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martes, 12 de enero de 2016

Fabricación aditiva mediante láser selectivo en el sector aeronáutico

La fabricación aditiva (AM) es un proceso que permite unir materiales con el objetivo de fabricar objetos a partir de un archivo tridimensional generado por ordenador, también llamado CAD 3D.
 
A diferencia de otras tecnologías de fabricación, en donde se arranca material, en la fabricación aditiva se suele fabricar capa a capa permitiendo, entre otras ventajas, libertad de forma en el diseño de las geometrías a producir.
 
Esta relativamente nueva tecnología, también llamada comúnmente impresión 3D, continúa su evolución y se prevé que generará en el futuro un profundo impacto en las industrias manufactureras. Estos métodos avanzados de fabricación pueden aportar a la industria nuevos diseños, una mayor flexibilidad, una reducción de la energía y de los esfuerzos utilizados, y un ahorro de los tiempos de comercialización de los nuevos productos. Por otra parte, la industria aeronáutica requiere continuamente piezas que sean más ligeras y más resistentes y en ocasiones conductivas eléctricamente con el objetivo de mejorar la eficiencia de los aviones, pero además buscan una reducción de los niveles de ruido y contaminación generados durante el vuelo. Además, las complejidades en el diseño en el sector van en aumento, y en muchas ocasiones, requieren de pocas unidades e incluso de piezas unitarias, lo cual incurre en unos altos costes de producción.
 
Debido a estas características especiales, la industria aeroespacial está particularmente interesada en la fabricación aditiva1 Por ejemplo, Boeing y Airbus están implementando estas tecnologías para reducir sus tiempos de fabricación, a través de la generación de piezas aligeradas y reducir los costes operacionales. Gracias a los avances en diferentes campos, la fabricación aditiva ya está contribuyendo a eliminar utillajes, procesos de soldadura, reducir inventarios y stocks, y a la mejora de los tiempos de producción de líneas completas de ensamblaje.
Sin embargo, aunque los beneficios son evidentes, aún quedan numerosos aspectos por mejorar para superar las limitaciones de la tecnología, especialmente en un sector con unos requerimientos tan estrictos como es el aeronáutico. Aunque se han realizado numerosos avances y mejoras en la fabricación aditiva queda aún un largo camino por recorrer hasta llegar a conseguir piezas totalmente funcionales y certificables para el sector aeronáutico.
 
Bajo esta marco se abren diversas líneas de trabajo relacionadas con el desarrollo de materiales avanzados de altas prestaciones, integración de procesos de diseño optimizado para de fabricación aditiva y trabajos de cualificación y certificación del proceso productivo.

martes, 17 de noviembre de 2015

El secreto de ingeniería de Red Bull en F1: 'Hacemos 1.000 diseños a la semana'

El equipo de técnicos de Infiniti Red Bull Racing explica cómo utiliza el 'software' PLM de Siemens para diseñar el vehículo y simular virtualmente su comportamiento con el objetivo de mejorar su rendimiento en la siguiente carrera

Competitividad, exigencia y lucha contra el reloj. Todos estos elementos tan característicos de un campeonato de alto nivel como es la Fórmula 1, se acentúan entre bambalinas. El proceso de dos semanas tras las cámaras es en sí mismo una carrera de alta de ingeniería por mejorar el vehículo de la siguiente carrera. Para realizar este proceso de mejora, el equipo de Infiniti Red Bull Racing se sirve del Software PLM de Siemens para predecir y mejorar cómo se comportará el automóvil antes de que se fabrique.Se trata, en todo caso, de un proveedor de gestión del ciclo de vida de producto y de gestión de las operaciones de fabricación, es decir, un conjunto de herramientas de diseño y fabricación digital, con su modelo NX, que se convierte en el eje que une a diseñadores e ingenieros.

Con un equipo de 700 personas tras los bastidores, el equipo diseña desde una primera idea del coche, pasando por su desarrollo, ensamblaje y fabricación de los componentes para llegar en las óptimas condiciones a la siguiente cita.«Hacemos unos mil diseños a la semana, que siguen un proceso de inspección validación, desarrollo, investigación, que debe estar entregado a tiempo y, todo ello, con el software de Siemens», relata Alan Peasland, director técnico del Infiniti Red Bull Racing. 

La optimización no sólo atañe al diseño, también a materiales y estructura. Para tal cometido, se valen de un análisis de datos de carreras previas y del software de gestión del flujo de información del negocio ERP -enterprise resource planning-.
Cada una de las competiciones y circuitos, requieren de una configuración diferente para mejorar el rendimiento. El proceso que siguen cada semana implica un conjunto de piezas para cada parte que se desee configurar, por ejemplo 80 en el caso de la ala delantera. El software PLM permite, en primer lugar, realizar un diseño 3D de los componentes para el que se utilizan los datos de carreras anteriores y un análisis aerodinámico de su comportamiento.



En un año 
el equipo puede sumar 30.000 cambios, como los que le permitieron ganar un segundo la pasada temporada.

Al estar compuesto por piezas, cada componente necesita heramientas, patrones y modelos para ser diseñados, en este caso, el ala delantera sería un proyecto completo. Uno de los retos es el incremento significativo de cambios cada temporada respecto a la anterior.

A continuación se realiza una simulación virtual sobre la que se desarrollan numerosas pruebas para maximizar la eficiencia y rendimiento y, una vez tomadas todas las decisiones, es cuando se fabrica físicamente. Incide el director técnico: «la presión es muy alta. Tiene que estar listo con el tiempo suficiente para ser fabricado para la carrera, sino todo el tiempo y dinero sería un desperdicio».

De este punto directos a la emoción en la pista de carreras, en donde realizan una medición del comportamiento real del nuevo coche. Entre estos datos se incluye el kilometraje con el que carga cada parte del vehículo, y es que algunos componentes tienen una vida limitada y tienen que ser sustituidos. El automóvil presenta, 7.000 componentes únicos.Los desarrollos en el proyecto deben ser presentados a los managers e ingenieros, también del software PLM de Siemens, ya que en caso de que haya algún incidente deberán entender qué ayuda se requiere.

Introducidos ya en los excitantes entrenamientos y, por supuesto, la posterior carrera, con un programa de examen de configuración, experimentan los rendimientos de la obra de ingeniería y los evalúan. Así, detectan si el coche se comporta como esperaban, lo contrastan con la simulación y se aseguran que todos los componentes estén bien diseñados. Mientras, el sábado, priorizan la optmización del vehículo, «podemos cambiar componentes, la configuración del coche, las supensiones...», ejemplifica el director técnico.

Si bien la estrategia está definida de cara al domingo, asegura el director técnico que «siempre pasa algo. El coche no se comporta tan bien como esperábamos o supera las espectativas». Con un trazado previo de como será la competición en función de los elementos monitorizados el fin de semana, toman decisiones basadas en los datos que tienen. Para los 'por si acaso', otro software les permite prever todos los escenarios posibles previa carrera, facilitando una reacción planificada.Tras eso, el coche estará bloqueado hasta la carrera: «lo único que podemos cambiar el domingo es una pequeña parte del ala frontal durante las paradas en boxes»,  «son las dos únicas oportunidades para hacer un cambio aerodinámico». El propio vehículo también evolucionará en el transcurso de la carrera, en función de la cantidad de combustible variará el balance del coche o del desgaste de las ruedas responderá de determinada manera.Así pues, desde el punto de vista del software de Siemens, su trabajo real se centra eminentemente en el viernes y el sábado. 

La diversas disciplinas integradas en el desarrollo del vehículo de Infiniti Red Bull Racing y los detalles asociados a la inspección de pruebas de fabricación y montaje permite perfeccionar las piezas complejas como el mazo de cables y elimina la necesidad de maquetas físicas que sí se realizaban previamente.

En un año este equipo puede sumar hasta 30.000 cambios, como sucedió el año pasado, y a la vez, todos ellos les permitieron ganar un segundo desde la primera carrera de la temporada a la última. Una carrera de la ingeniería contra el reloj.


martes, 20 de octubre de 2015

Russians Set To Bring Robots To The Battlefield

In a bid to create independent artificial intelligence that could put to shame the antics of Skynet from the ‘Terminator’ franchise, a Russian company has successfully created and tested a software that is able to make decisions and carry them out without requiring human intervention.


OPK (The United Instrument Manufacturing Corporation), which is a key clog in the machinery of Rostec arms corporation, claims that it has successfully tested the Unicum (Latin for the only one) software package which gives military and civilian robots sufficient artificial intelligence to perform tasks (including complicated ones) to complete on their own.
The Unicum artificial intelligence platform powers a group of up to 10 robotic complexes and assigns roles among the robots, chooses the leader of a robotic task force and assignscombat mission or briefing to each individual machine. The AI platform then enables these robots to locate its own targets, choose dominating positions on a battlefield while making sure that a target elimination validation request is given by human operators before eliminating the targets. Moreover, it is also capable to automatically requesting replacements for disabled machines.
OPK Deputy Director, Sergey Skokov claims that the system has already been passed on to a client and revealed that more work is currently being done inside the facilities.

Robots tested and set for further tests

This is the first [AI] system of that quality that has successfully completed the tests and has been passed on to the client. The technology is being readied for installation on real life robotic systems, both civilian and in the military, including unmanned aerial vehicles,” OPK Deputy Director Sergey Skokov said.
Russia Robots
“The software system has passed all the [governmental] commissions,” Skokov stressed.
Moreover, the software is unique in a sense that it can be integrated with any robotic systemregardless of whether it is on the ground, in the air or out at sea. This means that there will be no compatibility issues to worry about. The AI also has the ability to act on its own or in groups.


The developers claim that the recently produced system is so good that it does not even need human assistance at all.
“With Unicum, the robots will be capable of executing tasks independently, to see and evaluate the situation, plotting new courses as well as communicating with other machines. In fact, this is yet another step to the creation of fully-fledged artificial intelligence, enabling mechanisms with nearly human capabilities,” Skokov said.

Russians working on more robots

The recent news of Russian ability to put robots on the battlefield does not come out as a shocking revelation considering the fact that the government has been backing such R&D projects for quite some time.
Only recently, director general of the Advanced Research Foundation (ARF), Andrey Grigoryev claimed that a humanoid fighting robot will learn how to run in a matter of months. The same company claims that development of a brain-computer interface technology for the “solider of the future” is already underway.
“A combat robot-android, that resembles a human in appearance, by the end of the year will be able to run, cross a barrier line and perform other actions, according to our plans,” Andrey Grigoryev, director-general of the Advanced Research Foundation (ARF), told RIA-Novosti
The android robot is promised to be operating in the most dangerous conditions but will have to be remotely controlled and will be executing its missions without carrying a rifle.
Back in January, Russian President, Vladimir Putin saw the robot in action and was impressed with what he saw and claimed that it resembled a “scene from a Sci-Fi film”.
However, that’s not it. Apart from the Armata drone tank project, the Russians are also working on a  crawling traction robotic system, set to be tested by the end of this year. This system will be capable of being used in environments where humans cannot execute a mission such as a nuclear fallout area, mine sweeping or extreme polar night Arctic conditions.
Named the URP-01G, this platform weighs up to seven tons and can carry up to two tons of hardware while travelling at speeds of up to 40 km/h. The system is being developed by Systemprom Concern which is a key component of the Untied Instrument Manufacturing Corporation.