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[ES] El objetivo de este Trabajo de Fin de Grado es el diseño y optimización de la estructura alar de un avión diseñado para el transporte de mercancías. Para ello, se ha procedido a realizar un análisis aerodinámico para conocer las solicitaciones a las que la estructura se verá sometida. Por otro lado, por medio del uso del programa Fusion 360, se ha llevado a cabo el diseño aproximado que tendría la estructura interna, conformada tanto por costillas como por largueros. Una vez se han seleccionado los materiales y las operaciones de diseño han concluido, se lleva a cabo un estudio cuyo fin es optimizar el diseño estructural sobre el que previamente se ha trabajado. Se ha analizado la posición que las diferentes costillas y largueros ocupan en el ala, de manera que la disposición elegida al final del proceso sea la que resista de una mejor manera los esfuerzos estructurales. Por otro lado, también se ha efectuado una optimización topológica de las costillas para así poder reducir el peso total de la aeronave. Estas tareas se han ejecutado mediante el software ANSYS., [EN] The objective of this Final Degree Project is the design and optimization of a wing structure from an aircraft designed for the freight transport. With this aim, an aerodynamic analysis has been executed to know the forces the structure will be submitted to. Furthermore, by using the program Fusion 360, an approximated internal structure design has been carried out, formed by both ribs and spars. Once the materials have been selected and the design operations have concluded, a study is performed whose goal is to optimize the structural design which had previously been displayed. The position that the different ribs and spars occupy on the wing has been analyzed, in a way that the final disposition at the end of the process is the best one at resisting the structural loads. Besides that, a topological optimization of the ribs has been accomplished so that the total weight of the aircraft is reduced. These issues have been executed by means of the software ANSYS, [CA] L'objectiu d'aquest Treball de Fi de Grau és el disseny i optimització de l'estructura alar d'un avió dissenyat per al transport de mercaderies. Per a aconseguir-ho, s'ha procedit a realitzar una anàlisi aerodinàmica per a conéixer les sol·licitacions a les quals l'estructura es veurà sotmesa. D'altra banda, per mitjà de l'ús del programa Fusion 360, s'ha dut a terme el disseny aproximat que tindria l'estructura interna, conformada tant per costelles com per travessers. Una vegada s'han seleccionat els materials i les operacions de disseny han conclòs, es duu a terme un estudi, la fi del qual és optimitzar el disseny estructural sobre el qual prèviament s'ha treballat. S'ha analitzat la posició que les diferents costelles i travessers ocupen en l'ala, de manera que la disposició triada al final del procés siga la que resistisca d'una millor manera els esforços estructurals. D'altra banda, també s'ha efectuat una optimització topològica de les costelles per a així poder reduir el pes total de l'aeronau. Aquestes tasques s'han executat mitjançant el programa ANSYS

[ES] El objetivo de este Trabajo de Fin de Grado es el diseño y optimización de la estructura alar de un avión diseñado para el transporte de mercancías. Para ello, se ha procedido a realizar un análisis aerodinámico para conocer las solicitaciones a las que la estructura se verá sometida. Por otro lado, por medio del uso del programa Fusion 360, se ha llevado a cabo el diseño aproximado que tendría la estructura interna, conformada tanto por costillas como por largueros. Una vez se han seleccionado los materiales y las operaciones de diseño han concluido, se lleva a cabo un estudio cuyo fin es optimizar el diseño estructural sobre el que previamente se ha trabajado. Se ha analizado la posición que las diferentes costillas y largueros ocupan en el ala, de manera que la disposición elegida al final del proceso sea la que resista de una mejor manera los esfuerzos estructurales. Por otro lado, también se ha efectuado una optimización topológica de las costillas para así poder reducir el peso total de la aeronave. Estas tareas se han ejecutado mediante el software ANSYS., [EN] The objective of this Final Degree Project is the design and optimization of a wing structure from an aircraft designed for the freight transport. With this aim, an aerodynamic analysis has been executed to know the forces the structure will be submitted to. Furthermore, by using the program Fusion 360, an approximated internal structure design has been carried out, formed by both ribs and spars. Once the materials have been selected and the design operations have concluded, a study is performed whose goal is to optimize the structural design which had previously been displayed. The position that the different ribs and spars occupy on the wing has been analyzed, in a way that the final disposition at the end of the process is the best one at resisting the structural loads. Besides that, a topological optimization of the ribs has been accomplished so that the total weight of the aircraft is reduced. These issues have been executed by means of the software ANSYS, [CA] L'objectiu d'aquest Treball de Fi de Grau és el disseny i optimització de l'estructura alar d'un avió dissenyat per al transport de mercaderies. Per a aconseguir-ho, s'ha procedit a realitzar una anàlisi aerodinàmica per a conéixer les sol·licitacions a les quals l'estructura es veurà sotmesa. D'altra banda, per mitjà de l'ús del programa Fusion 360, s'ha dut a terme el disseny aproximat que tindria l'estructura interna, conformada tant per costelles com per travessers. Una vegada s'han seleccionat els materials i les operacions de disseny han conclòs, es duu a terme un estudi, la fi del qual és optimitzar el disseny estructural sobre el qual prèviament s'ha treballat. S'ha analitzat la posició que les diferents costelles i travessers ocupen en l'ala, de manera que la disposició triada al final del procés siga la que resistisca d'una millor manera els esforços estructurals. D'altra banda, també s'ha efectuat una optimització topològica de les costelles per a així poder reduir el pes total de l'aeronau. Aquestes tasques s'han executat mitjançant el programa ANSYS

[ES] En los últimos años, el uso de técnicas de optimización topológica ha tomado gran importancia en el sector industrial, especialmente en ámbitos como el aeronáutico, donde la reducción de peso cobra mucha importancia. Si bien la aplicación de optimización topológica está cada vez más extendida a nivel macroscópico, su aplicación a escala mesoscópica es todavía un punto en el que profundizar, dada la falta de investigación al respecto. En el Instituto de Ingeniería Mecánica y Biomecánica (I2MB) se está desarrollando un software de optimización topológica de dos niveles (macro y meso) para el que se requiere un proceso de optimización rápido y eficiente en la escala mesoscópica. Así, en este trabajo se va a desarrollar un programa que automatizará el proceso de optimización topológica en escala mesoscópica en un elemento tridimensional, considerando una serie de fuerzas impuestas en los nodos del elemento macroscópico., [CA] En els ´ultims anys, l’´us de t`ecniques d’optimitzaci´o topol`ogica ha pres gran import`ancia en el sector industrial, especialment en `ambits com l’aeron`autic, on la reducci´o de pes cobra molta import`ancia al permetre reduir costos associats a la fabricaci´o i explotaci´o de components. En l’actualitat, l’aplicaci´o de processos d’optimitzaci´o topol`ogica es troba altament integrada en l’`ambit industrial, tot i que es fa necess`aria l’aprofundiment en els aspectes t`ecnics que permetin maximitzar el seu rendiment. Es per aix`o que es planteja l’aplicaci´o ´ d’optimitzaci´o topol`ogica en dos nivells - macrosc`opic i mesosc`opic - abordant-los des d’un enfocament multiescala, en el qual es requereix un proc´es r`apid i eficient en l’escala mesosc`opica. Tenint en compte aix`o, el present Treball de Fi de M`aster es centra en l’automatitzaci´o del proc´es d’optimitzaci´o topol`ogica en escala mesosc`opica d’una celda tridimensional, a partir de les forces imposades en els nodes de l’element macrosc`opic. Per aix`o, ha estat necess`aria la resoluci´o del cas de c`arrega a nivell macrosc`opic i, a continuaci´o, s’ha emprat la informaci´o obtinguda de l’an`alisi de tensions per a la definici´o d’un problema local a escala mesosc`opica., [EN]In recent years, the use of topology optimization techniques has gained great importance in the industrial sector, especially in areas such as aeronautics, where weight reduction becomes very important because of its effect on the reduction of costs associated with the manufacture and exploitation of components. Currently, the application of topology optimization processes is highly integrated in the industrial field, although it is necessary to deepen the technical aspects to maximize its performance. That is why the application of topology optimization is proposed at two levels - macroscopic and mesoscopic - addresing them from a multiscale approach, in which a fast and efficient process is required on the mesoscopic scale. Bearing this in mind, this Master’s Thesis focuses on the automation of the topology optimization process on a mesoscopic scale of a three-dimensional cell, based on the forces imposed on the nodes of the macroscopic element. To do so, it was necessary to resolve the load case at the macroscopic level. Then, the information obtained from the stress analysis was used to define a local problem on a mesoscopic scale.

[ES] En el presente Trabajo de Final de Máster se pretende desarrollar una metodología que permita restringir el proceso de Optimización Topológica para que los diseños resultantes sean autosoportantes, esto es, imprimibles a través de técnicas de Fabricación Aditiva sin la necesidad de soportes adicionales. Esta cuestión resulta relevante desde la perspectiva de su fabricación, puesto que permite ahorrar, tanto tiempo de procesamiento y postprocesamiento, como costes de producción. Para lograrlo, se plantea implementar una función de restricción explícita en el código: un esquema de penalización del ángulo de las barras de una pieza con respecto a la base del equipo de impresión (Ángulo de Voladizo). Así pues, será necesaria también la recopilación bibliográfica de métodos de medida del ángulo con técnicas de procesamiento de imagen y su comparación. La formulación se ha implementado en el código de Elementos Finitos cgFEM, desarrollado por el Centro de Investigación de Ingeniería Mecánica (UPV), que basa su funcionamiento en el uso de mallas cartesianas cuyos elementos son semejantes (proporcionales). Los resultados no son satisfactorios, pero sí esperanzadores. Los dos problemas principales detectados que impiden la convergencia del problema se cree que son: los elementos con densidades intermedias que difuminan los contornos y modifican su ángulo a conveniencia del algoritmo; y la oposición entre la restricción de volumen y la del Ángulo de Voladizo, que no se combinan, sino que dominan en diferentes regiones de la imagen, colocando material sin un criterio único., [EN] This Mater’s Thesis aims to develop a methodology that enables Topology Optimization constraint so that designs produced are self-supporting, that is, printable through Additive Manufacturing techniques without the need for additional supports. This issue is relevant from a manufacturing outlook since it eases the lowering of both processing and postprocessing times and production costs. To accomplish that, it is proposed to implement an explicit constraint function in the code: a penalization scheme over the angle of the bars in a certain part with respect to the printing machine (Overhang Angle). In that sense, a bibliographic compilation of methods for measuring the angle based on digital image processing techniques will also be required, as well as a comparison between them. The formulation has been implemented in the Finite Element code cgFEM, developed by Centro de Investigación de Ingeniería Mecánica (UPV), whose functioning relies on cartesian meshes with similar (proportional) elements. The results are no satisfactory, yet they are promising. Two main problems have been identified that prevent the optimization to converge: the elements with intermediate densities that blur the contours and modify their angle to the algorithm convenience; and the confrontation between the volume and the overhang angle constraints that, rather than merging, dominate over different regions of the image, thus resulting in a material distribution without a unified criterion.

[ES] El diseño generativo está ganando importancia en todas las áreas del diseño, pero dentro de la ingeniería la rama más extendida es la optimización topológica. Mediante ésta se pueden obtener resultados óptimos, donde las formas resultantes normalmente responden a un problema de resistencia mecánica. Las limitaciones a las que se enfrenta el diseñador a la hora de generar alternativas, que a su vez le sirvan como inspiración para un futuro diseño son evidentes. Por lo tanto, en este Trabajo Final de Máster, se aborda la idea de utilizar la optimización topológica como herramienta para obtener distintos diseños y formas, que no limiten al diseñador a la hora de obtener ideas nuevas para la creación del producto. En este trabajo se recogerán los resultados obtenidos para distintos productos, analizados en distintas herramientas de optimización topológica. Para acabar con un análisis y conclusiones sobre la viabilidad de utilizar esta herramienta para el fin anteriormente descrito., [EN] Generative design is gaining importance in all areas of design, but within engineering the most widespread branch is topological optimization. By means of this, optimal results can be obtained, where the resulting shapes normally respond to a mechanical resistance problem. The limitations that the designer faces when generating alternatives, which in turn serve as inspiration for a future design, are evident. Therefore, in this Final Master's Thesis, the idea of ​​using topological optimization as a tool to obtain different designs and shapes is addressed, which does not limit the designer when it comes to obtaining new ideas for the creation of the product. In this work, the results obtained for different products will be collected, analyzed in different topological optimization tools. To finish with an analysis and conclusions about the feasibility of using this tool for the purpose described above.

[ES] Las industrias automovilísticas, aeronáuticas, aeroespaciales entre otras se encuentranen un continuo proceso de mejora de sus diseños. Se necesita de alguna manera automatizar este proceso de diseño que garantice el cumplimiento de los requisitos estructurales. Porello surge la Optimización Topológica, una moderna técnica que trata de distribuir cierta cantidad de material dentro de un dominio predefinido de manera que se minimice ciertafunción objetivo, es decir obteniendo la topología óptima. En el ámbito de la mecánica estructural, en ocasiones aparecen dominios donde aparecen puntos singulares (esquinasentrantes) cuyas tensiones son indeseables en una geometría optimizada al aplicar ciertas condiciones de contorno. Para ello, en este trabajo se plantea el desarrollo e implementaciónde una metodología que, teniendo en cuenta las características de la singularidad, evaluadasa través del Factor de Intensidad de Tensiones Generalizado, proponga una topología queelimine la singularidad a través de la incorporación en el proceso de optimización de laminimización de este factor., [EN] The automotive, aeronautics, aerospacial industries, among othes are in a continous process of improves of their designs. It is needed any way of automating this process of design and that accomplishes the structurals requirements. Thus, Topologic Optimization appears, a modern technic that manages the distribution of certain amount of material inside a predefined dominium, in order to minimize an objetive function; this is obtaining his optimal topology. In the mechanical structural field, there are occasions when singular points shows up (incoming corners) and this stresses are undesirable in an optimal geometry when some boundary conditions are applied. For all of this, this project introduces the developing and implementation of a new metodology that, taking into account the charasteristics of the singularity, evaluated through the Generalised Stress Intensity Factor, proposes a topology that eliminates the singularity through the incorporation in the process of optimization of the minimization of this factor., [CA] Les industries automovilístiques, aeronàutiques, aeroespacials entre altres es troben en un procés continu de millora dels seus dissenys. Es necessita d’alguna manera automatitzar aquest procés de disseny que garantisca el compliment dels requisits estructurals. És per això que surgeix la Optimització Topològica, una moderna tècnica que tracta de distribuir certa quantitat de material dins un domini definit amb la finalitat que minimitze certa funció objectiu, és a dir obtinguent la seua topología òptima. En l’àmbit de la mecànica estructural, en ocasions apareixen dominis on hi han punts singulars (esquines entrants), les tensions de les quals són indessitjables en una geometría optimitzada al aplicar certes condicions de contorn. Per tant, en aquest projecte es planteja el desenvolupament i implementació d’una metodología que tenint en compte les característiques de la singularitat, evaluades a través del Factor d’Intensitats de Tensions Generalitzat, propose una topología que elimine la singularitat a través de la incorporació en el procés de optimització de la minimització d’aquest factor

[ES] Con este proyecto se pretende evaluar la eficacia de las técnicas de optimización empleadas en el diseño de un producto y la viabilidad de su fabricación con impresión 3D. Para ello se realiza un proceso de ingeniería inversa de un producto real y existente en el mercado, una llave de doble boca fija de 14-17mm, y se analizan sus propiedades iniciales. A continuación, con ayuda del programa Altair Inspire, se aplican dos métodos de optimización: Topology Optimization y Lattice Structure. Con los resultados obtenidos con ambos métodos se realiza un nuevo diseño del producto y se simula para analizar sus propiedades. Por último, se producen con impresión 3D y se someten a una serie de ensayos para realizar una comparativa final entre las nuevas propiedades y las del producto original., [EN] The aim of this project is to evaluate the effectiveness of the optimization techniques used in the design of a product and the feasibility of its manufacture with 3D printing. For this purpose, a reverse engineering process of a real and existing product on the market, a 14-17mm fixed double-mouth wrench, is carried out and its initial properties are analyzed. Then, with the help of Altair Inspire software, two optimization methods are applied: Topology Optimization and Lattice Structure. With the results obtained with both methods, a new design of the product is made and simulated to analyze its properties. Finally, they are produced with 3D printing and subjected to a series of tests to make a final comparison between the new properties and those of the original product.

[ES] En el presente Trabajo de Final de Máster se pretende desarrollar una metodología que permita restringir el proceso de Optimización Topológica para que los diseños resultantes sean autosoportantes, esto es, imprimibles a través de técnicas de Fabricación Aditiva sin la necesidad de soportes adicionales. Esta cuestión resulta relevante desde la perspectiva de su fabricación, puesto que permite ahorrar, tanto tiempo de procesamiento y postprocesamiento, como costes de producción. Para lograrlo, se plantea implementar una función de restricción explícita en el código: un esquema de penalización del ángulo de las barras de una pieza con respecto a la base del equipo de impresión (Ángulo de Voladizo). Así pues, será necesaria también la recopilación bibliográfica de métodos de medida del ángulo con técnicas de procesamiento de imagen y su comparación. La formulación se ha implementado en el código de Elementos Finitos cgFEM, desarrollado por el Centro de Investigación de Ingeniería Mecánica (UPV), que basa su funcionamiento en el uso de mallas cartesianas cuyos elementos son semejantes (proporcionales). Los resultados no son satisfactorios, pero sí esperanzadores. Los dos problemas principales detectados que impiden la convergencia del problema se cree que son: los elementos con densidades intermedias que difuminan los contornos y modifican su ángulo a conveniencia del algoritmo; y la oposición entre la restricción de volumen y la del Ángulo de Voladizo, que no se combinan, sino que dominan en diferentes regiones de la imagen, colocando material sin un criterio único., [EN] This Mater’s Thesis aims to develop a methodology that enables Topology Optimization constraint so that designs produced are self-supporting, that is, printable through Additive Manufacturing techniques without the need for additional supports. This issue is relevant from a manufacturing outlook since it eases the lowering of both processing and postprocessing times and production costs. To accomplish that, it is proposed to implement an explicit constraint function in the code: a penalization scheme over the angle of the bars in a certain part with respect to the printing machine (Overhang Angle). In that sense, a bibliographic compilation of methods for measuring the angle based on digital image processing techniques will also be required, as well as a comparison between them. The formulation has been implemented in the Finite Element code cgFEM, developed by Centro de Investigación de Ingeniería Mecánica (UPV), whose functioning relies on cartesian meshes with similar (proportional) elements. The results are no satisfactory, yet they are promising. Two main problems have been identified that prevent the optimization to converge: the elements with intermediate densities that blur the contours and modify their angle to the algorithm convenience; and the confrontation between the volume and the overhang angle constraints that, rather than merging, dominate over different regions of the image, thus resulting in a material distribution without a unified criterion.

[ES] Las industrias automovilísticas, aeronáuticas, aeroespaciales entre otras se encuentranen un continuo proceso de mejora de sus diseños. Se necesita de alguna manera automatizar este proceso de diseño que garantice el cumplimiento de los requisitos estructurales. Porello surge la Optimización Topológica, una moderna técnica que trata de distribuir cierta cantidad de material dentro de un dominio predefinido de manera que se minimice ciertafunción objetivo, es decir obteniendo la topología óptima. En el ámbito de la mecánica estructural, en ocasiones aparecen dominios donde aparecen puntos singulares (esquinasentrantes) cuyas tensiones son indeseables en una geometría optimizada al aplicar ciertas condiciones de contorno. Para ello, en este trabajo se plantea el desarrollo e implementaciónde una metodología que, teniendo en cuenta las características de la singularidad, evaluadasa través del Factor de Intensidad de Tensiones Generalizado, proponga una topología queelimine la singularidad a través de la incorporación en el proceso de optimización de laminimización de este factor., [EN] The automotive, aeronautics, aerospacial industries, among othes are in a continous process of improves of their designs. It is needed any way of automating this process of design and that accomplishes the structurals requirements. Thus, Topologic Optimization appears, a modern technic that manages the distribution of certain amount of material inside a predefined dominium, in order to minimize an objetive function; this is obtaining his optimal topology. In the mechanical structural field, there are occasions when singular points shows up (incoming corners) and this stresses are undesirable in an optimal geometry when some boundary conditions are applied. For all of this, this project introduces the developing and implementation of a new metodology that, taking into account the charasteristics of the singularity, evaluated through the Generalised Stress Intensity Factor, proposes a topology that eliminates the singularity through the incorporation in the process of optimization of the minimization of this factor., [CA] Les industries automovilístiques, aeronàutiques, aeroespacials entre altres es troben en un procés continu de millora dels seus dissenys. Es necessita d’alguna manera automatitzar aquest procés de disseny que garantisca el compliment dels requisits estructurals. És per això que surgeix la Optimització Topològica, una moderna tècnica que tracta de distribuir certa quantitat de material dins un domini definit amb la finalitat que minimitze certa funció objectiu, és a dir obtinguent la seua topología òptima. En l’àmbit de la mecànica estructural, en ocasions apareixen dominis on hi han punts singulars (esquines entrants), les tensions de les quals són indessitjables en una geometría optimitzada al aplicar certes condicions de contorn. Per tant, en aquest projecte es planteja el desenvolupament i implementació d’una metodología que tenint en compte les característiques de la singularitat, evaluades a través del Factor d’Intensitats de Tensions Generalitzat, propose una topología que elimine la singularitat a través de la incorporació en el procés de optimització de la minimització d’aquest factor

[ES] En los últimos años, el uso de técnicas de optimización topológica ha tomado gran importancia en el sector industrial, especialmente en ámbitos como el aeronáutico, donde la reducción de peso cobra mucha importancia. Si bien la aplicación de optimización topológica está cada vez más extendida a nivel macroscópico, su aplicación a escala mesoscópica es todavía un punto en el que profundizar, dada la falta de investigación al respecto. En el Instituto de Ingeniería Mecánica y Biomecánica (I2MB) se está desarrollando un software de optimización topológica de dos niveles (macro y meso) para el que se requiere un proceso de optimización rápido y eficiente en la escala mesoscópica. Así, en este trabajo se va a desarrollar un programa que automatizará el proceso de optimización topológica en escala mesoscópica en un elemento tridimensional, considerando una serie de fuerzas impuestas en los nodos del elemento macroscópico., [CA] En els ´ultims anys, l’´us de t`ecniques d’optimitzaci´o topol`ogica ha pres gran import`ancia en el sector industrial, especialment en `ambits com l’aeron`autic, on la reducci´o de pes cobra molta import`ancia al permetre reduir costos associats a la fabricaci´o i explotaci´o de components. En l’actualitat, l’aplicaci´o de processos d’optimitzaci´o topol`ogica es troba altament integrada en l’`ambit industrial, tot i que es fa necess`aria l’aprofundiment en els aspectes t`ecnics que permetin maximitzar el seu rendiment. Es per aix`o que es planteja l’aplicaci´o ´ d’optimitzaci´o topol`ogica en dos nivells - macrosc`opic i mesosc`opic - abordant-los des d’un enfocament multiescala, en el qual es requereix un proc´es r`apid i eficient en l’escala mesosc`opica. Tenint en compte aix`o, el present Treball de Fi de M`aster es centra en l’automatitzaci´o del proc´es d’optimitzaci´o topol`ogica en escala mesosc`opica d’una celda tridimensional, a partir de les forces imposades en els nodes de l’element macrosc`opic. Per aix`o, ha estat necess`aria la resoluci´o del cas de c`arrega a nivell macrosc`opic i, a continuaci´o, s’ha emprat la informaci´o obtinguda de l’an`alisi de tensions per a la definici´o d’un problema local a escala mesosc`opica., [EN]In recent years, the use of topology optimization techniques has gained great importance in the industrial sector, especially in areas such as aeronautics, where weight reduction becomes very important because of its effect on the reduction of costs associated with the manufacture and exploitation of components. Currently, the application of topology optimization processes is highly integrated in the industrial field, although it is necessary to deepen the technical aspects to maximize its performance. That is why the application of topology optimization is proposed at two levels - macroscopic and mesoscopic - addresing them from a multiscale approach, in which a fast and efficient process is required on the mesoscopic scale. Bearing this in mind, this Master’s Thesis focuses on the automation of the topology optimization process on a mesoscopic scale of a three-dimensional cell, based on the forces imposed on the nodes of the macroscopic element. To do so, it was necessary to resolve the load case at the macroscopic level. Then, the information obtained from the stress analysis was used to define a local problem on a mesoscopic scale.

[ES] En el presente Trabajo de Fin de Máster (TFM) se realizará un estudio de uso de una metodología de optimización estructural híbrida a través de su aplicación al diseño de componentes aeronáuticos. La metodología estudiada, que está siendo desarrollada por investigadores del Instituto de Ingeniería Mecánica y Biomecánica (I2MB), se basa en la combinación de los algoritmos de optimización estructural topológica y de forma, con el fin de minimizar sus carencias individuales, y potenciar un efecto sinérgico. El procedimiento de optimización híbrida consta de una primera etapa de optimización topológica usada para la definición de una preforma del componente óptimo. El algoritmo utilizado para obtener esta preforma se basa en el método Solid Isotropic Material Penalization (SIMP). Para la correcta comunicación de ambos algoritmos de optimización es necesaria una interfase entre ellos. Esta interfase utiliza técnicas Machine Learning (ML) para inferir la forma proporcionada por el algoritmo de optimización topológica y crear, de manera automática, una parametrización del contorno definida en base a una combinación de modos geométricos. El último paso de la optimización híbrida consiste en usar un algoritmo de optimización de forma, que considera como dominio de diseño la parametrización del contorno previamente generada. Habitualmente, la evaluación de la función objetivo y restricciones pertenecientes a los algoritmos de optimización estructural se realiza mediante el Método de los Elementos Finitos (MEF). Sin embargo, los cálculos realizados por el procedimiento de optimización híbrida se realizan mediante la tecnología Cartesian Grid Finite Element Method (cgFEM), desarrollado en el I2MB, que proporciona un entorno muy ventajoso para la implementación de la metodología. En este TFM se pretende estudiar el comportamiento de la metodología de optimización híbrida. Para ello se definirán y llevarán a cabo una serie de análisis numéricos. El rendimiento computacional, [EN] In this Master¿s Thesis (MT), a study of the use of a hybrid structural optimization methodology has been carried out through its application to the design of aeronautical components. The methodology studied, which is being developed by researchers from the Institute of Mechanical and Biomechanical Engineering (I2MB), is based on the combination of topological and shape structural optimization algorithms, to minimize their individual deficiencies, and enhance a synergistic effect. The hybrid optimization procedure consists of the first stage of topological optimization used for the definition of a preform of the optimal component. The algorithm used to obtain this preform is based on the Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP) method. For the correct communication of both optimization algorithms, an interface between them is necessary. This interface uses Machine Learning (ML) techniques to infer the shape provided by the topological optimization algorithm and automatically create a defined contour parameterization based on a combination of geometric modes. The last step of hybrid optimization consists of using a shape optimization algorithm, which considers the previously generated contour parameterization as the design domain. Usually, the evaluation of the objective function and restrictions belonging to the structural optimization algorithms is carried out using the Finite Element Method (FEM). However, the calculations performed by the hybrid optimization procedure are performed using Cartesian Grid Finite Element Method (cgFEM) technology, developed at the I2MB, which provides a highly advantageous environment for the implementation of the methodology. This MT intends to study the behaviour of the hybrid optimization methodology. For this, a series of numerical analyses will be defined and carried out. The computational performance of the hybrid optimization methodology depends on a set of parameters that define how the structural optimization p

[ES] El diseño generativo está ganando importancia en todas las áreas del diseño, pero dentro de la ingeniería la rama más extendida es la optimización topológica. Mediante ésta se pueden obtener resultados óptimos, donde las formas resultantes normalmente responden a un problema de resistencia mecánica. Las limitaciones a las que se enfrenta el diseñador a la hora de generar alternativas, que a su vez le sirvan como inspiración para un futuro diseño son evidentes. Por lo tanto, en este Trabajo Final de Máster, se aborda la idea de utilizar la optimización topológica como herramienta para obtener distintos diseños y formas, que no limiten al diseñador a la hora de obtener ideas nuevas para la creación del producto. En este trabajo se recogerán los resultados obtenidos para distintos productos, analizados en distintas herramientas de optimización topológica. Para acabar con un análisis y conclusiones sobre la viabilidad de utilizar esta herramienta para el fin anteriormente descrito., [EN] Generative design is gaining importance in all areas of design, but within engineering the most widespread branch is topological optimization. By means of this, optimal results can be obtained, where the resulting shapes normally respond to a mechanical resistance problem. The limitations that the designer faces when generating alternatives, which in turn serve as inspiration for a future design, are evident. Therefore, in this Final Master's Thesis, the idea of ​​using topological optimization as a tool to obtain different designs and shapes is addressed, which does not limit the designer when it comes to obtaining new ideas for the creation of the product. In this work, the results obtained for different products will be collected, analyzed in different topological optimization tools. To finish with an analysis and conclusions about the feasibility of using this tool for the purpose described above.

[ES] Con este proyecto se pretende evaluar la eficacia de las técnicas de optimización empleadas en el diseño de un producto y la viabilidad de su fabricación con impresión 3D. Para ello se realiza un proceso de ingeniería inversa de un producto real y existente en el mercado, una llave de doble boca fija de 14-17mm, y se analizan sus propiedades iniciales. A continuación, con ayuda del programa Altair Inspire, se aplican dos métodos de optimización: Topology Optimization y Lattice Structure. Con los resultados obtenidos con ambos métodos se realiza un nuevo diseño del producto y se simula para analizar sus propiedades. Por último, se producen con impresión 3D y se someten a una serie de ensayos para realizar una comparativa final entre las nuevas propiedades y las del producto original., [EN] The aim of this project is to evaluate the effectiveness of the optimization techniques used in the design of a product and the feasibility of its manufacture with 3D printing. For this purpose, a reverse engineering process of a real and existing product on the market, a 14-17mm fixed double-mouth wrench, is carried out and its initial properties are analyzed. Then, with the help of Altair Inspire software, two optimization methods are applied: Topology Optimization and Lattice Structure. With the results obtained with both methods, a new design of the product is made and simulated to analyze its properties. Finally, they are produced with 3D printing and subjected to a series of tests to make a final comparison between the new properties and those of the original product.

[ES] El diseño generativo está ganando importancia en todas las áreas del diseño, pero dentro de la ingeniería la rama más extendida es la optimización topológica. Mediante ésta se pueden obtener resultados óptimos, donde las formas resultantes normalmente responden a un problema de resistencia mecánica. Las limitaciones a las que se enfrenta el diseñador a la hora de generar alternativas, que a su vez le sirvan como inspiración para un futuro diseño son evidentes. Por lo tanto, en este Trabajo Final de Máster, se aborda la idea de utilizar la optimización topológica como herramienta para obtener distintos diseños y formas, que no limiten al diseñador a la hora de obtener ideas nuevas para la creación del producto. En este trabajo se recogerán los resultados obtenidos para distintos productos, analizados en distintas herramientas de optimización topológica. Para acabar con un análisis y conclusiones sobre la viabilidad de utilizar esta herramienta para el fin anteriormente descrito., [EN] Generative design is gaining importance in all areas of design, but within engineering the most widespread branch is topological optimization. By means of this, optimal results can be obtained, where the resulting shapes normally respond to a mechanical resistance problem. The limitations that the designer faces when generating alternatives, which in turn serve as inspiration for a future design, are evident. Therefore, in this Final Master's Thesis, the idea of ​​using topological optimization as a tool to obtain different designs and shapes is addressed, which does not limit the designer when it comes to obtaining new ideas for the creation of the product. In this work, the results obtained for different products will be collected, analyzed in different topological optimization tools. To finish with an analysis and conclusions about the feasibility of using this tool for the purpose described above.

[ES] Las industrias automovilísticas, aeronáuticas, aeroespaciales entre otras se encuentranen un continuo proceso de mejora de sus diseños. Se necesita de alguna manera automatizar este proceso de diseño que garantice el cumplimiento de los requisitos estructurales. Porello surge la Optimización Topológica, una moderna técnica que trata de distribuir cierta cantidad de material dentro de un dominio predefinido de manera que se minimice ciertafunción objetivo, es decir obteniendo la topología óptima. En el ámbito de la mecánica estructural, en ocasiones aparecen dominios donde aparecen puntos singulares (esquinasentrantes) cuyas tensiones son indeseables en una geometría optimizada al aplicar ciertas condiciones de contorno. Para ello, en este trabajo se plantea el desarrollo e implementaciónde una metodología que, teniendo en cuenta las características de la singularidad, evaluadasa través del Factor de Intensidad de Tensiones Generalizado, proponga una topología queelimine la singularidad a través de la incorporación en el proceso de optimización de laminimización de este factor., [EN] The automotive, aeronautics, aerospacial industries, among othes are in a continous process of improves of their designs. It is needed any way of automating this process of design and that accomplishes the structurals requirements. Thus, Topologic Optimization appears, a modern technic that manages the distribution of certain amount of material inside a predefined dominium, in order to minimize an objetive function; this is obtaining his optimal topology. In the mechanical structural field, there are occasions when singular points shows up (incoming corners) and this stresses are undesirable in an optimal geometry when some boundary conditions are applied. For all of this, this project introduces the developing and implementation of a new metodology that, taking into account the charasteristics of the singularity, evaluated through the Generalised Stress Intensity Factor, proposes a topology that eliminates the singularity through the incorporation in the process of optimization of the minimization of this factor., [CA] Les industries automovilístiques, aeronàutiques, aeroespacials entre altres es troben en un procés continu de millora dels seus dissenys. Es necessita d’alguna manera automatitzar aquest procés de disseny que garantisca el compliment dels requisits estructurals. És per això que surgeix la Optimització Topològica, una moderna tècnica que tracta de distribuir certa quantitat de material dins un domini definit amb la finalitat que minimitze certa funció objectiu, és a dir obtinguent la seua topología òptima. En l’àmbit de la mecànica estructural, en ocasions apareixen dominis on hi han punts singulars (esquines entrants), les tensions de les quals són indessitjables en una geometría optimitzada al aplicar certes condicions de contorn. Per tant, en aquest projecte es planteja el desenvolupament i implementació d’una metodología que tenint en compte les característiques de la singularitat, evaluades a través del Factor d’Intensitats de Tensions Generalitzat, propose una topología que elimine la singularitat a través de la incorporació en el procés de optimització de la minimització d’aquest factor

[ES] En el presente Trabajo de Final de Máster se pretende desarrollar una metodología que permita restringir el proceso de Optimización Topológica para que los diseños resultantes sean autosoportantes, esto es, imprimibles a través de técnicas de Fabricación Aditiva sin la necesidad de soportes adicionales. Esta cuestión resulta relevante desde la perspectiva de su fabricación, puesto que permite ahorrar, tanto tiempo de procesamiento y postprocesamiento, como costes de producción. Para lograrlo, se plantea implementar una función de restricción explícita en el código: un esquema de penalización del ángulo de las barras de una pieza con respecto a la base del equipo de impresión (Ángulo de Voladizo). Así pues, será necesaria también la recopilación bibliográfica de métodos de medida del ángulo con técnicas de procesamiento de imagen y su comparación. La formulación se ha implementado en el código de Elementos Finitos cgFEM, desarrollado por el Centro de Investigación de Ingeniería Mecánica (UPV), que basa su funcionamiento en el uso de mallas cartesianas cuyos elementos son semejantes (proporcionales). Los resultados no son satisfactorios, pero sí esperanzadores. Los dos problemas principales detectados que impiden la convergencia del problema se cree que son: los elementos con densidades intermedias que difuminan los contornos y modifican su ángulo a conveniencia del algoritmo; y la oposición entre la restricción de volumen y la del Ángulo de Voladizo, que no se combinan, sino que dominan en diferentes regiones de la imagen, colocando material sin un criterio único., [EN] This Mater’s Thesis aims to develop a methodology that enables Topology Optimization constraint so that designs produced are self-supporting, that is, printable through Additive Manufacturing techniques without the need for additional supports. This issue is relevant from a manufacturing outlook since it eases the lowering of both processing and postprocessing times and production costs. To accomplish that, it is proposed to implement an explicit constraint function in the code: a penalization scheme over the angle of the bars in a certain part with respect to the printing machine (Overhang Angle). In that sense, a bibliographic compilation of methods for measuring the angle based on digital image processing techniques will also be required, as well as a comparison between them. The formulation has been implemented in the Finite Element code cgFEM, developed by Centro de Investigación de Ingeniería Mecánica (UPV), whose functioning relies on cartesian meshes with similar (proportional) elements. The results are no satisfactory, yet they are promising. Two main problems have been identified that prevent the optimization to converge: the elements with intermediate densities that blur the contours and modify their angle to the algorithm convenience; and the confrontation between the volume and the overhang angle constraints that, rather than merging, dominate over different regions of the image, thus resulting in a material distribution without a unified criterion.

[ES] Con este proyecto se pretende evaluar la eficacia de las técnicas de optimización empleadas en el diseño de un producto y la viabilidad de su fabricación con impresión 3D. Para ello se realiza un proceso de ingeniería inversa de un producto real y existente en el mercado, una llave de doble boca fija de 14-17mm, y se analizan sus propiedades iniciales. A continuación, con ayuda del programa Altair Inspire, se aplican dos métodos de optimización: Topology Optimization y Lattice Structure. Con los resultados obtenidos con ambos métodos se realiza un nuevo diseño del producto y se simula para analizar sus propiedades. Por último, se producen con impresión 3D y se someten a una serie de ensayos para realizar una comparativa final entre las nuevas propiedades y las del producto original., [EN] The aim of this project is to evaluate the effectiveness of the optimization techniques used in the design of a product and the feasibility of its manufacture with 3D printing. For this purpose, a reverse engineering process of a real and existing product on the market, a 14-17mm fixed double-mouth wrench, is carried out and its initial properties are analyzed. Then, with the help of Altair Inspire software, two optimization methods are applied: Topology Optimization and Lattice Structure. With the results obtained with both methods, a new design of the product is made and simulated to analyze its properties. Finally, they are produced with 3D printing and subjected to a series of tests to make a final comparison between the new properties and those of the original product.

[ES] En el presente Trabajo de Fin de Máster (TFM) se realizará un estudio de uso de una metodología de optimización estructural híbrida a través de su aplicación al diseño de componentes aeronáuticos. La metodología estudiada, que está siendo desarrollada por investigadores del Instituto de Ingeniería Mecánica y Biomecánica (I2MB), se basa en la combinación de los algoritmos de optimización estructural topológica y de forma, con el fin de minimizar sus carencias individuales, y potenciar un efecto sinérgico. El procedimiento de optimización híbrida consta de una primera etapa de optimización topológica usada para la definición de una preforma del componente óptimo. El algoritmo utilizado para obtener esta preforma se basa en el método Solid Isotropic Material Penalization (SIMP). Para la correcta comunicación de ambos algoritmos de optimización es necesaria una interfase entre ellos. Esta interfase utiliza técnicas Machine Learning (ML) para inferir la forma proporcionada por el algoritmo de optimización topológica y crear, de manera automática, una parametrización del contorno definida en base a una combinación de modos geométricos. El último paso de la optimización híbrida consiste en usar un algoritmo de optimización de forma, que considera como dominio de diseño la parametrización del contorno previamente generada. Habitualmente, la evaluación de la función objetivo y restricciones pertenecientes a los algoritmos de optimización estructural se realiza mediante el Método de los Elementos Finitos (MEF). Sin embargo, los cálculos realizados por el procedimiento de optimización híbrida se realizan mediante la tecnología Cartesian Grid Finite Element Method (cgFEM), desarrollado en el I2MB, que proporciona un entorno muy ventajoso para la implementación de la metodología. En este TFM se pretende estudiar el comportamiento de la metodología de optimización híbrida. Para ello se definirán y llevarán a cabo una serie de análisis numéricos. El rendimiento computacional, [EN] In this Master¿s Thesis (MT), a study of the use of a hybrid structural optimization methodology has been carried out through its application to the design of aeronautical components. The methodology studied, which is being developed by researchers from the Institute of Mechanical and Biomechanical Engineering (I2MB), is based on the combination of topological and shape structural optimization algorithms, to minimize their individual deficiencies, and enhance a synergistic effect. The hybrid optimization procedure consists of the first stage of topological optimization used for the definition of a preform of the optimal component. The algorithm used to obtain this preform is based on the Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP) method. For the correct communication of both optimization algorithms, an interface between them is necessary. This interface uses Machine Learning (ML) techniques to infer the shape provided by the topological optimization algorithm and automatically create a defined contour parameterization based on a combination of geometric modes. The last step of hybrid optimization consists of using a shape optimization algorithm, which considers the previously generated contour parameterization as the design domain. Usually, the evaluation of the objective function and restrictions belonging to the structural optimization algorithms is carried out using the Finite Element Method (FEM). However, the calculations performed by the hybrid optimization procedure are performed using Cartesian Grid Finite Element Method (cgFEM) technology, developed at the I2MB, which provides a highly advantageous environment for the implementation of the methodology. This MT intends to study the behaviour of the hybrid optimization methodology. For this, a series of numerical analyses will be defined and carried out. The computational performance of the hybrid optimization methodology depends on a set of parameters that define how the structural optimization p

[ES] En los últimos años, el uso de técnicas de optimización topológica ha tomado gran importancia en el sector industrial, especialmente en ámbitos como el aeronáutico, donde la reducción de peso cobra mucha importancia. Si bien la aplicación de optimización topológica está cada vez más extendida a nivel macroscópico, su aplicación a escala mesoscópica es todavía un punto en el que profundizar, dada la falta de investigación al respecto. En el Instituto de Ingeniería Mecánica y Biomecánica (I2MB) se está desarrollando un software de optimización topológica de dos niveles (macro y meso) para el que se requiere un proceso de optimización rápido y eficiente en la escala mesoscópica. Así, en este trabajo se va a desarrollar un programa que automatizará el proceso de optimización topológica en escala mesoscópica en un elemento tridimensional, considerando una serie de fuerzas impuestas en los nodos del elemento macroscópico., [CA] En els ´ultims anys, l’´us de t`ecniques d’optimitzaci´o topol`ogica ha pres gran import`ancia en el sector industrial, especialment en `ambits com l’aeron`autic, on la reducci´o de pes cobra molta import`ancia al permetre reduir costos associats a la fabricaci´o i explotaci´o de components. En l’actualitat, l’aplicaci´o de processos d’optimitzaci´o topol`ogica es troba altament integrada en l’`ambit industrial, tot i que es fa necess`aria l’aprofundiment en els aspectes t`ecnics que permetin maximitzar el seu rendiment. Es per aix`o que es planteja l’aplicaci´o ´ d’optimitzaci´o topol`ogica en dos nivells - macrosc`opic i mesosc`opic - abordant-los des d’un enfocament multiescala, en el qual es requereix un proc´es r`apid i eficient en l’escala mesosc`opica. Tenint en compte aix`o, el present Treball de Fi de M`aster es centra en l’automatitzaci´o del proc´es d’optimitzaci´o topol`ogica en escala mesosc`opica d’una celda tridimensional, a partir de les forces imposades en els nodes de l’element macrosc`opic. Per aix`o, ha estat necess`aria la resoluci´o del cas de c`arrega a nivell macrosc`opic i, a continuaci´o, s’ha emprat la informaci´o obtinguda de l’an`alisi de tensions per a la definici´o d’un problema local a escala mesosc`opica., [EN]In recent years, the use of topology optimization techniques has gained great importance in the industrial sector, especially in areas such as aeronautics, where weight reduction becomes very important because of its effect on the reduction of costs associated with the manufacture and exploitation of components. Currently, the application of topology optimization processes is highly integrated in the industrial field, although it is necessary to deepen the technical aspects to maximize its performance. That is why the application of topology optimization is proposed at two levels - macroscopic and mesoscopic - addresing them from a multiscale approach, in which a fast and efficient process is required on the mesoscopic scale. Bearing this in mind, this Master’s Thesis focuses on the automation of the topology optimization process on a mesoscopic scale of a three-dimensional cell, based on the forces imposed on the nodes of the macroscopic element. To do so, it was necessary to resolve the load case at the macroscopic level. Then, the information obtained from the stress analysis was used to define a local problem on a mesoscopic scale.

[ES] En los últimos años, el uso de técnicas de optimización topológica ha tomado gran importancia en el sector industrial, especialmente en ámbitos como el aeronáutico, donde la reducción de peso cobra mucha importancia. Si bien la aplicación de optimización topológica está cada vez más extendida a nivel macroscópico, su aplicación a escala mesoscópica es todavía un punto en el que profundizar, dada la falta de investigación al respecto. En el Instituto de Ingeniería Mecánica y Biomecánica (I2MB) se está desarrollando un software de optimización topológica de dos niveles (macro y meso) para el que se requiere un proceso de optimización rápido y eficiente en la escala mesoscópica. Así, en este trabajo se va a desarrollar un programa que automatizará el proceso de optimización topológica en escala mesoscópica en un elemento tridimensional, considerando una serie de fuerzas impuestas en los nodos del elemento macroscópico., [CA] En els ´ultims anys, l’´us de t`ecniques d’optimitzaci´o topol`ogica ha pres gran import`ancia en el sector industrial, especialment en `ambits com l’aeron`autic, on la reducci´o de pes cobra molta import`ancia al permetre reduir costos associats a la fabricaci´o i explotaci´o de components. En l’actualitat, l’aplicaci´o de processos d’optimitzaci´o topol`ogica es troba altament integrada en l’`ambit industrial, tot i que es fa necess`aria l’aprofundiment en els aspectes t`ecnics que permetin maximitzar el seu rendiment. Es per aix`o que es planteja l’aplicaci´o ´ d’optimitzaci´o topol`ogica en dos nivells - macrosc`opic i mesosc`opic - abordant-los des d’un enfocament multiescala, en el qual es requereix un proc´es r`apid i eficient en l’escala mesosc`opica. Tenint en compte aix`o, el present Treball de Fi de M`aster es centra en l’automatitzaci´o del proc´es d’optimitzaci´o topol`ogica en escala mesosc`opica d’una celda tridimensional, a partir de les forces imposades en els nodes de l’element macrosc`opic. Per aix`o, ha estat necess`aria la resoluci´o del cas de c`arrega a nivell macrosc`opic i, a continuaci´o, s’ha emprat la informaci´o obtinguda de l’an`alisi de tensions per a la definici´o d’un problema local a escala mesosc`opica., [EN]In recent years, the use of topology optimization techniques has gained great importance in the industrial sector, especially in areas such as aeronautics, where weight reduction becomes very important because of its effect on the reduction of costs associated with the manufacture and exploitation of components. Currently, the application of topology optimization processes is highly integrated in the industrial field, although it is necessary to deepen the technical aspects to maximize its performance. That is why the application of topology optimization is proposed at two levels - macroscopic and mesoscopic - addresing them from a multiscale approach, in which a fast and efficient process is required on the mesoscopic scale. Bearing this in mind, this Master’s Thesis focuses on the automation of the topology optimization process on a mesoscopic scale of a three-dimensional cell, based on the forces imposed on the nodes of the macroscopic element. To do so, it was necessary to resolve the load case at the macroscopic level. Then, the information obtained from the stress analysis was used to define a local problem on a mesoscopic scale.

[ES] El diseño generativo está ganando importancia en todas las áreas del diseño, pero dentro de la ingeniería la rama más extendida es la optimización topológica. Mediante ésta se pueden obtener resultados óptimos, donde las formas resultantes normalmente responden a un problema de resistencia mecánica. Las limitaciones a las que se enfrenta el diseñador a la hora de generar alternativas, que a su vez le sirvan como inspiración para un futuro diseño son evidentes. Por lo tanto, en este Trabajo Final de Máster, se aborda la idea de utilizar la optimización topológica como herramienta para obtener distintos diseños y formas, que no limiten al diseñador a la hora de obtener ideas nuevas para la creación del producto. En este trabajo se recogerán los resultados obtenidos para distintos productos, analizados en distintas herramientas de optimización topológica. Para acabar con un análisis y conclusiones sobre la viabilidad de utilizar esta herramienta para el fin anteriormente descrito., [EN] Generative design is gaining importance in all areas of design, but within engineering the most widespread branch is topological optimization. By means of this, optimal results can be obtained, where the resulting shapes normally respond to a mechanical resistance problem. The limitations that the designer faces when generating alternatives, which in turn serve as inspiration for a future design, are evident. Therefore, in this Final Master's Thesis, the idea of ​​using topological optimization as a tool to obtain different designs and shapes is addressed, which does not limit the designer when it comes to obtaining new ideas for the creation of the product. In this work, the results obtained for different products will be collected, analyzed in different topological optimization tools. To finish with an analysis and conclusions about the feasibility of using this tool for the purpose described above.

[ES] Con este proyecto se pretende evaluar la eficacia de las técnicas de optimización empleadas en el diseño de un producto y la viabilidad de su fabricación con impresión 3D. Para ello se realiza un proceso de ingeniería inversa de un producto real y existente en el mercado, una llave de doble boca fija de 14-17mm, y se analizan sus propiedades iniciales. A continuación, con ayuda del programa Altair Inspire, se aplican dos métodos de optimización: Topology Optimization y Lattice Structure. Con los resultados obtenidos con ambos métodos se realiza un nuevo diseño del producto y se simula para analizar sus propiedades. Por último, se producen con impresión 3D y se someten a una serie de ensayos para realizar una comparativa final entre las nuevas propiedades y las del producto original., [EN] The aim of this project is to evaluate the effectiveness of the optimization techniques used in the design of a product and the feasibility of its manufacture with 3D printing. For this purpose, a reverse engineering process of a real and existing product on the market, a 14-17mm fixed double-mouth wrench, is carried out and its initial properties are analyzed. Then, with the help of Altair Inspire software, two optimization methods are applied: Topology Optimization and Lattice Structure. With the results obtained with both methods, a new design of the product is made and simulated to analyze its properties. Finally, they are produced with 3D printing and subjected to a series of tests to make a final comparison between the new properties and those of the original product.

[ES] La reducción de peso de componentes estructurales resulta relevante en cualquier aplicación industrial, pero es de especial relevancia en el ámbito aeronáutico y aeroespacial. Los algoritmos de optimización pueden ser utilizados para reducir el peso de componentes estructurales bajo restricciones de tensión para garantizar su integridad estructural. En este trabajo se pretende estudiar la viabilidad del uso de técnicas de optimización topológica en el diseño estructural de componentes aeronáuticos. En concreto se pretende considerar las técnicas de optimización topológica basadas en el Cartesian Grid Finite Element Method (cgFEM) desarrollado por profesorado del Dpto. de Ingeniería Mecánica y Materiales de la UPV. Por sus características, estas técnicas permiten obtener soluciones con buena definición geométrica en tiempos de cálculo muy competitivos. Para realizar este estudio de viabilidad, el estudio se centrará en la optimización de un patín de helicóptero., [EN] The reduction of weight of structural components is relevant in any industrial application, but it is especially relevant in the aeronautical and aerospace field. Optimization algorithms can be used to reduce the weight of structural components under stress constraints to ensure their structural integrity. This work aims to study the feasibility of using topological optimization techniques in the structural design of aeronautical components. Specifically, the aim is to consider topological optimization techniques based on the Cartesian Grid Finite Element Method (cgFEM) developed by professors from the UPV's Department of Mechanical and Materials Engineering. Due to their characteristics, these techniques allow obtaining solutions with good geometric definition in very competitive calculation times. To carry out this feasibility study, the study will focus on the optimization of a helicopter skate., [CA] La reducció de pes de components estructurals resulta rellevant en qualsevol aplicació industrial, però és d’especial rellevància en l’ àmbit aeronàutic i aeroespacial. Els algoritmes d’optimització poden ser utilitzats per a reduir el pes de components estructurals sota restriccions de tensió per a garantir la seua integritat estructural. En aquest treball es pretén estudiar la viabilitat de l’ús de tècniques d’optimització topològica en el disseny estructural de components aeronàutics. En concret es pretén considerar les tècniques d’optimització topològica basades en el Cartesian Grid Finite Element Method (cgFEM) desenvolupat per professorat del Dpto. d’Enginyeria Mecànica i Materials de la UPV. Per les seues característiques, aquestes tècniques permeten obtindre solucions amb bona definición geomètrica en temps de càlcul molt competitius. Per a realitzar aquest estudi de viabilitat, l’estudi se centrarà en l’optimització d’un patí d’helicòpter.

[ES] La reducción de peso de componentes estructurales resulta relevante en cualquier aplicación industrial, pero es de especial relevancia en el ámbito aeronáutico y aeroespacial. Los algoritmos de optimización pueden ser utilizados para reducir el peso de componentes estructurales bajo restricciones de tensión para garantizar su integridad estructural. En este trabajo se pretende estudiar la viabilidad del uso de técnicas de optimización topológica en el diseño estructural de componentes aeronáuticos. En concreto se pretende considerar las técnicas de optimización topológica basadas en el Cartesian Grid Finite Element Method (cgFEM) desarrollado por profesorado del Dpto. de Ingeniería Mecánica y Materiales de la UPV. Por sus características, estas técnicas permiten obtener soluciones con buena definición geométrica en tiempos de cálculo muy competitivos. Para realizar este estudio de viabilidad, el estudio se centrará en la optimización de un patín de helicóptero., [EN] The reduction of weight of structural components is relevant in any industrial application, but it is especially relevant in the aeronautical and aerospace field. Optimization algorithms can be used to reduce the weight of structural components under stress constraints to ensure their structural integrity. This work aims to study the feasibility of using topological optimization techniques in the structural design of aeronautical components. Specifically, the aim is to consider topological optimization techniques based on the Cartesian Grid Finite Element Method (cgFEM) developed by professors from the UPV's Department of Mechanical and Materials Engineering. Due to their characteristics, these techniques allow obtaining solutions with good geometric definition in very competitive calculation times. To carry out this feasibility study, the study will focus on the optimization of a helicopter skate., [CA] La reducció de pes de components estructurals resulta rellevant en qualsevol aplicació industrial, però és d’especial rellevància en l’ àmbit aeronàutic i aeroespacial. Els algoritmes d’optimització poden ser utilitzats per a reduir el pes de components estructurals sota restriccions de tensió per a garantir la seua integritat estructural. En aquest treball es pretén estudiar la viabilitat de l’ús de tècniques d’optimització topològica en el disseny estructural de components aeronàutics. En concret es pretén considerar les tècniques d’optimització topològica basades en el Cartesian Grid Finite Element Method (cgFEM) desenvolupat per professorat del Dpto. d’Enginyeria Mecànica i Materials de la UPV. Per les seues característiques, aquestes tècniques permeten obtindre solucions amb bona definición geomètrica en temps de càlcul molt competitius. Per a realitzar aquest estudi de viabilitat, l’estudi se centrarà en l’optimització d’un patí d’helicòpter.

[ES] La reducción de peso de componentes estructurales resulta relevante en cualquier aplicación industrial, pero es de especial relevancia en el ámbito aeronáutico y aeroespacial. Los algoritmos de optimización pueden ser utilizados para reducir el peso de componentes estructurales bajo restricciones de tensión para garantizar su integridad estructural. En este trabajo se pretende estudiar la viabilidad del uso de técnicas de optimización topológica en el diseño estructural de componentes aeronáuticos. En concreto se pretende considerar las técnicas de optimización topológica basadas en el Cartesian Grid Finite Element Method (cgFEM) desarrollado por profesorado del Dpto. de Ingeniería Mecánica y Materiales de la UPV. Por sus características, estas técnicas permiten obtener soluciones con buena definición geométrica en tiempos de cálculo muy competitivos. Para realizar este estudio de viabilidad, el estudio se centrará en la optimización de un patín de helicóptero., [EN] The reduction of weight of structural components is relevant in any industrial application, but it is especially relevant in the aeronautical and aerospace field. Optimization algorithms can be used to reduce the weight of structural components under stress constraints to ensure their structural integrity. This work aims to study the feasibility of using topological optimization techniques in the structural design of aeronautical components. Specifically, the aim is to consider topological optimization techniques based on the Cartesian Grid Finite Element Method (cgFEM) developed by professors from the UPV's Department of Mechanical and Materials Engineering. Due to their characteristics, these techniques allow obtaining solutions with good geometric definition in very competitive calculation times. To carry out this feasibility study, the study will focus on the optimization of a helicopter skate., [CA] La reducció de pes de components estructurals resulta rellevant en qualsevol aplicació industrial, però és d’especial rellevància en l’ àmbit aeronàutic i aeroespacial. Els algoritmes d’optimització poden ser utilitzats per a reduir el pes de components estructurals sota restriccions de tensió per a garantir la seua integritat estructural. En aquest treball es pretén estudiar la viabilitat de l’ús de tècniques d’optimització topològica en el disseny estructural de components aeronàutics. En concret es pretén considerar les tècniques d’optimització topològica basades en el Cartesian Grid Finite Element Method (cgFEM) desenvolupat per professorat del Dpto. d’Enginyeria Mecànica i Materials de la UPV. Per les seues característiques, aquestes tècniques permeten obtindre solucions amb bona definición geomètrica en temps de càlcul molt competitius. Per a realitzar aquest estudi de viabilitat, l’estudi se centrarà en l’optimització d’un patí d’helicòpter.

[ES] La reducción de peso de componentes estructurales resulta relevante en cualquier aplicación industrial, pero es de especial relevancia en el ámbito aeronáutico y aeroespacial. Los algoritmos de optimización pueden ser utilizados para reducir el peso de componentes estructurales bajo restricciones de tensión para garantizar su integridad estructural. En este trabajo se pretende estudiar la viabilidad del uso de técnicas de optimización topológica en el diseño estructural de componentes aeronáuticos. En concreto se pretende considerar las técnicas de optimización topológica basadas en el Cartesian Grid Finite Element Method (cgFEM) desarrollado por profesorado del Dpto. de Ingeniería Mecánica y Materiales de la UPV. Por sus características, estas técnicas permiten obtener soluciones con buena definición geométrica en tiempos de cálculo muy competitivos. Para realizar este estudio de viabilidad, el estudio se centrará en la optimización de un patín de helicóptero., [EN] The reduction of weight of structural components is relevant in any industrial application, but it is especially relevant in the aeronautical and aerospace field. Optimization algorithms can be used to reduce the weight of structural components under stress constraints to ensure their structural integrity. This work aims to study the feasibility of using topological optimization techniques in the structural design of aeronautical components. Specifically, the aim is to consider topological optimization techniques based on the Cartesian Grid Finite Element Method (cgFEM) developed by professors from the UPV's Department of Mechanical and Materials Engineering. Due to their characteristics, these techniques allow obtaining solutions with good geometric definition in very competitive calculation times. To carry out this feasibility study, the study will focus on the optimization of a helicopter skate., [CA] La reducció de pes de components estructurals resulta rellevant en qualsevol aplicació industrial, però és d’especial rellevància en l’ àmbit aeronàutic i aeroespacial. Els algoritmes d’optimització poden ser utilitzats per a reduir el pes de components estructurals sota restriccions de tensió per a garantir la seua integritat estructural. En aquest treball es pretén estudiar la viabilitat de l’ús de tècniques d’optimització topològica en el disseny estructural de components aeronàutics. En concret es pretén considerar les tècniques d’optimització topològica basades en el Cartesian Grid Finite Element Method (cgFEM) desenvolupat per professorat del Dpto. d’Enginyeria Mecànica i Materials de la UPV. Per les seues característiques, aquestes tècniques permeten obtindre solucions amb bona definición geomètrica en temps de càlcul molt competitius. Per a realitzar aquest estudi de viabilitat, l’estudi se centrarà en l’optimització d’un patí d’helicòpter.

[ES] En este proyecto se diseñará el sistema de dirección para el futuro prototipo de bajo consumo propulsado por un motor de combustión interna alimentado por etanol, con el que participará los próximos años el equipo de la Universidad Politécnica de Valencia I.D.F. Shell Eco-Marathon, en la famosa competición Shell Eco-Marathon que se celebra anualmente. Principalmente nos centraremos en subsanar los actuales problemas del diseño de la dirección, así como en tratar de reducir su peso, para ello nos apoyaremos en el cálculo mediante el empleo de C.A.E. empleando el módulo de Siemens NX Unigraphics NX Nastran y ANSYS para su optimización topológica., [EN] In this project will be designed the system of direction for the future prototype of high efficiency propelled with a internal combustión engine and feeded with ethanol, with this vehicle the team of university polytechnic of Valencia IDF Shell Eco- Marathon take a part the next years in the popular competition Shell Eco-Marathon which is celebrated every year. Mainly we will focus on correcting the current problems of the design of the direction system, as well as trying to reduce its weight, for this we will rely on the C.A.E methods, employing for this the package of Siemens NX Unigraphics, NX Nastran and ANSYS for topology optimization.

[ES] Diseño de redes de comunicación tipo malla: -Realizar un programa informático que optimice tipologías de mallas de red. -Este algoritmo responde al imperativo de encontrar un balance óptimo entre el coste y el tráfico de datos de la red. El tráfico inicial de la red será definido y el programa será responsable de elegir el diseño desde una red de nodos totalmente conectados. -El programa mostrará el tráfico final entre los nodos una vez propuesto el diseño y las conexiones que han sido eliminadas.

[ES] En este proyecto se diseñará el sistema de dirección para el futuro prototipo de bajo consumo propulsado por un motor de combustión interna alimentado por etanol, con el que participará los próximos años el equipo de la Universidad Politécnica de Valencia I.D.F. Shell Eco-Marathon, en la famosa competición Shell Eco-Marathon que se celebra anualmente. Principalmente nos centraremos en subsanar los actuales problemas del diseño de la dirección, así como en tratar de reducir su peso, para ello nos apoyaremos en el cálculo mediante el empleo de C.A.E. empleando el módulo de Siemens NX Unigraphics NX Nastran y ANSYS para su optimización topológica., [EN] In this project will be designed the system of direction for the future prototype of high efficiency propelled with a internal combustión engine and feeded with ethanol, with this vehicle the team of university polytechnic of Valencia IDF Shell Eco- Marathon take a part the next years in the popular competition Shell Eco-Marathon which is celebrated every year. Mainly we will focus on correcting the current problems of the design of the direction system, as well as trying to reduce its weight, for this we will rely on the C.A.E methods, employing for this the package of Siemens NX Unigraphics, NX Nastran and ANSYS for topology optimization.

[ES] En este proyecto se diseñará el sistema de dirección para el futuro prototipo de bajo consumo propulsado por un motor de combustión interna alimentado por etanol, con el que participará los próximos años el equipo de la Universidad Politécnica de Valencia I.D.F. Shell Eco-Marathon, en la famosa competición Shell Eco-Marathon que se celebra anualmente. Principalmente nos centraremos en subsanar los actuales problemas del diseño de la dirección, así como en tratar de reducir su peso, para ello nos apoyaremos en el cálculo mediante el empleo de C.A.E. empleando el módulo de Siemens NX Unigraphics NX Nastran y ANSYS para su optimización topológica., [EN] In this project will be designed the system of direction for the future prototype of high efficiency propelled with a internal combustión engine and feeded with ethanol, with this vehicle the team of university polytechnic of Valencia IDF Shell Eco- Marathon take a part the next years in the popular competition Shell Eco-Marathon which is celebrated every year. Mainly we will focus on correcting the current problems of the design of the direction system, as well as trying to reduce its weight, for this we will rely on the C.A.E methods, employing for this the package of Siemens NX Unigraphics, NX Nastran and ANSYS for topology optimization.

[ES] Diseño de redes de comunicación tipo malla: -Realizar un programa informático que optimice tipologías de mallas de red. -Este algoritmo responde al imperativo de encontrar un balance óptimo entre el coste y el tráfico de datos de la red. El tráfico inicial de la red será definido y el programa será responsable de elegir el diseño desde una red de nodos totalmente conectados. -El programa mostrará el tráfico final entre los nodos una vez propuesto el diseño y las conexiones que han sido eliminadas.

[ES] En este proyecto se diseñará el sistema de dirección para el futuro prototipo de bajo consumo propulsado por un motor de combustión interna alimentado por etanol, con el que participará los próximos años el equipo de la Universidad Politécnica de Valencia I.D.F. Shell Eco-Marathon, en la famosa competición Shell Eco-Marathon que se celebra anualmente. Principalmente nos centraremos en subsanar los actuales problemas del diseño de la dirección, así como en tratar de reducir su peso, para ello nos apoyaremos en el cálculo mediante el empleo de C.A.E. empleando el módulo de Siemens NX Unigraphics NX Nastran y ANSYS para su optimización topológica., [EN] In this project will be designed the system of direction for the future prototype of high efficiency propelled with a internal combustión engine and feeded with ethanol, with this vehicle the team of university polytechnic of Valencia IDF Shell Eco- Marathon take a part the next years in the popular competition Shell Eco-Marathon which is celebrated every year. Mainly we will focus on correcting the current problems of the design of the direction system, as well as trying to reduce its weight, for this we will rely on the C.A.E methods, employing for this the package of Siemens NX Unigraphics, NX Nastran and ANSYS for topology optimization.

[ES] Diseño de redes de comunicación tipo malla: -Realizar un programa informático que optimice tipologías de mallas de red. -Este algoritmo responde al imperativo de encontrar un balance óptimo entre el coste y el tráfico de datos de la red. El tráfico inicial de la red será definido y el programa será responsable de elegir el diseño desde una red de nodos totalmente conectados. -El programa mostrará el tráfico final entre los nodos una vez propuesto el diseño y las conexiones que han sido eliminadas.

Los procesos de optimización estructural involucran un coste computacional muy elevado y en muchas ocasiones la realización de varias optimizaciones de forma secuencial (primero una optimización topológica para definir la parametrización adecuada del problema y una optimización de forma posterior para definir completamente el componente mecánico). Para realizar estas tareas suelen utilizarse diferentes herramientas computacionales que se han desarrollado en diferentes momentos y plataformas. Esto justifica el desarrollo de un entorno de trabajo que permita integrar estas herramientas y facilite la transferencia de información entre ellas. En lo referente a la solución del problema asociado al alto coste computacional en el entorno de trabajo se quiere introducir, tanto los modelos subrogados desarrollados previamente en el departamento, como nuevas herramientas que permitan distribuir en paralelo ciertas tareas de cálculo entre diferentes ordenadores. Esto supondría poder abordar en un tiempo razonable problemas de optimización estructural que actualmente no se pueden resolver con una única máquina. El trabajo propuesto consistirá en el desarrollo de dicho entorno integrado de optimización, que permita definir y controlar secuencias complejas de optimización, y que incluya las herramientas computacionales disponibles para reducir el coste computacional y herramientas de paralelización adaptadas al \textit{hardware} disponible en el Departamento de Ingeniería Mecánica., The structural optimization processes involve high computational costs and, in many situations, the accomplishment of several sequential shape optimizations (first a topological optimization to define the layout of the problem and then a shape optimization to define completely the contour of the mechanical component). In order to carry out this task, different computational tools are used. Those tools were developed in different times and platforms. This is why the implementation of a work environment that allows to integrate those tools and eases the transfer of information between them is needed. In reference to the problem's solution, its highl demand of computational cost would be reduced through the introduction of surrogate models and new tools that allow to distribute in parallel certain tasks to several computers. This would make it possible to solve, in a reasonable time, structural optimization problems that are nowadays impossible to be solved in just one computer. The work proposed will consist in the development of this optimization integrated environment, that allows to define and control complex sequences of optimization, and to include the computational tools available to reduce the computational cost and parallelization tools adapted to the hardware available at the Department of Mechanical Engineering.

Los procesos de optimización estructural involucran un coste computacional muy elevado y en muchas ocasiones la realización de varias optimizaciones de forma secuencial (primero una optimización topológica para definir la parametrización adecuada del problema y una optimización de forma posterior para definir completamente el componente mecánico). Para realizar estas tareas suelen utilizarse diferentes herramientas computacionales que se han desarrollado en diferentes momentos y plataformas. Esto justifica el desarrollo de un entorno de trabajo que permita integrar estas herramientas y facilite la transferencia de información entre ellas. En lo referente a la solución del problema asociado al alto coste computacional en el entorno de trabajo se quiere introducir, tanto los modelos subrogados desarrollados previamente en el departamento, como nuevas herramientas que permitan distribuir en paralelo ciertas tareas de cálculo entre diferentes ordenadores. Esto supondría poder abordar en un tiempo razonable problemas de optimización estructural que actualmente no se pueden resolver con una única máquina. El trabajo propuesto consistirá en el desarrollo de dicho entorno integrado de optimización, que permita definir y controlar secuencias complejas de optimización, y que incluya las herramientas computacionales disponibles para reducir el coste computacional y herramientas de paralelización adaptadas al \textit{hardware} disponible en el Departamento de Ingeniería Mecánica., The structural optimization processes involve high computational costs and, in many situations, the accomplishment of several sequential shape optimizations (first a topological optimization to define the layout of the problem and then a shape optimization to define completely the contour of the mechanical component). In order to carry out this task, different computational tools are used. Those tools were developed in different times and platforms. This is why the implementation of a work environment that allows to integrate those tools and eases the transfer of information between them is needed. In reference to the problem's solution, its highl demand of computational cost would be reduced through the introduction of surrogate models and new tools that allow to distribute in parallel certain tasks to several computers. This would make it possible to solve, in a reasonable time, structural optimization problems that are nowadays impossible to be solved in just one computer. The work proposed will consist in the development of this optimization integrated environment, that allows to define and control complex sequences of optimization, and to include the computational tools available to reduce the computational cost and parallelization tools adapted to the hardware available at the Department of Mechanical Engineering.

Los procesos de optimización estructural involucran un coste computacional muy elevado y en muchas ocasiones la realización de varias optimizaciones de forma secuencial (primero una optimización topológica para definir la parametrización adecuada del problema y una optimización de forma posterior para definir completamente el componente mecánico). Para realizar estas tareas suelen utilizarse diferentes herramientas computacionales que se han desarrollado en diferentes momentos y plataformas. Esto justifica el desarrollo de un entorno de trabajo que permita integrar estas herramientas y facilite la transferencia de información entre ellas. En lo referente a la solución del problema asociado al alto coste computacional en el entorno de trabajo se quiere introducir, tanto los modelos subrogados desarrollados previamente en el departamento, como nuevas herramientas que permitan distribuir en paralelo ciertas tareas de cálculo entre diferentes ordenadores. Esto supondría poder abordar en un tiempo razonable problemas de optimización estructural que actualmente no se pueden resolver con una única máquina. El trabajo propuesto consistirá en el desarrollo de dicho entorno integrado de optimización, que permita definir y controlar secuencias complejas de optimización, y que incluya las herramientas computacionales disponibles para reducir el coste computacional y herramientas de paralelización adaptadas al \textit{hardware} disponible en el Departamento de Ingeniería Mecánica., The structural optimization processes involve high computational costs and, in many situations, the accomplishment of several sequential shape optimizations (first a topological optimization to define the layout of the problem and then a shape optimization to define completely the contour of the mechanical component). In order to carry out this task, different computational tools are used. Those tools were developed in different times and platforms. This is why the implementation of a work environment that allows to integrate those tools and eases the transfer of information between them is needed. In reference to the problem's solution, its highl demand of computational cost would be reduced through the introduction of surrogate models and new tools that allow to distribute in parallel certain tasks to several computers. This would make it possible to solve, in a reasonable time, structural optimization problems that are nowadays impossible to be solved in just one computer. The work proposed will consist in the development of this optimization integrated environment, that allows to define and control complex sequences of optimization, and to include the computational tools available to reduce the computational cost and parallelization tools adapted to the hardware available at the Department of Mechanical Engineering.

Los procesos de optimización estructural involucran un coste computacional muy elevado y en muchas ocasiones la realización de varias optimizaciones de forma secuencial (primero una optimización topológica para definir la parametrización adecuada del problema y una optimización de forma posterior para definir completamente el componente mecánico). Para realizar estas tareas suelen utilizarse diferentes herramientas computacionales que se han desarrollado en diferentes momentos y plataformas. Esto justifica el desarrollo de un entorno de trabajo que permita integrar estas herramientas y facilite la transferencia de información entre ellas. En lo referente a la solución del problema asociado al alto coste computacional en el entorno de trabajo se quiere introducir, tanto los modelos subrogados desarrollados previamente en el departamento, como nuevas herramientas que permitan distribuir en paralelo ciertas tareas de cálculo entre diferentes ordenadores. Esto supondría poder abordar en un tiempo razonable problemas de optimización estructural que actualmente no se pueden resolver con una única máquina. El trabajo propuesto consistirá en el desarrollo de dicho entorno integrado de optimización, que permita definir y controlar secuencias complejas de optimización, y que incluya las herramientas computacionales disponibles para reducir el coste computacional y herramientas de paralelización adaptadas al \textit{hardware} disponible en el Departamento de Ingeniería Mecánica., The structural optimization processes involve high computational costs and, in many situations, the accomplishment of several sequential shape optimizations (first a topological optimization to define the layout of the problem and then a shape optimization to define completely the contour of the mechanical component). In order to carry out this task, different computational tools are used. Those tools were developed in different times and platforms. This is why the implementation of a work environment that allows to integrate those tools and eases the transfer of information between them is needed. In reference to the problem's solution, its highl demand of computational cost would be reduced through the introduction of surrogate models and new tools that allow to distribute in parallel certain tasks to several computers. This would make it possible to solve, in a reasonable time, structural optimization problems that are nowadays impossible to be solved in just one computer. The work proposed will consist in the development of this optimization integrated environment, that allows to define and control complex sequences of optimization, and to include the computational tools available to reduce the computational cost and parallelization tools adapted to the hardware available at the Department of Mechanical Engineering.

[ES] El presente Trabajo Fin de Grado aborda el diseño y cálculo de un sistema de frenado pasivo, en el que se usan electroimanes, y de emergencia, friccionando contra el suelo. Este estudio, hecho para la compañía Zeleros S.L., ha sido realizado a través del método de los elementos finitos con el programa Ansys®. En él se ha tratado, por un lado, la investigación de cómo varían las fuerzas a aplicar tanto para el caso pasivo, dependiente de la geometría del sistema, como para el caso de emergencia, sujeto a las variaciones del coeficiente de rozamiento dinámico entre materiales. Por otro lado, se ha realizado íntegramente el diseño, el cual ha sido modificado en función de los resultados obtenidos de los análisis de tensiones, modos de vibración, factor de seguridad y de reducción de masa a través de una optimización topológica, condiciones que la empresa requería.

[ES] El presente Trabajo Fin de Grado aborda el diseño y cálculo de un sistema de frenado pasivo, en el que se usan electroimanes, y de emergencia, friccionando contra el suelo. Este estudio, hecho para la compañía Zeleros S.L., ha sido realizado a través del método de los elementos finitos con el programa Ansys®. En él se ha tratado, por un lado, la investigación de cómo varían las fuerzas a aplicar tanto para el caso pasivo, dependiente de la geometría del sistema, como para el caso de emergencia, sujeto a las variaciones del coeficiente de rozamiento dinámico entre materiales. Por otro lado, se ha realizado íntegramente el diseño, el cual ha sido modificado en función de los resultados obtenidos de los análisis de tensiones, modos de vibración, factor de seguridad y de reducción de masa a través de una optimización topológica, condiciones que la empresa requería.

[ES] El presente Trabajo Fin de Grado aborda el diseño y cálculo de un sistema de frenado pasivo, en el que se usan electroimanes, y de emergencia, friccionando contra el suelo. Este estudio, hecho para la compañía Zeleros S.L., ha sido realizado a través del método de los elementos finitos con el programa Ansys®. En él se ha tratado, por un lado, la investigación de cómo varían las fuerzas a aplicar tanto para el caso pasivo, dependiente de la geometría del sistema, como para el caso de emergencia, sujeto a las variaciones del coeficiente de rozamiento dinámico entre materiales. Por otro lado, se ha realizado íntegramente el diseño, el cual ha sido modificado en función de los resultados obtenidos de los análisis de tensiones, modos de vibración, factor de seguridad y de reducción de masa a través de una optimización topológica, condiciones que la empresa requería.

Proyecto Confidencial (Riunet)

Proyecto Confidencial (Riunet)

Proyecto Confidencial (Riunet)

[ES] En el presente trabajo se ha buscado alcanzar como objetivo la valoración de la competitividad de las técnicas de optimización topológica en el ámbito de la Fabricación Aditiva y más concretamente del sinterizado por haz de electrones (EBM) frente a técnicas basadas en la iteración de métodos de diseño geométrico por CAD junto a análisis tensional por elementos finitos. Como ejemplo de optimización topológica se tomará el software solidThinking Inspire de la plataforma Altair, como programa CAD, SolidWork y como programa de elementos finitos, Ansys. Y para alcanzar este objetivo se ha tomado como ejemplo las bases del concurso de General Electric “GE jet engine bracket challenge”, consistente en la optimización en peso de un bracket aeronáutico partiendo de una geometría dada y para una serie de casos de carga. La resolución de dicho ejemplo se realizará por dos métodos principales. Uno iterativo basado en SolidWorks-Ansys, y otra basado en el programa de optimización topológica, Inspire. Ya dentro del método topológico, se diferenciarán dos ramas, según la aplicación o no de una restricción geométrica de ángulo de desmoldeo, cuya finalidad será, como se explicará con detalle más adelante, comprobar si la eliminación de soportes necesarios en el proceso de Fabricación Aditiva, a costa de otros factores, puede aun así suponer una reducción de costes finales. Finalmente se expondrán los costes de fabricación asociados a cada una de las vías de diseño, optándose por la segunda, aquella que se realizará a través de Inspire y sin restricción geométrica asociada a ángulo de desmoldeo. Adicionalmente, la preparación para la fabricación posterior de la pieza en EBM servirá para conocer de cerca la idiosincrasia de los procesos de Fabricación Aditiva., [CAT/VA] En el present treball s'ha buscat assolir com a objectiu la valoració de la competitivitat de les tècniques d'optimització topològica en l'àmbit de la Fabricació Additiva i més concretament del sinteritzat per raig d'electrons (EBM) enfront de tècniques basades en la iteració de mètodes de disseny geomètric per CAD costat de anàlisi tensional per elements finits. Com a exemple d'optimització topològica es prendrà el programari solidThinking Inspire de la plataforma Altair, com a programa CAD, SolidWork i com a programa d'elements finits, Ansys. I per assolir aquest objectiu s'ha pres com a exemple les bases del concurs de General Electric "GE jet engine bracket challenge", consistent en l'optimització en pes d'un bracket aeronàutic partint d'una geometria donada i per a una sèrie de casos de càrrega. La resolució d'aquest exemple es realitzarà per dos mètodes principals. Un iteratiu basat en SolidWorks-Ansys, i una altra basat en el programa d'optimització topològica, Inspire. Ja dins el mètode topològic, es diferenciaran dues branques, segons l'aplicació o no d'una restricció geomètrica d'angle de desemmotllament, amb la finalitat, com s'explicarà amb detall més endavant, comprovar si l'eliminació de suports necessaris en el procés de Fabricació Additiva , a costa d'altres factors, pot tot i així suposar una reducció de costos finals. Finalment s'exposaran els costos de fabricació associats a cadascuna de les vies de disseny, optant per la segona, la que es realitzarà a través d'Inspire i sense restricció geomètrica associada a angle de desemmotllament. Addicionalment, la preparació per a la fabricació posterior de la peça en EBM servirà per conèixer de prop la idiosincràsia dels processos de Fabricació Additiva.

[ES] En el presente trabajo se ha buscado alcanzar como objetivo la valoración de la competitividad de las técnicas de optimización topológica en el ámbito de la Fabricación Aditiva y más concretamente del sinterizado por haz de electrones (EBM) frente a técnicas basadas en la iteración de métodos de diseño geométrico por CAD junto a análisis tensional por elementos finitos. Como ejemplo de optimización topológica se tomará el software solidThinking Inspire de la plataforma Altair, como programa CAD, SolidWork y como programa de elementos finitos, Ansys. Y para alcanzar este objetivo se ha tomado como ejemplo las bases del concurso de General Electric “GE jet engine bracket challenge”, consistente en la optimización en peso de un bracket aeronáutico partiendo de una geometría dada y para una serie de casos de carga. La resolución de dicho ejemplo se realizará por dos métodos principales. Uno iterativo basado en SolidWorks-Ansys, y otra basado en el programa de optimización topológica, Inspire. Ya dentro del método topológico, se diferenciarán dos ramas, según la aplicación o no de una restricción geométrica de ángulo de desmoldeo, cuya finalidad será, como se explicará con detalle más adelante, comprobar si la eliminación de soportes necesarios en el proceso de Fabricación Aditiva, a costa de otros factores, puede aun así suponer una reducción de costes finales. Finalmente se expondrán los costes de fabricación asociados a cada una de las vías de diseño, optándose por la segunda, aquella que se realizará a través de Inspire y sin restricción geométrica asociada a ángulo de desmoldeo. Adicionalmente, la preparación para la fabricación posterior de la pieza en EBM servirá para conocer de cerca la idiosincrasia de los procesos de Fabricación Aditiva., [CAT/VA] En el present treball s'ha buscat assolir com a objectiu la valoració de la competitivitat de les tècniques d'optimització topològica en l'àmbit de la Fabricació Additiva i més concretament del sinteritzat per raig d'electrons (EBM) enfront de tècniques basades en la iteració de mètodes de disseny geomètric per CAD costat de anàlisi tensional per elements finits. Com a exemple d'optimització topològica es prendrà el programari solidThinking Inspire de la plataforma Altair, com a programa CAD, SolidWork i com a programa d'elements finits, Ansys. I per assolir aquest objectiu s'ha pres com a exemple les bases del concurs de General Electric "GE jet engine bracket challenge", consistent en l'optimització en pes d'un bracket aeronàutic partint d'una geometria donada i per a una sèrie de casos de càrrega. La resolució d'aquest exemple es realitzarà per dos mètodes principals. Un iteratiu basat en SolidWorks-Ansys, i una altra basat en el programa d'optimització topològica, Inspire. Ja dins el mètode topològic, es diferenciaran dues branques, segons l'aplicació o no d'una restricció geomètrica d'angle de desemmotllament, amb la finalitat, com s'explicarà amb detall més endavant, comprovar si l'eliminació de suports necessaris en el procés de Fabricació Additiva , a costa d'altres factors, pot tot i així suposar una reducció de costos finals. Finalment s'exposaran els costos de fabricació associats a cadascuna de les vies de disseny, optant per la segona, la que es realitzarà a través d'Inspire i sense restricció geomètrica associada a angle de desemmotllament. Addicionalment, la preparació per a la fabricació posterior de la peça en EBM servirà per conèixer de prop la idiosincràsia dels processos de Fabricació Additiva.

[ES] En el presente trabajo se ha buscado alcanzar como objetivo la valoración de la competitividad de las técnicas de optimización topológica en el ámbito de la Fabricación Aditiva y más concretamente del sinterizado por haz de electrones (EBM) frente a técnicas basadas en la iteración de métodos de diseño geométrico por CAD junto a análisis tensional por elementos finitos. Como ejemplo de optimización topológica se tomará el software solidThinking Inspire de la plataforma Altair, como programa CAD, SolidWork y como programa de elementos finitos, Ansys. Y para alcanzar este objetivo se ha tomado como ejemplo las bases del concurso de General Electric “GE jet engine bracket challenge”, consistente en la optimización en peso de un bracket aeronáutico partiendo de una geometría dada y para una serie de casos de carga. La resolución de dicho ejemplo se realizará por dos métodos principales. Uno iterativo basado en SolidWorks-Ansys, y otra basado en el programa de optimización topológica, Inspire. Ya dentro del método topológico, se diferenciarán dos ramas, según la aplicación o no de una restricción geométrica de ángulo de desmoldeo, cuya finalidad será, como se explicará con detalle más adelante, comprobar si la eliminación de soportes necesarios en el proceso de Fabricación Aditiva, a costa de otros factores, puede aun así suponer una reducción de costes finales. Finalmente se expondrán los costes de fabricación asociados a cada una de las vías de diseño, optándose por la segunda, aquella que se realizará a través de Inspire y sin restricción geométrica asociada a ángulo de desmoldeo. Adicionalmente, la preparación para la fabricación posterior de la pieza en EBM servirá para conocer de cerca la idiosincrasia de los procesos de Fabricación Aditiva., [CAT/VA] En el present treball s'ha buscat assolir com a objectiu la valoració de la competitivitat de les tècniques d'optimització topològica en l'àmbit de la Fabricació Additiva i més concretament del sinteritzat per raig d'electrons (EBM) enfront de tècniques basades en la iteració de mètodes de disseny geomètric per CAD costat de anàlisi tensional per elements finits. Com a exemple d'optimització topològica es prendrà el programari solidThinking Inspire de la plataforma Altair, com a programa CAD, SolidWork i com a programa d'elements finits, Ansys. I per assolir aquest objectiu s'ha pres com a exemple les bases del concurs de General Electric "GE jet engine bracket challenge", consistent en l'optimització en pes d'un bracket aeronàutic partint d'una geometria donada i per a una sèrie de casos de càrrega. La resolució d'aquest exemple es realitzarà per dos mètodes principals. Un iteratiu basat en SolidWorks-Ansys, i una altra basat en el programa d'optimització topològica, Inspire. Ja dins el mètode topològic, es diferenciaran dues branques, segons l'aplicació o no d'una restricció geomètrica d'angle de desemmotllament, amb la finalitat, com s'explicarà amb detall més endavant, comprovar si l'eliminació de suports necessaris en el procés de Fabricació Additiva , a costa d'altres factors, pot tot i així suposar una reducció de costos finals. Finalment s'exposaran els costos de fabricació associats a cadascuna de les vies de disseny, optant per la segona, la que es realitzarà a través d'Inspire i sense restricció geomètrica associada a angle de desemmotllament. Addicionalment, la preparació per a la fabricació posterior de la peça en EBM servirà per conèixer de prop la idiosincràsia dels processos de Fabricació Additiva.

[ES] En el presente trabajo se ha buscado alcanzar como objetivo la valoración de la competitividad de las técnicas de optimización topológica en el ámbito de la Fabricación Aditiva y más concretamente del sinterizado por haz de electrones (EBM) frente a técnicas basadas en la iteración de métodos de diseño geométrico por CAD junto a análisis tensional por elementos finitos. Como ejemplo de optimización topológica se tomará el software solidThinking Inspire de la plataforma Altair, como programa CAD, SolidWork y como programa de elementos finitos, Ansys. Y para alcanzar este objetivo se ha tomado como ejemplo las bases del concurso de General Electric “GE jet engine bracket challenge”, consistente en la optimización en peso de un bracket aeronáutico partiendo de una geometría dada y para una serie de casos de carga. La resolución de dicho ejemplo se realizará por dos métodos principales. Uno iterativo basado en SolidWorks-Ansys, y otra basado en el programa de optimización topológica, Inspire. Ya dentro del método topológico, se diferenciarán dos ramas, según la aplicación o no de una restricción geométrica de ángulo de desmoldeo, cuya finalidad será, como se explicará con detalle más adelante, comprobar si la eliminación de soportes necesarios en el proceso de Fabricación Aditiva, a costa de otros factores, puede aun así suponer una reducción de costes finales. Finalmente se expondrán los costes de fabricación asociados a cada una de las vías de diseño, optándose por la segunda, aquella que se realizará a través de Inspire y sin restricción geométrica asociada a ángulo de desmoldeo. Adicionalmente, la preparación para la fabricación posterior de la pieza en EBM servirá para conocer de cerca la idiosincrasia de los procesos de Fabricación Aditiva., [CAT/VA] En el present treball s'ha buscat assolir com a objectiu la valoració de la competitivitat de les tècniques d'optimització topològica en l'àmbit de la Fabricació Additiva i més concretament del sinteritzat per raig d'electrons (EBM) enfront de tècniques basades en la iteració de mètodes de disseny geomètric per CAD costat de anàlisi tensional per elements finits. Com a exemple d'optimització topològica es prendrà el programari solidThinking Inspire de la plataforma Altair, com a programa CAD, SolidWork i com a programa d'elements finits, Ansys. I per assolir aquest objectiu s'ha pres com a exemple les bases del concurs de General Electric "GE jet engine bracket challenge", consistent en l'optimització en pes d'un bracket aeronàutic partint d'una geometria donada i per a una sèrie de casos de càrrega. La resolució d'aquest exemple es realitzarà per dos mètodes principals. Un iteratiu basat en SolidWorks-Ansys, i una altra basat en el programa d'optimització topològica, Inspire. Ja dins el mètode topològic, es diferenciaran dues branques, segons l'aplicació o no d'una restricció geomètrica d'angle de desemmotllament, amb la finalitat, com s'explicarà amb detall més endavant, comprovar si l'eliminació de suports necessaris en el procés de Fabricació Additiva , a costa d'altres factors, pot tot i així suposar una reducció de costos finals. Finalment s'exposaran els costos de fabricació associats a cadascuna de les vies de disseny, optant per la segona, la que es realitzarà a través d'Inspire i sense restricció geomètrica associada a angle de desemmotllament. Addicionalment, la preparació per a la fabricació posterior de la peça en EBM servirà per conèixer de prop la idiosincràsia dels processos de Fabricació Additiva.

Consulta en la Biblioteca ETSI Industriales (Riunet), El propósito de este trabajo final de carrera es el de disponer de una herramienta de Optimización Topológica de gran rendimiento computacional con mallados independientes de la geometría. Para ello se ha integrado el módulo de optimización topológica en el software de Elementos Finitos disponible en el Área de Ingeniería Mecánica (AIM) del Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales (DIMM). Este software usa técnicas que permiten la utilización de mallas de fácil construcción que son independientes de la geometría (Generalized Finite Element Method, GFEM)

Consulta en la Biblioteca ETSI Industriales (Riunet), El propósito de este trabajo final de carrera es el de disponer de una herramienta de Optimización Topológica de gran rendimiento computacional con mallados independientes de la geometría. Para ello se ha integrado el módulo de optimización topológica en el software de Elementos Finitos disponible en el Área de Ingeniería Mecánica (AIM) del Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales (DIMM). Este software usa técnicas que permiten la utilización de mallas de fácil construcción que son independientes de la geometría (Generalized Finite Element Method, GFEM)

Consulta en la Biblioteca ETSI Industriales (Riunet), El propósito de este trabajo final de carrera es el de disponer de una herramienta de Optimización Topológica de gran rendimiento computacional con mallados independientes de la geometría. Para ello se ha integrado el módulo de optimización topológica en el software de Elementos Finitos disponible en el Área de Ingeniería Mecánica (AIM) del Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales (DIMM). Este software usa técnicas que permiten la utilización de mallas de fácil construcción que son independientes de la geometría (Generalized Finite Element Method, GFEM)