Análisis y selección de condiciones óptimas de extrusión multimaterial de aleaciones ligeras para aplicaciones aeronáuticas mediante simulación por elementos finitos y métodos de decisión multicriterio

Resumen

Con el auge de la Industria 4.0, las empresas están invirtiendo cada vez en tecnologías de simulación con la intención de reducir costes, haciéndolas más competitivas y sostenibles en cuanto a producción se refiere. Por otra parte, el desarrollo de piezas multimaterial ha cobrado relevancia durante los últimos años debido a las posibilidades de adaptar las propiedades mecánicas de cada material a los requisitos específicos de servicio del componente, además de otras ventajas adicionales como pueden ser la mejora de la rigidez y resistencia mecánicas, así como la reducción de peso. Este último aspecto es fundamental en la industria aeroespacial ya que es un factor clave para aumentar la carga útil en aviones y satélites, generando un ahorro de combustible y reduciendo el impacto ambiental. En la presente Tesis Doctoral se ha acometido el estudio de un proceso de extrusión para obtener cilindros bimetálicos combinando dos aleaciones ligeras de especial interés en la industria aeronáutica como son la de titanio Ti6Al4V y la de magnesio AZ31B a través de un modelo de elementos finitos. Se han revisado los trabajos más relevantes sobre este tema, para ver cuáles han sido las distintas aportaciones científicas en el estudio de este proceso. Una vez contrastado el modelo se ha pasado a analizar el efecto de los parámetros del proceso en distintas variables de salida como son la fuerza de extrusión, el daño inducido en la pieza, el desgaste de la matriz y la microestructura resultante mediante técnicas estadísticas como el Diseño de Experimentos (DoE). También se ha realizado un estudio sobre cuáles son los parámetros más influyentes en las distintas variables de salida a través de una metodología que combina el DoE mencionado anteriormente con los arreglos ortogonales de Taguchi y el método de Análisis de la Varianza (ANOVA). Así mismo, partiendo de los resultados obtenidos, se ha desarrollado una metodología para seleccionar los valores óptimos de los distintos parámetros del proceso, en función de las variables de salida que se quieran optimizar, combinando el método de ponderación de la entropía con el método de decisión multicriterio (MCDM) VIKOR. Finalmente, se han descrito las conclusiones particulares y generales que se han obtenido de este trabajo de investigación, y se proponen las principales líneas a desarrollar en un futuro, que emanan del trabajo realizado. La Tesis se completa con los apartados "Publicaciones" donde se recogen los artículos publicados en revistas de alto impacto durante la realización de la misma y "Referencias" donde se recogen las principales fuentes consultadas sobre el tema.