I+D 59 y teniendo en cuenta los valores mínimos de resistencia a la tracción para los materiales empleados (tabla 2 y tabla 4), se obtiene un factor de seguridad de 1,2 que podría no ser suficiente para un cálculo de fatiga. No obstante, analizando el mapa de tensiones de la pieza de la figura 11, se observa que los valoresmáximos se producen en unas pocas zonas pequeñas muy localizadas, comobordes en ángulo recto. Estas zonas se puedenmodificar geométricamente aplicando pequeños radios de acuerdo que minimicen las concentraciones de tensiones. En este punto hay que incidir en que las geometrías de los cuerpos topológicamente optimizados resultan más complejas de mallar con una buena calidad de elementos en comparación a las geometrías mayoritariamente prismáticas de las piezas diseñadas para su fabricaciónmediante procesos convencionales. El siguiente paso ha consistido en analizar, en paralelo, la fabricación de la pieza mediante la tecnología LPBF de FA en la máquina de impresión 3D Renishaw AM250 y su posterior posproceso en un centro de mecanizado de 5 ejes. Este estudio ha permitido por una parte modificar la geometría en zonas concretas de la pieza a fin de reducir el número de soportes, y por otra parte, determinar la necesidad de algún utillaje específico o de geometría adicional para el amarre de la pieza en la bancada de la mesa. Adicionalmente, se ha añadido un sobreespesor de 1,5-2 mm en las superficies que requieren de un mecanizado. En la siguiente figura 12 se resumen las principales modificaciones geométricas aplicadas sobre la pieza. En cuanto al proceso de mecanizado se ha optado por mecanizar la pieza en 2 amarres, amarrando la pieza en el primer amarre por uno de los extremos del diámetro interior del cuerpo cilíndrico mediante unas garras interiores y en el segundo amarre por el extremo opuesto previamente mecanizado, garantizando la concentricidad de las 2 superficies de apoyo de los rodamientos. En la siguiente figura 13 se muestran las simulaciones de mecanizado CAMejecutadasmediante el software de programación CAM PowerMill Ultimate 2022. Para la creación de soportes se ha empleado el software Renishaw QuantAM 5.3. En la siguiente figura 14 se muestra la escena de fabricación de la mangueta mediante FA con los soportes correspondientes, los cuales deben de ser eliminados manualmente antes del proceso de mecanizado. Figura 10: Mapa de desplazamientos. Figura 11: Mapade tensiones VonMises nodales. CASO DE CARGA > TOTAL MASA [G] DESPLAZAMIENTO [MM] TENSIÓN VON MISES[MPA] Modelo inicial 720 0,135 159,1 (R.T. = 280; f.s. =1.76) Modelo Optimizado 525,3 0,278 186,8 (R.T. = 220; f.s. = 1.2) Diferencia ↓27,5% ↑106% ↑17,4% Tabla 5: Comparativa del estudio de elementos finitos del modelo inicial y optimizado. Figura 12: Modificaciones geométricas para la fabricación de la mangueta.
RkJQdWJsaXNoZXIy Njg1MjYx