El alumno Jesús David Chaux Sánchez obtuvo la calificación SOBRESALIENTE CUM LAUDE

El alumno Jesús David Chaux Sánchez obtuvo la calificación SOBRESALIENTE CUM LAUDE

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• Título de tesis: Predicting stable cutting conditions for aluminium alloys machining using PCD tools

Tribunal:

• Presidencia: Joaquín Barreiro García (Universidad de León)
• Vocalía: Irene Buj Corral (Universitat Politècnica de Catalunya)
• Vocalía: Rosario Domingo Navas (UNED)
• Vocalía: Harry Yasir Otalora Ortega (Mondragon Unibertsitatea)
• Secretaría: Iñaki Mirena Arrieta Galdos (Mondragon Unibertsitatea)

Resumen:

La industria automotriz utiliza ampliamente componentes de aleaciones de aluminio para reducir el peso del vehículo. El mecanizado de estos componentes incluye operaciones de desbaste para eliminar el material sobrante y acabado para crear superficies funcionales. Los fabricantes deben conseguir un tiempo de ciclo mínimo en el desbaste y una vida útil prolongada de la herramienta en el acabado para maximizar el retorno de la inversión. No obstante, proporcionar estimaciones precisas del tiempo de ciclo y del coste de las herramientas en las primeras fases, como la cotización, sigue siendo un desafío.

En esta fase inicial, solo existen geometrías CAD y especificaciones de materiales, pero no hay herramientas físicas ni parámetros validados. Sobreestimar los costes supone el riesgo de perder contratos, mientras que subestimarlos puede generar pérdidas por retrabajos o entregas retrasadas. En las operaciones de desbaste, la selección de parámetros debe tener en cuenta la estabilidad frente al chatter, los límites del husillo y las restricciones cinemáticas y de fuerzas de avance de los ejes. Para predecir condiciones sin chatter, es necesario conocer la dinámica en la punta de la herramienta, pero los métodos existentes requieren extensos ensayos experimentales que resultan imprácticos. Los ingenieros de producción necesitan herramientas computacionales que proporcionen recomendaciones fundamentadas para la selección de parámetros de corte. En las operaciones de acabado, la herramienta de corte define la calidad de la superficie mecanizada. Las herramientas de diamante policristalino se utilizan habitualmente para el acabado de aluminio, donde la vida útil de la herramienta y la frecuencia de reemplazo afectan directamente a los costes de producción. No obstante, la selección de herramientas se basa en recomendaciones generales del fabricante o en enfoques de prueba y error. La investigación sobre vida útil en alto volumen de producción sigue siendo limitada; la mayoría se ha realizado en entornos controlados de laboratorio.

Esta investigación aborda estos desafíos con dos enfoques complementarios para el mecanizado de componentes de aluminio del sector automotriz. Para las operaciones de desbaste, se desarrolló una metodología integrada que permite seleccionar condiciones de corte en etapas tempranas. La predicción de la dinámica en la punta de la herramienta se basa en un análisis de subestructuras mediante acoplamiento de receptancias a partir de geometría CAD. Modelos de aprendizaje automático identifican variaciones de material a lo largo de las herramientas de corte directamente desde archivos STL. Un framework integra estas predicciones con análisis de estabilidad frente al chatter, límites del husillo, fuerzas de avance y cinemática de la máquina para seleccionar condiciones estables y predecir tiempos de ciclo. Este framework se implementó en DIGICUT, un software de escritorio modular para aplicaciones industriales. La metodología se validó en dos casos de estudio industriales (cajeras en portamanguetas), que mostraron reducciones relevantes en el tiempo de ciclo del 29% y 95% bajo condiciones estables.    
Para las operaciones de acabado, la caracterización a largo plazo del rendimiento del diamante policristalino estableció los criterios para seleccionar herramientas en condiciones industriales. Se monitorizó el desgaste de herramientas de diamante policristalino, el acabado superficial y la formación de rebabas en el planeado de 60.000 carcasas de transmisión bajo condiciones de producción. Se identificó el microchipping como el mecanismo de desgaste dominante. El diamante policristalino de grano medio con radios de punta mayores demostró una vida útil superior frente a alternativas de grano fino con radios de punta reducidos. Además, se estableció un modelo de progresión del desgaste en tres fases para el reemplazo predictivo de herramientas.