Monitorización y control multivariable basado en datos de parámetros críticos en fundición a presión de alto vacío (VHPDC) para la obtención de componentes estructurales libres de defectos

La fundición a presión de alto vacío (V-HPDC) se utiliza ampliamente para la producción de componentes estructurales de aluminio que requieren elevadas prestaciones mecánicas y capacidad de absorción de energía en condiciones de impacto. En comparación con la fundición a presión convencional (HPDC), el proceso V-HPDC reduce defectos como el atrapamiento de gases y mejora la integridad de las piezas fundidas. Sin embargo, los enfoques de monitorización actuales suelen limitarse a parámetros convencionales, como la presión de vacío, los perfiles de inyección o las condiciones térmicas del molde, proporcionando únicamente una visión parcial del rendimiento real del proceso.

Este trabajo propone una metodología avanzada de digitalización basada en datos para la monitorización del proceso V-HPDC, centrada en la fase de evacuación de vacío. La metodología integra medidas sincronizadas de presión de vacío tanto en el sistema como en la cavidad, posición del émbolo, caudal másico de aire extraído mediante un medidor térmico de caudal másico y termopares en contacto con la cavidad del molde. Esta estrategia multivariable permite una caracterización cuantitativa de la evacuación de aire a lo largo del ciclo de inyección, así como la evaluación de las condiciones de vacío en la cavidad y de la dinámica de llenado mediante la detección del avance del frente metálico.

La medición directa del caudal de aire extraído, combinada con los datos de presión en cavidad, introduce una nueva dimensión en el diagnóstico del proceso. Comparando el volumen de aire evacuado con el volumen teórico de la cavidad, es posible identificar y cuantificar fenómenos de fuga tanto en el molde como en el sistema de vacío, mientras que las desviaciones observadas pueden indicar una generación insuficiente de vacío. Asimismo, las señales de caudal registradas en el tiempo aportan información sobre fenómenos transitorios durante el llenado, incluyendo correlaciones entre los niveles de vacío en cavidad y las fugas del molde, así como firmas características tales como picos de caudal asociados a las etapas finales de llenado o a fenómenos de apertura del molde.

La metodología propuesta proporciona una representación digital integral del proceso de evacuación de vacío, mejorando las capacidades de diagnóstico del proceso, la evaluación de la integridad del molde y las posibilidades de monitorización. Los trabajos futuros se centrarán en analizar la estabilidad de estas variables mediante grandes conjuntos de datos industriales y en aplicar técnicas de inteligencia artificial para correlacionar los parámetros de proceso con la eficiencia operativa y la formación de defectos, permitiendo el desarrollo de estrategias predictivas e inteligentes de control.