Si el contenido no está traducido, puede usar la herramienta de traducción automática

Selección de noticias

Cerca de notícies


  

Archivo de noticias

08/07/2014
Millores en la tècnica del micro-fresatge
imatge

Una tesi de la Universitat de Girona ha estudiat l’estat de la tècnica del micro-fresatge i n’ha introduït diferents millores. L’avenç permet avantatges en la qualitat de fabricació de peces micro-mètriques d’alt valor afegit.

El desenvolupament de nous productes amb característiques micro-mètriques i dotats de geometries complexes ha estat una tendència de la producció en diferents sectors industrials, en particular, de les indústries electròniques, la biomèdica, militar i aeroespacial. Les tecnologies de producció com l'electroerosió (EDM), mecanitzat làser (LBM), mecanitzat per litografia (LM) i mecanitzat per ultrasons (USM) són processos usats comunament per a la producció de peces petites. No obstant això, hi ha barreres econòmiques i tecnològiques que redueixen la seva viabilitat en aplicacions específiques.

Des del coneixement que les màquines i eines de tall CNC (Computer Numerical Control) podien aconseguir alts nivells de precisió, els investigadors del Grup de Recerca en Enginyeria de Producte, Procés i Producció de la UdG (GREP) van considerar que el micro-fresatge representava un procés tecnològic adequat per a la fabricació de micro-productes.

Per aprofundir encara més en el coneixement de les eines CNC i millorar-ne les possibilitats, Elisa Virginia Vázquez, sota la direcció de Quim de Ciurana, director del GREP, ha defensat recentment la tesi doctoral Contribution to micro-milling process paràmeters selection for process planning operations. Els objectius de la investigació s’han centrat, doncs, en augmentar el coneixement del micro-fresat, l’establiment de relacions entre els diferents paràmetres que intervenen en el procés, les condicions de mecanitzat i els aspectes clau de la peça final com són la precisió, l’acabat superficial de qualitat i la qualitat geomètrica.

Els resultats de la recerca han proporcionat diferents informacions. En primer lloc, la caracterització del procés a partir d’una anàlisi experimental, la qual cosa ha permès de comprendre la relació entre els paràmetres del processat i les condicions de mecanitzat en diferents variables de treball.

Pel que fa als materials amb què s’obtenen les micro-peces, aquestes, han aconseguit millors resultats quan els micro-canals que s’hi ha dut a terme s’han fet sobre alumini, més que no pas quan s’han fet sobre coure. Quant a l’amplada del micro-fresatge, en les peces d’alumini i acer inoxidable s’ha controlat millor a velocitats elevades. Pel que fa a l’ús de refrigerant, la utilització proporciona un acabat de menor rugositat en la superfície del micro-canal.

L’obtenció de micro-cavitats de diferents característiques, per tal d’aplicar-ne els principis teòrics que es desenvolupaven en la recerca, els resultats, han suggerit que la qualitat de la forma final esta sensiblement influïda per les característiques de les freses i de l’ús del refrigerant. Al mateix temps, la investigadora del GREP ha arribat a la conclusió que la utilització de valors més baixos d'avanç en les freses genera millors resultats. També, que la dinàmica de l’eina-màquina afecta la qualitat i l’aspecte final. Assegura, doncs, que en la micro-escala les acceleracions i les desacceleracions són significants i no es poden negligir. Així mateix, els resultats suggereixen que l’aspecte i els acabats de la micro-peça estan força influïts per l’avanç de les freses.

Vázquez també ha estudiat les condicions de mecanització, a partir de l’anàlisi de la influència de la refrigeració i la lubricació en el micro-fresatge. En aquests sentit, els resultats dels experiments apunten que la tècnica MQL (Minimum Quantity Lubrication) ofereix els valors més satisfactoris. Les anàlisis computacionals de dinàmica de fluids indiquen que les aplicacions jet, en el context de la micro-escala, són causa d’un flux desordenat que mostra uns valors alts d’entropia que no permeten assolir els objectius desitjats en l’extrem de l’eina.

Després que la recerca ha permès una adequada comprensió de les relacions entre els diferents paràmetres del procés de producció de micro-peces de geometria simple, el següent pas ha estat la producció de micro-peces de tres dimensions d’una major complexitat, per tal de completar els objectius establerts per a la tesi.

Vázquez destaca que la geometria de la cavitat del motlle en miniatura ha de ser segmentada, per acollir diversos programes de CNC, i aconseguir una millor definició geomètrica. A més, l’avanç de  les fresses s'ha de mantenir a un mínim del 30% en relació amb el radi de vora de l'eina. La profunditat de tall radial l’estableix en un 50%, a fi d'evitar l'aprimament del gruix de l'encenall.

Seguidament, ha utilitzat uns models d'optimització multi-objectiu per a la selecció dels paràmetres de la combinació, un procés adequat per obtenir els millors resultats en diverses respostes. Ha desenvolupat models experimentals basats en la regressió quadràtica per a la rugositat superficial i l'error de geometria de la secció transversal i ha aplicat un enfocament computacional evolutiu (Particle Swarm Optimzer) al problema de presa de decisions en els paràmetres de micro-mecanitzat. La conclusió ha estat que MOPSO (Multiple Objective Particle Swarm Optimizers) proporciona fronts de Pareto dels conjunts de solucions no dominades per als paràmetres òptims del procés de micro-fresat, facilitant un mitjà enginyós i eficient per a la presa de decisions.

Amb el coneixement proporcionat per l’estudi que ha dut a terme Elisa Virginia Vázquez, en el si del GREP de la UdG, l'estat de la tècnica del procés de micro-fresat es millora i s'enriqueix. A més, demostra la capacitat de les màquines convencionals per produir micro-productes amb geometries complexes, amb garantia d’una precisió i qualitat suficients de la superfície.