Investigadores presentan un nuevo Gemelo Digital para análisis preciso en tiempo real de la producción de materiales compuestos

Investigadores del Instituto IMDEA Materiales y la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) han desarrollado un innovador Gemelo Digital que permite el análisis en tiempo real de la fabricación de materiales compuestos.

El avance fue presentado recientemente en la revista The International Journal of Advanced Manufacturing Technology en el artículo Un Gemelo Digital para la fabricación inteligente de compuestos estructurales mediante moldeo líquido.

La publicación es obra de los investigadores de IMDEA Materiales, el Prof. Carlos González y los Drs. Joaquín Fernández-León y Keayvan Keramati, junto con el Prof. Luis Baumela (UPM).

En ella, los autores presentan un Gemelo Digital para analizar el proceso de fabricación de materiales compuestos estructurales utilizando moldeo por transferencia de resina (RTM).

«Según entiendo, este es el primer Gemelo Digital diseñado para analizar el proceso de fabricación de un material compuesto», dijo el coautor Prof. González, responsable del grupo de investigación de Compuestos Estructurales de IMDEA Materiales.

Un Gemelo Digital es un modelo virtual o representación de un objeto, componente o sistema, que puede actualizarse a través de datos en tiempo real mediante sensores, ya sea dentro del propio objeto o incorporados al proceso de fabricación.

Por ejemplo, un componente de aeronave o turbina podría estar equipado con varios sensores diseñados para monitorizar áreas clave de funcionalidad.

Los datos obtenidos por estos sensores se incorporan directamente al modelo virtual, que luego puede ejecutar simulaciones basadas en la información recibida para identificar posibles fallos en el material o problemas de rendimiento.

Sin embargo, lo que distingue al recién diseñado Gemelo Digital de aplicaciones similares es su enfoque único hacia el proceso de fabricación del material compuesto en sí, en lugar de limitarse al análisis post-producción de las piezas fabricadas.

Esta capacidad proactiva permite optimizaciones en tiempo real y la detección anticipada de fallas, marcando una evolución significativa en el campo de la manufactura asistida por simulación digital.

«En esta publicación, lo que hemos demostrado es un Gemelo Digital que puede proporcionar al fabricante una imagen en tiempo real del material durante todo el proceso de fabricación», explica el Prof. González.

«Esto permite monitorear cómo se está llenando el molde, el nivel de porosidad dentro del material, si hay agujeros presentes, etc.»

El RTM representa una técnica avanzada dentro del moldeo líquido de material compuesto (LCM), caracterizada por su capacidad de producir piezas de material compuesto de alto rendimiento, con un contenido reducido de vacíos, de manera coste-efectiva.

Integrando el RTM con tecnologías de Gemelo Digital, se facilita la monitorización en tiempo real y ajustes dinámicos de parámetros críticos del proceso, como la presión de inyección y el tiempo de curado, mejorando significativamente tanto la calidad del producto final como la eficiencia de producción.

«El siguiente paso implica el desarrollo de un Gemelo Digital avanzado que habilite a los operadores no solo a monitorear el proceso de producción en detalle, sino también a intervenir directamente sobre él, aplicando ajustes en tiempo real basados en el modelado predictivo,» dijo el Dr. Fernández-León.

«Esto podría incluir, por ejemplo, la modificación automática de la presión de inyección de resina o la temperatura del molde para prevenir la formación de defectos, basándose en el análisis predictivo del Gemelo Digital, allanando el camino hacia una manufactura inteligente altamente optimizada.»

Fuente: IMDEA Materiales