Estudio y optimización del sistema de enfriamiento de un troquel para estampación en caliente

Abstract

CASTELLANO: El sector de la automoción es, tanto a nivel europeo como mundial, uno de los sectores industriales con mayor cuota de mercado. Dada la fuerte competencia y legislación al sector, obliga a que las empresas realicen grandes inversiones anualmente para poder seguir siendo competitivos. Bajo este contexto, una de las líneas estratégicas es el abaratamiento de los costes de producción. Por este motivo, la fabricación avanzada es uno de los temas que se encuentran a la orden del día en el campo de la ingeniería mecánica. Esto implica que no solo se estén desarrollando nuevos procesos de fabricación, sino que también se estén mejorando constantemente los ya existentes; todo ello, con objeto de aumentar la eficiencia y calidad de los mismos, sin que ello afecte a los costes de producción. El proyecto que se lleva a cabo en este documento se centra en uno de estos procesos, el conformado de chapa por medio de estampación en caliente. Concretamente, los esfuerzos del trabajo se concentran en aumentar la capacidad de enfriamiento de los conductos, con objeto de reducir el tiempo de proceso, y aumentar así su capacidad productiva. Esto se aborda como un problema de optimización, para cuya resolución se emplean herramientas de cálculo de plena actualidad y cuyo uso está en aumento exponencial desde la última década. Esto implica el empleo de grandes volúmenes de datos para el entrenamiento de algoritmos predictivos, así como el uso de un algoritmo genético para la resolución del problema de optimización.

EUSKERA: Automobilgintza sektorea, bai europar bai internazional mailan, merkatuaren kuota handienetakoa duen sektorea da. Hortaz, enpresak lehiakorrak izaten jarraitzeko xede izanik, legegintzak baita enpresen arteko norgehiagokak aurre egiteko ere, urtero eginiko inbestimenduek gero eta garrantzi handiagoa dute. Hori dela kausa, fabrikazio aurreratua gaur egungo ingeniaritza mekanikoaren arloan, gai-zerrendan dagoen gairik garrantzitsuenetarako da. Honek dakarren ondorioa fabrikazio prozesu berriak garatu ez ezik, dagoeneko existitzen direnak hobekuntza jarraituan sartuta daude. Hau da, oro har, hobekuntza prozesuaren helburua, fabrikazioaren etekina areagotzea eta kalitatea hobetzea da, produkzioaren kostuari kalte egin barik. Dokumentu honetan hedatzen den proiektuaren helburua, fabrikazio aurreratuko prozesu batean oinarritzen da: altzairu xaflen bero estanpazioa. Erreminten hozte konduktuen gaitasuna hobetzea hain zuzen ere. Horrek guztiak duen helburua, prozesu ziklo batek behar duen denbora murriztea eta emankortasuna handitzea da. Arazo honi aurre egiteko, optimizazio prozesuetan oinarritzen den ebazpen prozesuak erabiliko dira. Horretarako, gaurkotasuna duten kalkulu tresna erabiliko dira, non, azken hamarkadetan, esponentzialik zabaldu dira. Horretarako, data bolumen handiak erabiliko dira predikatzeko algoritmoak entrenatzeko. Halaber, optimizazio arazoari aurre egiteko, algoritmo genetikoak erabiliko dira.

ENGLISH: The automotive sector is, not only at the level of Europe but also worldwide, one of the industrial sectors with the highest market shares. This way, due to the high competitiveness as well as regulations on the sector, if companies aim to keep being competitive, years on end, they get pushed to undergo large investments. This is one of the reasons which explain that advanced manufacturing is an up to date topic in mechanical engineering field. This means that not only new manufacturing methods are turning out of the blue, but also that, the existing ones are undergoing a constant development. All in all, the purpose is to improve the efficiency and quality of those processes without a detrimental to the manufacturing costs. The project developed in this document is centred in one of those manufacturing processes, the sheet hot stamping. In particular, the effort is focused on achieving an increase on the thermal efficiency of the cooling ducts, which, eventually, would enhance the process productivity. This is tackled as an optimization problem, where the calculus tools utilized are state of the art on the field of optimization, and which are undergoing an exponential growth since the last few decades. This implies the usage or a large data volume for the training of a predictive algorithm, or the implementation of a genetic algorithm for the resolution of the optimization problem.