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Hibridación de procesos incrementales: forja rotativa y laminación en caliente de aluminio

18/12/2017

El sector de automoción ha incrementado drásticamente las exigencias de innovación en los últimos tiempos lo que ha fomentado la necesidad de desarrollar procesos innovadores para la obtención de componentes ligeros. Esta premisa abre una línea para la hibridación de dos procesos incrementales que los distinguen de procesos convencionales como la embutición o estampación, porque permiten alcanzar niveles de deformación impensables en otras circunstancias.

La combinación de forja rotativa y laminación mediante sistemas de control inteligentes dota a estos procesos de ventajas sustanciales como el ahorro de material de partida, la utilización de materia prima de menor coste, la mejora de propiedades mecánicas en los productos finales, la eliminación de soldaduras y la reducción de operaciones de conformado. El objetivo del artículo es el desarrollo del conocimiento necesario para la fabricación de un demostrador, que ayudado de técnicas de simulación numérica, permita diseñar nuevos procesos para la fabricación en caliente de llantas de automoción. El demostrador desarrollado será implantado en una prensa hidráulica convencional y será gestionado mediante un sistema inteligente integrado y adaptado al equipamiento. Como herramienta de ayuda en la ingeniería de proceso y en la definición del diseño y especificaciones de la unidad experimental se ha utilizado una metodología basada en simulación mediante elementos finitos (método MEF).

La combinación de dos procesos incrementales, mediante un sistema de control inteligente, facilita la definición de la preforma de forja rotativa que posteriormente es laminada permitiendo obtener una pieza de menor peso y sin soldaduras. La pieza de aluminio seleccionada es un disco con ala que sirve de preforma al proceso de laminación de la llanta final.

Antecedentes
Industrias Puigjaner (DENN) es la primera empresa de máquina-herramienta fundada en España en 1885. Esta pequeña empresa tiene una clara estrategia empresarial centrada en diseño y fabricación de maquinaria de deformación por rotación y en el desarrollo de procesos.
Con una fuerte inversión en I+D, dado su tamaño, cuenta para llevar a cabo algunas de sus inquietudes con la colaboración de un gran número de centros de investigación, entre ellos Tecnalia y el Centro Tecnológico de Manresa.
Durante los dos últimos años DENN en colaboración con Tecnalia han trabajado en los desarrollos que se exponen en este artículo: hibridación de procesos incrementales.
Se ha detectado una clara necesidad de renovar la propuesta de valor al mercado de un amplio sector industrial, la industria conformadora, fabricante de producto para automoción, mediante la generación de conocimiento científico-tecnológico e investigación en conceptos innovadores y no convencionales de fabricación. Como punto de partida para llevar cabo este objetivo se parte de las posibilidades que los nuevos materiales y la superación de los límites de conformabilidad actuales que abren nuevos caminos en el ámbito de los procesos de fabricación por conformado.
Se detecta por tanto el requisito de la generación y el desarrollo de conocimiento para desarrollar procesos innovadores para la obtención de componentes ligeros para automoción mediante la utilización de materiales ligeros de baja conformabilidad, consiguiendo con esto:

  • Aligerar peso con objeto de reducir el consumo y la polución.
  • Reducir costes.
  • Acortar los tiempos de desarrollo.
  • Satisfacer requerimientos de los usuarios (seguridad, confort…).

En el artículo actual nos centraremos en la aplicación de la tecnología de deformación por rotación a una de las clasificaciones de componente ligero, el definido como: componente que en una sola operación integra diferentes partes que antes se manufacturaban y ensamblaban, con la consiguiente reducción de peso y costo. Para obtener estos productos es necesario conseguir con un único proceso niveles de deformación y propiedades diferentes en distintas zona del componente.
La principal complejidad que presentan materiales como el aluminio es su dificultad para obtener con ellos formas complejas mediante las técnicas de conformado tradicionales.

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