Centro de Investigación Metalúrgica

  • 9 de junio de 2021

Integración exitosa de cableado para sensores en superficies de herramienta mediante fabricación aditiva

El consorcio del proyecto SUSIE, ha conseguido integrar cableado tetrafilar en la superficie de aceros de herramienta: “Un paso fundamental, que permitirá sensorizar y captar datos de zonas de difícil acceso de troqueles y herramientas de fabricación”.

En los procesos de transformación de materiales, muchos de los eventos relevantes se dan en zonas de difícil acceso en las que, debido a las condiciones de trabajo, no es posible capturar los datos de forma directa. Como consecuencia, la monitorización de estos procesos se realiza a través de datos tomados de forma indirecta; lo mismo sucede con las modelizaciones y simulaciones que se alimentan de dichos parámetros.

Ante este vacío, el consorcio del proyecto SUSIE, liderado por el Centro de Investigación Metalúrgica AZTERLAN, ha conseguido un importante avance que facilitará la sensorización de estas zonas críticas; “hemos conseguido integrar cableado en la superficie de herramienta de acero utilizando tecnología aditiva”. 

Como explica el equipo de proyecto, “asegurar el suministro de potencia y la extracción de señal es un primer paso fundamental para implementar un sistema sensores superficiales en herramientas de fabricación”. Así con la inserción subcutánea del cableado que proveerá de tensión al transductor y transferirá los datos captados por el mismo, el equipo investigador ha completado con éxito el primero de los objetivos que había establecido.

Primera experiencia exitosa implementando cables tetrafilares

El sistema de cableado integrado consiste en 4 cables envainados protegidos por aislamiento mineral. “Hasta donde conocemos, se trata de la primera experiencia de este tipo que se consigue con éxito”, y añaden “existen experiencias previas de embebido de termopares y cables, sin embargo, no conocemos experiencias previas que se hayan realizado con cable tetrafilar en las condiciones que hemos desarrollado”.

Para conseguirlo el consorcio de SUSIE se ha valido de la tecnología LMD (Laser Metal Deposition) “con la que hemos sido capaces de realizar una soldadura controlada, con un aporte de calor bajo, que no llega a deteriorar el sustrato (metal de la herramienta), ni el cableado”. De hecho, identificar los umbrales de trabajo en los cuales se consigue una soldadura exitosa sin deteriorar estos elementos, es un hallazgo de alto valor. 

Proceso de soldadura de cableado superficial mediante LMD

El vídeo que acompaña a estas líneas muestra el proceso de inserción subcutánea de cableado tetrafilar en acero de herramienta mediante tecnologías aditivas de deposición de metal mediante láser:

  1. Precalentamiento de la superficie del metal de herramienta para reducir la agresividad del proceso. Se realizan finos cordones de soldadura sobre taco liso con un aporte de calor muy bajo, para comprobar cómo afectan a la integridad del sustrato. Se compara la afección de distintos grosores de aportación y niveles de calor.
  2. Se realiza el mismo proceso de soldadura sobre tubos (por su mayor similitud con cables), porque las curvaturas afectan a la extracción de calor. Varios cordones de referencia permiten buscar el umbral en el que la soldadura es exitosa, sin deteriorar el sustrato.
  3. Integración de cableado: 4 cables tetrafilares envainados y protegidos por aislamiento mineral son soldados a la superficie del acero de herramienta, asegurando su integridad y permitiendo una integración exitosa asegurar potencia al sensor y la transmisión de los datos capturados.

Presentación en MESIC 2021

Los resultados de este trabajo de investigación serán presentados en MESIC 2021 (Manufacturing Engineering Society International Conference) que tendrá lugar en Gijón (España) los días 23, 24 y 25 junio de 2021. 

El proyecto SUSIE forma parte de los proyectos estratégicos apoyados por el programa ELKARTEK 2020 del Gobierno Vasco (número de expediente KK-2020/00063) y cuenta con un presupuesto total de 612.000¤. Se encuentra liderado por el Centro de Investigación Metalúrgica AZTERLAN, con la participación de los centros tecnológicos TEKNIKER y TECNALIA, y en estrecha colaboración con las universidades MU y UPV/EHU, que trabajan en los desarrollos técnicos del proyecto, mientras que INVEMA (Agente de Intermediación Oferta/Demanda dentro de la Red Vasca de Ciencia y Tecnología) llevará a cabo labores de difusión y contraste con el entorno industrial.