Nuevos algoritmos para fabricar piezas de forma libre
El objetivo fundamental del proyecto financiado con fondos europeos GEMS ha sido conciliar la necesidad de la industria de fabricar este tipo de piezas a un coste rentable y en grandes cantidades, por un lado, y atender la demanda de los consumidores relativa a diseños únicos en sectores como la arquitectura, por otro lado. Las superficies de forma libre carecen de dimensiones radiales rígidas, a diferencia de las superficies comunes, como los planos, los cilindros y las superficies cónicas. Esta expresión se emplea para referirse a formas como las de los álabes de las turbinas, las carrocerías de los automóviles y los cascos de las embarcaciones. La creación de superficies de forma libre tiene su origen en los sectores aeroespacial y automotriz, pero ahora ya está muy extendida en todas las áreas del diseño para ingenierías, desde la industria hasta la ingeniería civil, pasando por los productos de consumo. «En muchos campos productivos se registra una demanda creciente de formas libres, ya que amplían los límites de lo posible», según explica el coordinador del proyecto GEMS, el Dr. Marc Stautner, de ModuleWorks (Alemania). «Pero ha surgido la dificultad de lograr que el proceso de fabricación pueda adaptarse para producir estas formas libres de manera rápida y a un coste rentable». El modelado de formas libres mediante diseño asistido por ordenador (CAD) se emplea para crear superficies con formas agradables desde el punto de vista estético en arquitectura y diseño, y también para desarrollar superficies de características técnicas para componentes industriales. Pero la industria tiene ante sí un reto: no existe ningún método sistemático para fabricar piezas industriales reproduciendo fielmente superficies lisas y de forma libre. Para subsanar la situación, el equipo de GEMS examinó las superficies generadas por el movimiento de diversas herramientas de fresado. A partir de la información obtenida, el equipo dividió superficies de forma libre en segmentos que pudieran fabricarse introduciendo un código algorítmico común en programas informáticos como los de CAD. Según puntualiza Stautner: «Para que fueran de utilidad, nuestros resultados matemáticos tenían que expresarse en términos de procesos de fabricación, por ejemplo el fresado por control numérico, el corte de espuma de poliestireno extruido o la construcción de moldes a partir de una secuencia de curvas simples. Sea cual sea la aplicación, en arquitectura o en producción industrial, hay que solucionar un conjunto común de problemas matemáticos geométricos para alcanzar una producción eficiente». El equipo abordó este reto con un planteamiento colaborativo, involucrando a socios industriales y a expertos científicos y matemáticos. Ciertamente, un elemento esencial de la buena marcha del proyecto fue el hecho de reunir a un abanico amplio de especialistas. Entre ellos había un destacado proveedor de componentes de software para CAD, personal académico prestigioso en el campo de la geometría, un centro reconocido mundialmente especializado en diseño geométrico asistido por ordenador, una empresa naciente de alta tecnología dedicada a la computación geométrica aplicada a la arquitectura y la producción industrial y un desarrollador de técnicas computacionales para mecanizado de cinco ejes. Esta investigación fue subvencionada por la Comisión Europea en el marco de las Acciones Marie Curie (Pasarelas y asociaciones entre la industria y la universidad). Según Stautner: «Desde mi punto de vista, este proyecto también ha sido notablemente beneficioso para nuestros empleados. Un componente del proyecto consistió en un intercambio de empleados entre socios, a modo de comisiones de servicios, lo que les brindó la oportunidad de desarrollarse como profesionales». Stautner añade que algunas de las tecnologías desarrolladas podrían sentar las bases de futuras investigaciones y también crear oportunidades comerciales. Ya se ha comercializado una nueva tecnología de desbastado para obtener superficies de forma libre, y se prevé que no sea la última. Para concluir, Stautner señala: «En el transcurso del proyecto se estableció una colaboración muy intensa entre todos los socios, y ésta será la base de los futuros trabajos de investigación». El proyecto GEMS duró cuatro años y concluyó a finales de mayo de 2016. Para más información, consulte: Página web del proyecto GEMS
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Alemania