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“DIGIFUS 4.0 – Fase 2: Digitalización de procesos de fabricación basados en deposición de materiales metálicos por energía focalizada para incrementar la eficiencia energética y reducir el consumo de material: soldadura y fabricación aditiva.”
Programa: AYUDAS ESTABLECIDAS PARA EL APOYO A AGRUPACIONES EMPRESARIALES INNOVADORAS CON OBJETO DE MEJORAR LA COMPETITIVIDAD DE LAS PEQUEÑAS Y MEDIANAS EMPRESAS EN EL MARCO DEL PLAN DE RECUPERACIÓN, TRANSFORMACIÓN Y RESILIENCIA.
Referencia: AEI-010500-2023-114
Fecha RESOLUCION: 28/11/2023
Fecha de ejecución: mayo 2023-abril 2024
El presente Proyecto de investigación está focalizado en el desarrollo innovador y sostenible de los procesos de fabricación aditiva mediante deposición de materiales metálicos por energía focalizada. Para ello se pretende adquirir el conocimiento y control absoluto de las variables de operación del mismo para conseguir su digitalización y automatización. En este Proyecto colaboran la AEI ASOCIACIÓN AERONÁUTICA ARAGONESA (en adelante AERA), la AEI CLÚSTER DE AUTOMOCIÓN Y MOVILIDAD DE ARAGÓN (en adelante CAAR), las entidades ALOT METAL, S.L., GALAGAR S.L. y el Instituto Tecnológico de Aragón (en adelante ITAINNOVA). Su objetivo principal es el desarrollo de un gemelo digital de procesos de fabricación basados en deposición de materiales metálicos por energía focalizada orientado a analizar la factibilidad de fabricación, determinar parámetros óptimos y estimar indicadores de calidad de las piezas fabricadas.
El Proyecto está estructurado en tres fases, habiéndose concluido satisfactoriamente la primera de ellas en agosto de 2022 (DIGIFUS4.0 – Fase 1. Expediente: AEI-010500-2021b-71). En esta primera fase, se seleccionó como objeto de estudio un proceso de fabricación aditiva mediante soldeo por arco protegido con gas y electrodo de aporte de tipo MIG (Metal Inert Gas) y filamento WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing), es decir un proceso tipo GMA-DED (Gas Metal Arc – Directed Energy deposition). También se caracterizó y definió digitalmente la fuente de calor que genera la fusión del material de aporte, seleccionando el modelo de doble elipsoide (modelo de Goldak) para llevar a cabo las simulaciones del proceso de soldadura. A continuación, se simuló el proceso de fabricación mediante el simulador comercial Abaqus empleando un modelo numérico de base física para predecir y comprender el efecto de las distintas variables de operación en la calidad del producto final. Por otro lado, se definieron las características de las probetas fabricadas y simuladas como demostradores del proceso, considerando únicamente la fabricación experimental y su correspondiente modelado numérico de la deposición de un cordón de soldadura en esta fase inicial del Proyecto. Finalmente, se compararon los resultados obtenidos con el primer gemelo digital desarrollado y las mediciones experimentales realizadas sobre las probetas, concluyendo que las tendencias eran coincidentes y que el modelo reproducía con suficiente precisión el comportamiento físico del sistema. Los resultados obtenidos en esta Fase 1 van a servir de punto de partida para el desarrollo de la Fase 2 del Proyecto.
En la Fase 2, objeto de la presente convocatoria, el principal objetivo es profundizar sobre los modelos generados de la fuente de calor y del estado termomecánico del material en estudio para determinar el impacto de adiciones sucesivas de material sobre las capas inferiores, monitorizando la calidad del producto final. Se van a estudiar la generación potencial de tensiones residuales, defectos en la microestructura y problemas dimensionales en el material, así como la cuantificación del comportamiento mecánico y funcional de la pieza final. Se van a aplicar técnicas de análisis y reducción de datos al rango de las variables de operación que permitan una correcta predicción de las mismas, evitando los ensayos prueba-error y por tanto minimizando el consumo de material en cada proceso de fabricación. De igual manera se validarán los resultados obtenidos mediante los modelos de la simulación con los resultados experimentales de los ensayos con las probetas, analizando la robustez de los mismos mediante análisis de sensibilidad de las distintas variables de interés.
Finalmente, en la Fase 3, se acometerá el diseño de la versión final del gemelo digital del proceso GMA-DED, integrándolo en el software de simulación y analizando el impacto que va a generar la implantación de técnicas de fabricación aditiva en las empresas participantes en el proyecto.
ASOCIACION AERONAUTICA ARAGONESA
Alot Metal S.L.
GALA GAR SL
Asociación Clúster de Automoción de Aragón
INSTITUTO TECNOLOGICO DE ARAGON
PRESUPUESTO TOTALPROYECTO: 117.516,00€
PRESUPUESTO TOTAL ITAINNOVA: 44.975€
FINANCIACION TOTAL PROYECTO: 85.666,00€
FINANCIACION TOTAL ITANNOVA: 29.233€
Este proyecto está financiado por el Ministerio de Industria, Comercio y Turismo del Gobierno de España, bajo el programa de apoyo a agrupaciones empresariales innovadoras y por la Unión Europea “Next GenerationEU”PRTR, siendo Referencia del proyecto AEI-010500-2023-114.
