ler Examen Final Semestre 2004-1

Sistemas de Producción Avanzados

Nota: El examen es totalmente individual

Entrega: Antes del viernes 31 de octubre 2003, 14:30 hrs.

En buzón fbernalu@yahoo.com o bien fbernal@auma-lerma.com.mx

Contestar las preguntas con * y 3 optativas

Total 5 preguntas (únicamente)

1.- Explica con tus propias palabras como funciona una mesa de medición por coordenadas MMC. Describe sus partes y la función de c/u de ellos.

2.- Explica que ventajas aporta el desarrollo de prototipos rápidos.

3.- Explica con tus propias palabras de que manera funciona la máquina de estereolitografía.

4.- Describe cual es el factor de éxito mas importante durante el desarrollo de productos, y explica que tipo de tecnologías son aplicables para alcanzar este propósito. Describa brevemente cada una de ellos. (*)

5.- Explica el proceso de diseño y menciona las ventajas que ofrece utilizar CAD para este propósito. Utiliza para contrastar las ventajas el ejemplo de algún producto que lleve varias partes para ensamblar.

6.- Explica cuales son las etapas de fabricación de un molde utilizando CAD-CAM. Menciona donde es clave la participación del hombre.

7.- En que tipo de tareas consideras que el hombre será insustituible por computadoras o maquinas. Explica por que. (*)

8.- En redes de computadoras, que diferencias existen entre un sistema de proceso cooperativo y un sistema tradicional de servidor de archivos.

1.- Explica con tus propias palabras como funciona una mesa de medición por coordenadas MMC. Describe sus partes y la función de c/u de ellos.

El famoso sistema por coordenadas, inventado por el conocido filósofo y matemático René Descartes a principios del siglo XVII, nos permite localizar características en relación con otras características de las piezas. Una maquina de medición por coordenadas (CMM) trabaja casi de la misma forma que un dedo cuando ése traza coordenadas en un mapa; los tres ejes de la máquina de medición por coordenadas.

La máquina utiliza un sensor para medir puntos en la pieza (Palpador). Cada punto de la pieza es único para el sistema de coordenadas de la máquina. La CMM combina los puntos medidos para formar una característica que se pueda relacionar con todas las otras características. El sensor puede ser sólido o electrónico y funcionar con un accionador. Aunque el palpador del sensor es muy preciso, una vez que el sensor se ha adjuntado a la CMM, el posicionamiento del palpador en el sistema de la máquina de medición por coordenadas se tiene que determinar antes de medir. Puesto que es la circunferencia la que palpa la pieza, el centro y el radio del sensor se determinan midiendo una esfera muy precisa (esfera de recalificación).

La base la cuál es de piedra llamada granito la cuál es muy dura y resistente a los golpes o ralladuras, es muy importante estas características ya que si no el desgaste para la mesa es grande.

Las mesas cuentan con software los cuales realizan los cálculos pertinentes mandando mensajes a una salida de un dispositivo electrónico.

Hacemos un procedimiento similar cuando aparcamos un coche. Cuanto mejor podamos calcular la compensación del exterior del coche, más cerca del bordillo aparcaremos.

2.- Explica que ventajas aporta el desarrollo de prototipos rápidos.

Velocidad de trabajo

La ventaja más importante en la mayor parte de las aplicaciones ha sido la mejora en la velocidad nominal de corte; esto es, la velocidad de corte alcanzada bajo condiciones ideales. La velocidad ha pasado de unos 6 cm2/h hasta los 200 cm2/h actuales. A pesar de que las velocidades medias reales han ido siempre por detrás de las velocidades nominales, su aumento ha sido proporcional. Las causas este incremento responden básicamente a una mayor presión del flujo y a los nuevos circuitos de los generadores, que permiten una optimización en las colocaciones. Otra contribución es la mejora en la calidad de los electrodos de hilo y la variedad de las aleaciones en que están fabricados.

Tamaño de pieza

En un principio, la aplicación de la electroerosión por hilo se limitaba a la fabricación de matrices y punzones, por lo que la altura de estas piezas no rebasaba los 100 mm. Al mismo tiempo que moldistas y otros talleres de mecánica general comenzaron a descubrir las ventajas, los constructores comenzaron a aumentar el tamaño de las máquinas y, por tanto, sus capacidades máximas. Así, aumentaron las dimensiones de todos los ejes, sobre todo en el Z, debiéndose en buena parte este dimensionamiento a las nuevas configuraciones mecánicas.

Ángulo de inclinación

Dado que los primeros modelos de máquinas de hilo estaban orientados a la fabricación de matrices, el ángulo máximo era de un grado para una altura entre 110 y 125 mm. Con el fin de satisfacer las crecientes necesidades de la industria de los moldes y de piezas en general, el ángulo fue aumentando hasta hacer posible alcanzar hoy ángulos de 30 grados en alturas de 400 mm, lo que abre nuevas aplicaciones a la electroerosión por hilo.

Precio

La evolución tecnológica por hilo ha ido acompañada por una sustancial rebaja en los precios de las máquinas, que hoy son hasta un 75 por ciento más baratas (con ajuste de la inflación) que los primeros modelos. Varias razones explican este abaratamiento. Por una parte, la tendencia seguida por la industria electrónica (más prestaciones a menor precio) empujó a la reducción del coste de las partes electrónicas. Por otra, el espectacular aumento en la venta de máquinas posibilitó a los fabricantes las economías de escala. Junto a todo esto, los nuevos diseños mecánicos contribuían a obtener mayores precisiones a menor coste.

Precisión

La precisión máxima ha pasado de los 25 µm en los primeros modelos a tan sólo 1 µm en los actuales. Varios factores han hecho esto posible: la aparición de máquinas que aseguraban que el corte siguiera una geometría programada con gran precisión; las reglas de vidrio, que garantizaban una precisión continua con independencia del número de horas de trabajo y las variaciones de temperatura; la termoestabilización de las columnas de la máquina mediante un dieléctrico refrigerado con el fin de garantizar la perpendicularidad del hilo.

Funcionamiento sin vigilancia

La baja velocidad de corte era la razón por la que las primeras máquinas de hilo podían trabajar desatendidas un buen número de horas. Pero el constante aumentó de la velocidad exigía la introducción de nuevas prestaciones, como por ejemplo los sistemas de enhebrado automático. Dichos sistemas permiten, entre otras posibilidades, mecanizar sin presencia del operario orificios en matrices o incluso piezas completas. Los primeros sistemas, surgidos hace unos 20 años, tenían un ciclo de 120 segundos y no eran totalmente fiables, mientras que los más recientes, además de más simples, reducen el ciclo a tan sólo 28 segundos, siendo mucho más fiables incluso mecanizando orificios con un diámetro 0,05 mm mayor que el del propio hilo.

3.- Explica con tus propias palabras de que manera funciona la máquina de estereolitografía.

- Stereolithography (SLA).

La estereolitografía es una de las técnicas de LTM pioneras en el mercado (de la mano de 3D Systems). Esta técnica consiste en desencadenar un proceso de polimerización en un fotomonómero, mediante la incidencia de luz sobre el fotomonómero en estado líquido. Esta luz, la aporta con precisión un láser UV de unos pocos miliwátios. Los puntos atacados por el haz láser polimerizan (solidifican), creando una capa consistente, con la forma de corte que le corresponda en altura en cada momento. La geometría 2D de cada corte o capa dirige el movimiento de dos espejos galvanométricos (X, Y) que deflectan el haz láser sobre la superficie de trabajo. Cuando una capa termina, mecánicamente se hunde en el monómero, permitiendo que quede cubierta por la nueva capa líquida del espesor deseado, para continuar el proceso. En escasas ocasiones podremos utilizar los prototipos con fines funcionales, debido a la fragilidad de las resinas utilizadas, aunque son perfectamente correctos para su utilización como masters en la creación de moldes de silicona, puesto que las resinas son muy blandas y de fácil pulido. Debido a que estos prototipos se realizan mediante resinas líquidas, los voladizos se deben crear mediante estructuras de soporte, que luego se eliminan en una fase de post-proceso. Además el proceso exige un post-curado en cámara ultravioleta una vez terminado el proceso, y la manipulación de las resinas ha de ser muy cuidadosa debido a la toxicidad de las mismas.

4.- Describe cual es el factor de éxito mas importante durante el desarrollo de productos, y explica que tipo de tecnologías son aplicables para alcanzar este propósito. Describa brevemente cada una de ellos. (*)

El ciclo de vida de un producto esta dado mediante los siguientes puntos:

En donde los dos primeros puntos nos indican la etapa del desarrollo de un producto y los demás nos indican la etapa de producción de este producto.

En la etapa del desarrollo del producto tenemos:

• Diseño del producto

• Estudios de Mercado

• Decisiones de comprar o hacer

• Estudios de factibilidad

• Diseño de procesos

• Generación de prototipos

• Planeación de Calidad

• Planeación de Logística

El factor de éxito mas importante es el de detectar una necesidad o en dado caso crearla, ya que si esta no existe la fabricación del producto será en vano ya que la gente no estará interesado en nuestro producto de fabricación.

7.- En que tipo de tareas consideras que el hombre será insustituible por computadoras o maquinas. Explica por que. (*)

Computadora (vs.) Humano

Método de lógica y razonamiento

HOMBRE.- Intuitivo por experiencia, mediante la lógica y el razonamiento podemos estimar sin mucho problema los eventos a futuro.

COMPUTADORA.- Sistemático y estilizado, mediante técnicas analíticas como las de pronósticos se puede estimar algunas situaciones a futuro.

Nivel de inteligencia

HOMBRE.- Aprende rápido, pero secuencialmente. No confiable del todo ya que la información pasados unos días se puede olvidar.

COMPUTADORA.- Poca capacidad de aprendizaje, pero nivel muy confiable, ya que guarda la información.

Método de adquisición de información

HOMBRE.- Grandes cantidades de información en un momento por vista u oído, pero lamentablemente con poca retención de esta.

COMPUTADORA.- Entrada de estilo secuencial, mediante tecnología de la computación se malogrado introducir grandes cantidades de información.

Métodos de salida

HOMBRE.- Salida de datos lenta y secuencial verbal o motrizmente, ya que siempre existe el riesgo de que el humano se equivoque ya que este actúa inconscientemente a la improvisación.

COMPUTADORA.- Salida de estilo rápido secuencial, mediante monitores, sonido e impresoras.

Organización de la información

HOMBRE.- Informal e intuitivo, de nuevo es una acción la cual al realizarla la consideramos que esta bien pero a la vista de las demás personas puede estar mal.

COMPUTADORA.- Formal y detallado, se encuentra predeterminado esta ya que la computadora fue programada y realiza sus actividades en forma lógica.

Esfuerzo involucrado para organización la información

HOMBRE.- Poco, ya que se hace usa de la intuición la cual nos ayuda a organizar la información de la manera que nosotros creemos que esta bien.

COMPUTADORA.- Mucho, ya que estas maquinas no piensan por si mismas y el humano es el que las dirige.

Almacenaje de información detallada

HOMBRE.- Poca capacidad, dependiente del tiempo; ya que como se acumulan diferentes eventos durante la vida de un humano los eventos menos relevantes son lo que se olvidan.

COMPUTADORA.- Gran capacidad, independiente del tiempo; dependiente del disco duro que nuestra maquina maneje ya que si este se satura ya no se guarda información.

Tolerancia a trabajos mundanos y repetitivos

HOMBRE.- Pobre, ya que un humano se cansa de estar realizando las mismas cosas, es decir no tolera los trabajos monótonos.

COMPUTADORA.- Excelente, el proceso interno de una computadora es realizar sumas y restas a una velocidad determinada por el procesador con el que cuente nuestra maquina entonces una maquina esta diseñada para realizar trabajos monótonos.

Habilidad para extraer la información significativa

HOMBRE.- Buena, mediante intuición y el conocimiento de los temas podemos encontrar o extraer la información que nos convenga tener.

COMPUTADORA.- Pobre, ya que una maquina no piensa, y la prueba esta en que todavía no encontramos robot o autómatas que puedan realizar las mismas actividades que un humano.

Producción de errores

HOMBRE.- Frecuente, ya que a veces por la fatiga o por la monotonía de un trabajo el humano puede cometer errores.

COMPUTADORA.- Rara, ya que esta diseñada para realizar trabajos sumamente monótonos.

Tolerancia a información errónea

HOMBRE.- Buena, intuitiva, esta se puede originar debido a la mala extracción de un medio de información o a las malas interpretaciones que uno pueda realizar sobre los medios de información.

COMPUTADORA.- Altamente intolerante, una maquina inmediatamente nos dirá la falla de una ejecución que estemos realizando.

Métodos de detección de error

HOMBRE.- Intuitivos, en caso de que no detectemos un error y si conocemos algo del tema tendremos la duda de pensar si estamos realizando bien o no las cosas.

COMPUTADORA.- Sistemáticos, debido a su programación una PC indica los diferentes errores producidos por un trabajo.

Métodos para editar información

HOMBRE.- Fácil e instantáneos, mediante escritos o dibujos en papel

COMPUTADORA.- Difícil y complejos, ya que se pueden editar desde diferentes tipos de letras hasta los dibujos mas complicados.

Habilidades analíticas

HOMBRE.- Buen análisis intuitivo, pobre análisis numérico; intuimos y realizamos un escaso análisis numérico con respecto a las PC lo que nos lleva ventaja sobre esta.

COMPUTADORA.- Sin análisis intuitivo, buen análisis numérico; debido a que no intuye nosotros tenemos el poder de mando sobre estas maquinas.

Sistemas de producción avanzados