza deseada. Las técnicas de los sistemas de manufactura aditiva han sido foco de estudio y avance tecnológico durante los últimos años, llegando a un punto que ha permitido la materialización y fabricación de piezas con alta complejidad geométrica de una manera sencilla, rápida y con un buen nivel de precisión, permitiendo el uso de materiales en diferentes estados de la materia.

A pesar de la gran adopción de la manufactura aditiva en los sectores de ingeniería, diseño y educativo, estas técnicas presentan aun deficiencias y retos como son: la ausencia de mediciones durante los procesos de fabricación y estándares de productividad, limitación de materiales, incertidumbres en la calidad de las piezas, entre otros. Gran parte de estas problemáticas se atribuyen que la que la mayoría de mecanismos de manufactura aditiva trabajan bajo un sistema de control a lazo abierto y aquellos que equipos que cuentan con un sistema de control en lazo cerrado aplicado, se enfocan en el control de una o dos variables en específico del proceso de fabricación, dejando a un lado otras variables involucradas que juegan factores importantes. Es aquí donde se realizará un sistema de control en lazo cerrado multivariable, el cual permita el monitoreo de las distintas variables involucradas en la impresión y de esta manera mitigar los posibles errores que se puedan presentar, con el objetivo de generar piezas de mejor calidad. Por lo cual se plantea el siguiente interrogante ¿Cómo desarrollar un sistema de control en lazo cerrado para un proceso de manufactura aditiva, con el fin de obtener piezas tridimensionales de mejor calidad, acabado y con especificaciones muy aproximadas a las diseñadas?

Para dar solución a este interrogante se aborda la caracterización de las 7 diferentes técnicas establecidas por la Asociación americana de ensayos y materiales (ASTM) en su norma estándar de terminología para tecnologías de manufactura aditiva F2792, en donde se realiza una revisión de literatura explorando las tecnologías, materiales y aplicaciones de cada una de las técnicas, con el fin de identificar variables y factores cruciales envueltos en estos.

Posteriormente se plantea un estudio exploratorio del uso de sistemas de control en lazo cerrado para los diferentes sistemas de manufactura aditiva, con el objetivo de determinar la viabilidad o la oportunidad de la implementación de dicho sistema de control, para finalmente integrar un sistema de control en lazo cerrado multivariable en un proceso de manufactura aditiva, donde se integren diferentes estrategias de control y permita la obtención de piezas con mayor desempeño en comparación a las piezas obtenidas con tecnologías de manufactura aditiva sin un sistema de control a lazo cerrado implementado.