Análisis de estabilidad dinámica en el maquinado de paredes delgadas mediante el método de Homotopía Multietapa Mejorado (EMHPM)
El maquinado de paredes delgadas representa uno de los mayores retos en manufactura avanzada debido a la baja rigidez estructural y alta sensibilidad a las vibraciones autoexcitadas (chatter). Este fenómeno reduce la precisión dimensional, afecta la calidad superficial y disminuye la vida útil de las herramientas de corte, lo que limita la productividad industrial.
El presente estudio tiene como objetivo analizar la estabilidad dinámica en el maquinado de paredes delgadas y diseñar un amortiguador fabricado por manufactura aditiva que contribuya a mejorar el desempeño dinámico del sistema herramienta–pieza.
El análisis teórico se basará en el desarrollo de modelos matemáticos con retardos en el tiempo (DDEs) que describen la interacción entre la herramienta y la pieza, resolviéndose mediante el método de Homotopía Multietapa Mejorado (Enhanced Multistage Homotopy Perturbation Method, EMHPM). Este enfoque permitirá estudiar la estabilidad del sistema y predecir la aparición de chatter bajo distintas condiciones de corte.
La metodología incluirá la comparación del EMHPM con métodos numéricos y analíticos reportados en la literatura, evaluando su precisión y eficiencia computacional. Los participantes analizarán la influencia de parámetros como rigidez estructural, cera (amortiguamiento), frecuencia natural y retardo entre pasadas, generando diagramas de estabilidad y mapas de chatter que identifiquen regiones estables y zonas críticas.
Con base en los resultados teóricos y experimentales, se diseñará un amortiguador de respuesta ajustable, manufacturado aditivamente, orientado a mitigar las vibraciones en paredes delgadas durante el proceso de corte. Su desempeño será evaluado mediante simulaciones y análisis de respuesta dinámica.
El proyecto busca integrar modelado analítico, manufactura aditiva y caracterización dinámica para desarrollar soluciones innovadoras que mejoren la calidad y eficiencia del maquinado de estructuras ligeras, aportando conocimiento aplicable a los sectores automotriz, aeroespacial y de materiales avanzados.
| Nº | Actividad | Duración | Semanas previstas |
|---|---|---|---|
| 1 | Revisión bibliográfica sobre dinámica de maquinado, chatter y técnicas de homotopía. | 4 sem | 1–4 |
| 2 | Formulación del modelo matemático con retardos (DDEs) para el sistema herramienta–pieza en paredes delgadas. | 4 sem | 5–8 |
| 3 | Implementación del modelo y solución analítica mediante el método EMHPM en MATLAB. | 4 sem | 9–12 |
| 4 | Comparación del método propuesto con resultados del estado del arte y análisis de estabilidad. | 4 sem | 13–16 |
| 5 | Diseño conceptual de un amortiguador fabricado por manufactura aditiva. | 4 sem | 17–20 |
| 6 | Simulación y análisis de desempeño dinámico del amortiguador. | 4 sem | 21–24 |
| 7 | Integración de resultados y generación de diagramas de estabilidad y mapas de chatter. | 3 sem | 25–27 |
| 8 | Elaboración de reporte técnico, conclusiones y preparación de material académico. | 3 sem | 28–30 |
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Santiago Puma Araujo
santiago.puma@tec.mx
Dinámica de maquinado
Paredes delgadas
Vibraciones y chatter
Manufactura aditiva
Métodos de homotopía
Estabilidad dinámica
