Search

Fused Deposition Model (FDM) as Additive manufacturing (AM) technologies may offer a viable and simpler alternative to manufacture scaffolds for different purposes such as tissue engineering and cells culture. Existing commercial FDM machines are currently being modified to improve their accuracy, capabilities and use. However, for biocompatible and/or bioimplantable materials such as Poli (ϵ -caprolactone) PCL there is still a lot of work to do to set up process parameters. Cells culture had been carried on 2D without being a proper and real midst. In fact cells do not grow only in two flat directions but in all directions making strong net. Since cells responses to proteins or drugs is important for knowing proliferation or enrichment more real culture in 3D is needed. This work focuses on the study and optimization of open-source 3D printer machine, called RepRap, employed to manufacture biocompatible scaffolds for 3D cells culture of Triple-Negative Breast Cancer (TNBC). It has been shown that scaffolds culture can enhance the Cancer Stem Cell (CSC) population, responsible in part for tumour recurrence after chemotherapy. Mammosphere Forming Index (MFI) was defined in all cell lines to evaluate this population in TNBC cell lines sensible and resistant to chemotherapy. Enriching TNBC cells with CSC after scaffold culture will help to study new therapeutic treatments directed to this population. Several process parameters are tested to manufacture scaffolds and cells culture had been carried out in order to validate the results. Results show that porosity plays an important role in scaffolds manufacture having low cells adhesion and growth. Lower porosity values should be tested to further evaluate MFI index after scaffold culture as cell growth and enrichment indication This work was supported in part by Spanish Grants: Fundación Ramón Areces (TP), Instituto de Salud Carlos III (PI1400329, TP), Ministerio de Economía i Competitividad (DPI2013-45201-P), and the support of Catalonian Government (2014SGR00868). Marc Rabionet is the recipient of a Departmental Collaboration Grant from the Ministerio de Educación Cultura y Deportes of Spain for the academic years 2014-2015

This project proposes a framework for creating microfluidic devices for cell culture, inspired by organ-on-a-chip and tumor-on-a-chip and manufactured largely with fused filament fabrication. This unique technology promises to simplify and minimise manufacturing costs, make it easier to adapt culture chips to the current application, be watertight, have an adjustable flow, be wire-free, and serve as a platform for future bio-inspired designs. To make the models work despite the required miniaturisation factor, the sizes of the various components and sections were adjusted using stress testing. To seal the parts and ensure that the system was impermeable, chloroform was used; it was also used to promote layer adhesion (and hence strength) and to smooth the pieces' texture to reduce cell adhesion. PLA, PETG, and PCTG are utilised to manufacture the majority of the models, TPU is used for the filtering system. PMMA caps for the chips must be made before culture tests to precisely monitor cells. These will be cut with a laser cutter and joined with chloroform. Cell culture and viability testing will determine the device's efficacy and future potential Aquest projecte proposa un marc per crear dispositius microfluídics per al cultiu cel·lular, inspirats en organ-on-a-chip i tumor-on-a-chip i fabricats en gran part amb la fabricació de filaments fusionats. Aquesta tecnologia única promet simplificar i minimitzar els costos de fabricació, facilitar l'adaptació dels xips de cultiu a l'aplicació actual, ser estanca, tenir un flux ajustable, sense cables i servir com a plataforma per a futurs dissenys bio-inspirats. Perquè els models funcionin malgrat el factor de miniaturització requerit, es van ajustar les mides dels diferents components i seccions mitjançant proves d'esforç. Per segellar les peces i garantir que el sistema fos impermeable, es va utilitzar el cloroform; també es va utilitzar per afavorir l'adhesió de les capes (i, per tant, la força) i per suavitzar la textura de les peces per reduir l'adhesió cel·lular. PLA, PETG i PCTG s'utilitzen per fabricar la majoria dels models, el TPU s'utilitza per al sistema de filtratge. Els taps de PMMA per als xips s'han de fer abans de les proves de cultiu per controlar amb precisió les cèl·lules. Aquests es tallaran amb un tallador làser i s'uniran amb cloroform. El cultiu cel·lular i les proves de viabilitat determinaran l'eficàcia i el potencial futur del dispositiu

Fins ara la impressió 3D s’ha vist realitzada majoritàriament amb materials polimèrics, sobretot en la tècnica FDM ja que es basa en la construcció per deposició del filament fos. És una tècnica molt recurrent i tot i els bons resultats obtinguts en el Grup de Recerca d’Enginyeria de Procés, Producte, i Producció (GREP), es vol fer un pas més i es vol engrandir la diversitat de materials amb la qual som capaços d’imprimir en 3D. Com que es vol seguir amb la línia de dispositius mèdics, s’ha optat per un material biocompatible i biodegradable dins el cos humà, la fibroïna de seda. Així doncs, l’objectiu del treball serà realitzar l’optimització del protocol de síntesis d’una biotinta formada a partir de capolls del cuc de seda Bombyx mori. L’abast del treball emmarca l’optimització del sistema d’extrusió que actualment té el GREP. A més, es realitzarà la recerca, experimentació i determinació dels paràmetres del procés d’impressió necessaris per poder imprimir la biotinta i obtenir en un futur una impressió el més precisa possible d’stents cardiovasculars. Finalment, s’ha estudiat l’efecte de diferents processos de post-tractament en les propietats mecàniques del material a través d’assajos a tracció So far, 3D printing has been done mostly with polymeric materials, especially in the FDM technique as it is based on the construction by deposition of the molten filament. It's a very technical one recurrent and despite the good results obtained in the Process, Product, and Engineering Engineering Research Group Production (GREP), we want to go one step further and we want to enlarge the diversity of materials with which we are capable of 3D printing. Since we want to continue with the line of medical devices, we have chosen one biocompatible and biodegradable material inside the human body, silk fibroin. Therefore, the aim of the work will be to optimize the synthesis protocol of a biotin formed from Bombyx mori silkworm cocoons. The scope of the work frames the optimization of the GREP’s current extrusion system. In addition, research, experimentation and determining the printing process parameters needed to be able to print and obtain biotinta in the future an impression as accurate as possible of cardiovascular stents. Finally, it has been studied the effect of different post-treatment processes on the mechanical properties of the material through of tensile tests

Triple negative breast cancer (TNBC) accounts for 15-20% of the breast cancers and displays an aggressive profile, poor prognosis, high relapse risk and does not have a targeted therapy. In the last years, breast cancer stem cells (BCSCs) have emerged as a possible novel therapeutic target for this breast cancer subtype. BCSCs are a small population within the tumor with relative resistance to current treatments and tumorigenic capacity, favouring relapse. Unfortunately, their study is difficult due to the fac that tradition in vitro two-dimensional (2D) cell culture induces their differentiation, transforming them to non-stem cancer cells. For this reason, three-dimensional (3D) cell culture supports, such as scaffolds, have emerged as an alternative to reinstate a physiological-like structure and overcome the above-mentioned issue. Hence, the hypothesis of this thesis is that the use of scaffolds will enable the expansion and characterization of the BCSC subpopulation of TNBC samples and, therefore, facilitate the development of targeted therapies against cancer stem-like cells. Firstly, two distinct technologies were optimized, fused filament fabrication (FFF) and electrospinning (ES), in order to manufacture scaffolds with the polymer poly(-caprolactone) (PCL). After testing them with the reference breast cancer cell model MCF-7, ES scaffolds displayed the highest potential regarding cell growth and BCSC expansion. In a later study, a relationship between BCSCs and the fatty acid synthase (FASN), a lipogenic enzyme overexpressed in tumors, has been depicted. Finally, ES scaffolds were used to culture two TNBC cell models. In scaffolds, TNBC cells displayed more elongated morphology and an expansion of the BCSC niche. Moreover, a FASN hyperactivation was found in the 3D enriched samples and its inhibition led to suppress the BCSC expansion achieved in 3D culture. In summary, our results point out that ES scaffolds may facilitate the cancer stem cell research field. Besides, data set up the basis for further investigation using FASN as a possible novel therapeutic target, to attack BCSCs altogether with the tumor bulk and improve the prognosis of TNBC patients, among other cancer types El càncer de mama triple negatiu (TNBC) representa el 15-20% dels tumors mamaris i presenta un perfil agressiu, mal pronòstic, un elevat índex de recaigudes i no té una teràpia dirigida. En els últims anys, les cèl·lules mare del càncer de mama s’han postulat com a possibles dianes terapèutiques per aquest subtipus de càncer. Es tracta d’una petita subpoblació present en el tumor amb certa resistència als tractament actuals i amb capacitat tumorigènica, cosa que afavoreix l’aparició de recaigudes. Malauradament, el seu estudi és dificultós ja que el cultiu cel·lular tradicional in vitro en 2 dimensions (2D) indueix la seva diferenciació, transformant-les en cèl·lules canceroses no-mare. És per això que han aparegut diferents models de cultiu cel·lular en 3 dimensions (3D), com els scaffolds, per tal de restablir un entorn similar al fisiològic i resoldre el problema anteriorment descrit. Per tant, la hipòtesi d’aquesta tesi és que l’ús de scaffolds permetrà l’expansió i caracterització de les cèl·lules mare tumorals en mostres TNBC, cosa que facilitarà el desenvolupament de teràpies dirigides contra aquesta subpoblació. Primerament s’han optimitzat dues tecnologies diferents, la fabricació per filament fos (FFF) i l’electrofilat (ES) per tal de fabricar scaffolds amb el polímer poli(-caprolactona) (PCL). Després de testar-los amb la línia cel·lular de referència de càncer de mama MCF-7, els scaffolds d’ES han mostrat el major potencial pel que fa a proliferació i expansió de les cèl·lules mare tumorals. En un estudi posterior s’ha pogut relacionar la població de cèl·lules mare tumorals amb la sintasa d’àcids grassos (FASN), un enzim sobreexpressat en tumors que s’encarrega de la síntesi dels àcids grassos. Finalment, s’han emprat els scaffolds d’ES per cultivar dues línies cel·lulars de TNBC. S’ha pogut comprovar que les cèl·lules, en els scaffolds, presenten una morfologia més allargada i un augment de la població de cèl·lules mare tumorals. També s’ha trobat una hiperactivació de FASN en les mostres enriquides en 3D i la seva inhibició ha portat a suprimir l’expansió de cèl·lules mare tumorals aconseguida en el cultiu 3D. En resum, els nostres resultats indiquen que els scaffolds d’ES poden facilitar la investigació en l’àrea de les cèl·lules mare tumorals. També senten les bases per a seguir investigant FASN com a possible nova diana terapèutica, per tal d’atacar les cèl·lules mare tumorals juntament amb la resta del tumor i millorar així el pronòstic de les pacients TNBC, entre altres tipus de càncer This work has been supported by Spanish grants from Fundación Ramón Areces, Instituto de Salud Carlos III (PI1400329), Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO; DPI2013-45201-P, DPI2016-77156-R), Universitat de Girona (MPCUdG2016/036) and the Catalonian government (2014SGR00868, 2017SGR00385). Financial support was also provided by Fundació Oncolliga and RadikalSwim (OncoSwim)

Projecte de millores d'infrastructures de la urbanització de Santa Maria de Llorell (Tossa de Mar

INOXMIM, fabricants de maquinaria industrial principalment per el sector alimentari, cosmètic i farmacèutic, vol donar un pas endavant en el desenvolupament d’equips integrals per a la preparació de salses. Gràcies a la recerca d’informació, emprenedoria i anys d’experiència s’ha pogut desenvolupar el disseny i projecte de l’equip, seguint la normativa vigent de fabricació d’aquest tipus de maquinaria INOXMIM, manufacturers of industrial machinery mainly for the food sector, cosmetic and pharmaceutical industry, wants to take a step forward in the development of comprehensive equipment for the preparation of sauces. Thanks to the search for information, entrepreneurship and years The design and design of the equipment has been developed in accordance with the regulations current manufacturing of this type of machinery

Les tecnologies de fabricació additiva estan experimentant un procés de democratització accelerat que es tradueix en un augment d’usuaris que hi tenen accés i de sectors on la trobem present. Tot va començar amb la possibilitat de crear prototipus de manera ràpida i econòmica, però actualment ja es poden fabricar peces finals fiables, de qualitat i amb un alt valor afegit. No obstant, la tecnologia selective laser sintering (SLS) no ha experimentat aquest fenomen i segueixen sent molt cares i els venedors tenen el monopoli de manteniment, material i recanvis. El projecte contribueix a la democratització d’aquesta tecnologia amb el disseny i construcció d’una màquina, la grepSLS, fàcil de muntar, open source, de baix cost i polivalent que permeti la fabricació de peces metàl·liques, polimèriques o a partir de biomaterials. Així doncs, segueix l’essència d’una impressora FDM amb un ventall més ampli de materials Additive manufacturing technologies are undergoing a process of democratization which translates into an increase in users who have access to it and sectors where we find it present. It all started with the ability to create prototypes quickly and economically, but today, reliable, high-quality, high-value-added final parts can now be manufactured. However, selective laser sintering (SLS) technology has not experienced this phenomenon and are still very expensive and sellers have a monopoly on maintenance, material and spare parts. The project contributes to the democratization of this technology with design and construction of a machine, the grepSLS, easy to assemble, open source, low cost and versatile that allows the manufacture of metal parts, polymeric or from biomaterials. Like this therefore, it follows the essence of an FDM printer with a wider range of materials

The main motivation of this work was to analyse the feasibility of the current stent’s manufacturing process to produce the new bioresorbable stents (BRS) as well as study new manufacturing methods. Fibre Laser Cutting (FLC) has been selected because is the current manufacturing process for stents, and 3D-Printing (3DP) because its capability to process different types of materials for medical applications and their economic aspects. Stents have been selected for being one of the most implanted biomedical device in the world. The thesis focuses on improve the bioresorbable stent’s manufacturing processes, establishing relationships between the process parameters and the key stent aspects, namely, precision, mechanical properties, and medical properties, and reduce the costs derived of the manufacturing process La principal motivació d'aquest treball va ser analitzar la viabilitat del procés de fabricació de stent actual per produir els nous stents bioabsorbibles (SBA), així com estudiar noves maneres de fabricar-los. El tall làser de fibra (TLF) ha estat seleccionat perquè és el procés de fabricació actual per stents i L´impressió 3D (I3D) perquè té la capacitat de processar diferents tipus de materials per a aplicacions mèdiques i els seus aspectes econòmics. Stents ha estat seleccionat per ser un dels dispositius mèdics més implantats del món. La tesi es centra en la millora dels processos de fabricació de stent, establint relacions entre els paràmetres del procés i els aspectes clau de stent, precisió, propietats mecàniques i propietats mèdiques i reduir els costos derivats d'aquest procés de fabricació

Tissue Engineering plays a vital role in tissue construct to repair, maintain or replace tissues. Those tissues can be cultivated in vivo or in vitro using devices such as bioreactors. There are several approaches to create the necessary tissues, but one of the most popular and successful is by using scaffold constructs to provide the required stability and support. After the cells being implanted on the scaffolds, they are then inserted in the bioreactors. Those bioreactors seek to mimic the conditions provided to cells by the human body. This issue by itself presents several challenges where it is required, to bioreactors, besides the optimum environment in terms of temperature, nutrients, the creation of the necessary stimulus to cells to differentiate and proliferate. In this work, is presented a novel concept of bioreactor for Tissue Engineering that can provide multiples stimulus when cultivating the tissue. To achieve an optimised design was performed several numerical simulations to access the best design parameters. For this, it was taken into account several variables such as fluid velocity, the proximity of the inlet/outlet to the scaffold, directions of the fluid and the impact of the liquid on the scaffold and subsequently the cells by analysing the wall shear stress provoked by the fluid flow L’enginyeria de teixits té un paper fonamental en la construcció de teixits per reparar, mantenir o substituir teixits. Aquests teixits es poden cultivar in vivo o in vitro mitjançant dispositius biomèdics com ara bioreactors. Hi ha diversos enfocaments per crear els teixits necessaris, però un dels més populars i amb èxit, és utilitzar construccions d’estructures semblants a les bastides, anomenats scaffolds, per proporcionar l'estabilitat i el suport necessaris a les cèl·lules. Després de la implantació de les cèl·lules a les bastides, es col·loquen a l’interior dels bioreactors. Aquests bioreactors pretenen imitar les condicions que proporciona el cos humà a les cèl·lules. Aquesta qüestió per si mateixa presenta diversos reptes en què es requereix, als bioreactors, a més de l’ambient òptim en termes de temperatura i nutrients, la creació de l’estímul necessari perquè les cèl·lules es diferenciïn i proliferin. En aquest treball, es presenta un concepte nou de bioreactor per a l’enginyeria de teixits que pot proporcionar estímuls múltiples al cultiu del teixit. Per aconseguir un disseny optimitzat s’han realitzat diverses simulacions numèriques per accedir als millors paràmetres de disseny. Per a això, es va tenir en compte diverses variables com la velocitat del fluid, la proximitat de l’entrada / sortida a la scaffold, les direccions del fluid i l’impacte del fluid sobre la scaffold i, posteriorment, sobre les cèl·lules mitjançant l’anàlisi de la tensió de cisalla provocada pel flux de fluids

Polymeric materials, which are suitable for high performance applications for example human implants are one of the most expensive available polymers. Standard injection micromoulding process, dedicated for mass production, it is often uneconomical for low-series or single-piece production. Recently available ultrasonic-micro moulding technology, which can plasticize only amount of polymers required for one part seems to be a potential alternative to standard injection micromoulding technology especially by limiting the waste of materials during small production runs. This thesis focus on increasing knowledge about the ultrasonic micro-moulding process of polymers, such as polyphenylsulfone PPSU and polyetheretherketone PEEK, establishing relationship between the process parameters and the key aspect of the high performance parts such as mechanical properties Els materials polimèrics de altes prestacions són considerats apropiats per desenvolupar diferents aplicacions, en especial en el cas dels implants o próstesis mediques. El procés de injecció o en el seu defecte la micro-injecció ve essent utilitzada per la fabricació en grans volums, però resulta inapropiat per la fabricació de petites sèries pel seu cost econòmic. Recentment els avanços realitzats en la tecnología del moldeig per ultrasons ha fet que aquesta sigui una tecnología més apropiada per la fabrició de petites sèries. El moldeig per ultrasons permet fondre, moldejar i solidificar la quantitat necessària per fer una peça petita, evitant així una gran pèrdua de material en les zones de colades. Aquesta tesi doctoral és una contribució al coneixement del procés de micro-injecció per ultrasons amb materials d’altres prestacions com el polifenilsulfona PPSU i el polieteretercetona PEEK, establint relacions entre els paràmetres de processat i les propietats mecàniques del producte, establint un aspecte clau en la producció de futures peces

Cardiovascular bioresorbable stents (CBS) were introduced to overcome the limitations of permanent stents. They offer the potential to improve long-term patency rates and provide support just long enough for the artery to heal itself. Ideally, CBS should meet three requirements: 1) CBS degradation should have the minimum toxicity to the body, 2) CBS degradation rate should match the recovery rate of vascular tissue, and 3) CBS should induce rapid endothelialisation. While the first and second requirements have been deeply studied the last requirement had been overlooked. This work taste different sterilization methods on the stents and studies the effects of stents geometry and material, such as Polycaprolactone (PCL) or Polylactide Acid (PLA), over the cell proliferation. Three sterilization methods have been applied such as ethanol 70%, ultraviolet lamp and antibiotic sterilization. All treatments have been performed for different times: 0.5h, 1h, 8h and 16h. Supplemented Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM) with phenol red (pH indicator) and without penicillin/streptomycin has been added after different treatments. Remaining infection is indicated by yellowing of the media and increased of media opacity. With regards to Ethanol treatment, all samples treated below 8 hours show signs of infection, while samples treated during 8 and 16 hours exhibit a complete sterilization. Therefore, subsequent chosen methodology for sterilization has been Ethanol 70% overnight and Ultraviolent Lamp 20 min. To elucidate cell behaviour on stent, sterilized parts has been placed in non-adherent microplates and seeded with a final concentration of 20000 Murine 3T3 Fibroblasts per stent. Cell proliferation has been tested by MTT assay. Results show a strong influence of flow rate, number of cells and material over 3T3 growth (p

La motivación para la realización de este trabajo se origina en dos vertientes: técnica y económica. Por un lado, el objetivo técnico marcado es analizar el comportamiento de resinas fotopoliméricas para la impresión de stents mediante estereolitografía. Este análisis tiene importantes consecuencias para los diseñadores y fabricantes de stents dado que permite conocer las precisiones y posiciones adecuadas en función de las dimensiones del dispositivo médico y del material. Por otro lado, el objetivo económico del trabajo es realizar un análisis de mercado y encontrar un modelo económico de todo el proceso de impresión, así como proporcionar un plan de marketing para el producto. Las ecuaciones matemáticas planteadas permitirán obtener costes concretos de cada paso del proceso hasta conseguir la pieza final. Esta información podrá ser utilizada en un futuro para optimizar la producción. Este trabajo tiene como propósito comparar des del punto de vista experimental y económico la impresión de stents mediante estereolitografía (SLA) frente a la deposición de material fundido (FDM)

The primary objective of this research is to modify the models regularly used to record and monitor the implementation costs of public works projects from the perspective of the promotor, the project directors or the project managers. This is done with a structure similar to the traditional system of meticulously recording project costs to obtain additional trustworthy and accurate information about current and future economic deviations that may occur during project implementation and about the probable liquidation and closing horizon of the project. That is possible if the economic information generated during the project implementation, which current cost control models do not incorporate until its implementation is certified, are incorporated into the structures of existing models for the control and monitoring of implementation costs. The sub-objectives of this research include applying this new technology and the new model to improve permanent control of the amount of economic deviations sustained during project implementation, identify the causes of deviation, graphically and analytically represent the economic behaviour, comply with the deadline for implementing the project and incorporate dashboards into periodical project reports, El principal objectiu d'aquesta investigació és modificar els models que s'utilitzen habitualment per registrar i monitoritzar els costos durant el procés d'execució d'obra des de la perspectiva del promotor públic, de la direcció facultativa o la dels gestors del projecte, a fi que amb una estructura de registre similar i respectuosa amb la informació que s'obté del tradicional sistema de registre de control de costos d'obra, sigui possible obtenir addicionalment informació fiable i veraç sobre les desviacions econòmiques presents i futures que poden esdevenir durant l'execució, així com sobre l'horitzó probable de liquidació i tancament de l'obra, d'acord amb la informació disponible. Això és possible si s’incorpora a les estructures dels models actuals de control i seguiment de costos d'execució, la informació d'índole econòmic que es genera durant el procés de realització de l'obra i que no contemplen els actuals models de control de costos fins al moment concret de l'acreditació de la seva execució a obra. Paral·lelament, aquesta investigació es marca com subobjectius la possibilitat de millorar, mitjançant la proposta d'aquesta nova metodologia i l'aplicació del nou model, el control permanent del volum total de les desviacions econòmiques que suporta l'execució d'obra, la possibilitat d'assignació de causes de desviació, la representació gràfica i analítica del comportament econòmic i de compliment de termini de l'execució d'obra, així com la incorporació de quadres de comandament als informes periòdics d'obra

Incremental Sheet Forming (ISF) technology has been mainly applied on metallic sheets during the last years. ISF is used due to its flexibility, low costs, low batch production, production of complex geometries and customized prodcuts. For this reason ISF seems to be the ideal process for prosthesis production. The main objective of the thesis is to study the ISF technology, considering Single Point Incremental Forming (SPIF) and Two Point Incremental Forming (TPIF) variants, on biocompatible polymers to obtain a real customized cranial implant. The methodology is based on the following steps: a) Experimental work in SPIF to produce basic geometries using non-biocompatible and biocompatible polymers, b) Study of the influence of the process parameters, c) Case study: customized cranial implant. Achieving the objectives established in these stages will permit to improve the knowledge about ISF process in order to successfully manufacture customized implants at a low cost and reduced time-to-market, La tecnologia de deformació incremental de xapa (ISF) s’ha aplicat majoritàriament en metalls durant els últims anys. Aquesta tecnologia es caracteritza per la flexibilitat del procés amb costos baixos, producció en lots petits, obtenció de geometries complexes i personalització del producte, el que fa que un dels camps d’aplicació de la tecnologia sigui la fabricació de pròtesis. L’objectiu principal és el d’estudiar la tecnologia ISF, en les seves variants de Single Point Incremental Forming (SPIF) i Two Point Incremental Forming (TPIF), sobre polímers biocompatibles per obtenir una pròtesi de crani personalitzada. La metodologia es basa en: a) Experimentació en SPIF de geometries bàsiques utilitzant polímers no biocompatibles i biocompatibles, b) Determinació de la influència dels paràmetres de procés, c) Cas d’estudi: pròtesi de crani personalitzada. L’assoliment d’aquestes etapes permetrà obtenir satisfactòriament pròtesis personalitzades de crani amb un baix cost i un temps de fabricació reduït

L’adveniment de la Indústria 4.0 planteja nous reptes al sector industrial del mecanitzat pel que fa al control de la qualitat del producte. Una de les circumstàncies que preocupa tan a clients com a fabricants és l’acabat superficial, ja que aquest determina, en gran part, l’eficàcia amb què la peça interactuarà amb el seu entorn de treball. Tanmateix, la generació de la textura superficial és un qüestió difícil de definir degut a la diversitat de factors que hi prenen partit. Aquest projecte aborda aquesta problemàtica tot perseguint el desenvolupament d’una eina capaç de predir, amb antelació al procés, una de les propietats característiques de la superfície mecanitzada: la rugositat superficial The advent of Industry 4.0 presents new challenges for the machining industry in terms of product quality control. One of the circumstances that of concern to customers as manufacturers is the surface finish, because this largely determines how well the piece will interact with its environment work. However, surface texture generation is a difficult matter to define due to the diversity of factors that play a part. This project addresses this with the development of a predictable tool, with in advance of the process, one of the characteristic properties of the surface machined: surface roughness

Chatter is one of the major problems in today’s milling processes. Theoretical models to calculate stability lobes are used to predict and avoid chatter onset. However, current predictions are not accurate enough and significant deviations between predicted and experimentally observed stability limits have been reported.The causes for these deviations are diverse and can be the result of the sum of multiple effects. According to previous works, main errors in stability prediction are related to lack of knowledge about double period instability (flip lobes) and inappropriate determination of dynamic parameters through standard experimental characterization techniques. This Thesis deals with these two problems that affect accurate chatter prediction, contributing with new knowledge and calculation methods for double period type lobes and developing a new methodology for a more accurate dynamic response identification. Nevertheless, an accurate chatter stability prediction does not necessarily imply an optimum use of the machine to maximize productivity, as it is required in current production environments. For this reason, three novel process stabilization techniques are proposed for those cases in which the designed machining process is subject to chatter vibrations., El chatter és avui en dia un dels principals problemes en els processos de fresat. Per predir i evitar la seva aparició es disposa de models teòrics per al càlcul dels lòbuls d'estabilitat. No obstant això, les prediccions realitzades amb els models d'estabilitat de fresat no són robustes, presentant casos en què les desviacions entre la predicció i la realitat són importants. Les causes d'aquestes desviacions són variades i poden ser degudes a la suma de múltiples efectes. A la vista dels estudis previs realitzats, els principals errors es troben en l'omissió de lòbuls de doble període (lòbuls flip) i errors en la determinació experimental dels paràmetres dinàmics del sistema mitjançant mètodes tradicionals. Aquesta Tesi aborda aquests dos problemes principals en la predicció, aportant nous coneixements sobre el chatter de doble període i desenvolupant una nova metodologia per a un càlcul més precís de la resposta dinàmica del sistema. No obstant això, una predicció precisa de les condicions que donen lloc a un procés de fresat estable no garanteix l'aprofitament òptim de la màquina per maximitzar la productivitat, tal com s'exigeix en l'entorn productiu actual. Per això, es proposen tres noves tècniques per a l'eliminació de chatter en aquells casos en què, el procés de mecanitzat dissenyat estigui sota el perillós influx del chatter.

Skull base neurosurgery means an important challenge due to the difficulty to reach this area without affecting nearby neural and vascular structures and the barrier between the cerebrospinal fluid and the external environment. Traditional surgery is an invasive technique, which consists in drilling a hole in the cranium (craniotomy), being dangerous as it can compromise some important structures. For this reason, endoscopic techniques have emerged. They use a minimally invasive procedure, taking advantage of the natural openings, as the nose and the mouth, to reach the skull base, by drilling a hole in the clivus. The background of this study is Poly(ε-caprolactone) prostheses' design and manufacturing that can be used to close the drilled hole in the clivus, by tissue engineering. In this way, the current project is based on PCL scaffolds' design and manufacturing for three-dimensional fibroblast culture. In the connective-tissue cell family, fibroblasts are the easiest to grow in culture and the most versatile to differentiate into other members of the family. Scaffolds have been designed with different deposition angles (90, 60 and 45°) and different distances between filaments (0.5, 0.7 and 0.9 mm). They have been produced using the RepRap BCN3D+ printer in order to evaluate the optimal parameters for the three-dimensional cell culture. The different designs have been tested in cell culture with the fibroblastic line NIH/3T3. The scaffolds with a deposition angle of 90° are those which have showed the largest cell viability, followed by 60° scaffolds and, finally, by 45° ones. On the other hand, it has been observed a higher number of cells attached to filaments in scaffolds with a distance between filaments of 0.5 mm than in the other ones. No differences have been appreciated between 0.7 and 0.9 mm scaffolds. The obtained results confirm the ease of fibroblasts to grow under any culture condition. In this way, three-dimensional fibroblast culture with PCL scaffolds manufactured with RepRap BCN3D+ printer could be useful to generate constructs that by tissue engineering could close the drilled hole in the clivus, which serves as a door in neurosurgery

Chatter is one of the major problems in today’s milling processes. Theoretical models to calculate stability lobes are used to predict and avoid chatter onset. However, current predictions are not accurate enough and significant deviations between predicted and experimentally observed stability limits have been reported.The causes for these deviations are diverse and can be the result of the sum of multiple effects. According to previous works, main errors in stability prediction are related to lack of knowledge about double period instability (flip lobes) and inappropriate determination of dynamic parameters through standard experimental characterization techniques. This Thesis deals with these two problems that affect accurate chatter prediction, contributing with new knowledge and calculation methods for double period type lobes and developing a new methodology for a more accurate dynamic response identification. Nevertheless, an accurate chatter stability prediction does not necessarily imply an optimum use of the machine to maximize productivity, as it is required in current production environments. For this reason, three novel process stabilization techniques are proposed for those cases in which the designed machining process is subject to chatter vibrations. El chatter és avui en dia un dels principals problemes en els processos de fresat. Per predir i evitar la seva aparició es disposa de models teòrics per al càlcul dels lòbuls d'estabilitat. No obstant això, les prediccions realitzades amb els models d'estabilitat de fresat no són robustes, presentant casos en què les desviacions entre la predicció i la realitat són importants. Les causes d'aquestes desviacions són variades i poden ser degudes a la suma de múltiples efectes. A la vista dels estudis previs realitzats, els principals errors es troben en l'omissió de lòbuls de doble període (lòbuls flip) i errors en la determinació experimental dels paràmetres dinàmics del sistema mitjançant mètodes tradicionals. Aquesta Tesi aborda aquests dos problemes principals en la predicció, aportant nous coneixements sobre el chatter de doble període i desenvolupant una nova metodologia per a un càlcul més precís de la resposta dinàmica del sistema. No obstant això, una predicció precisa de les condicions que donen lloc a un procés de fresat estable no garanteix l'aprofitament òptim de la màquina per maximitzar la productivitat, tal com s'exigeix en l'entorn productiu actual. Per això, es proposen tres noves tècniques per a l'eliminació de chatter en aquells casos en què, el procés de mecanitzat dissenyat estigui sota el perillós influx del chatter.

El present estudi té com a objectiu l'anàlisi i parametrització de dades per a la sinterització làser d'un acer inoxidable mitjançat la tècnica de fabricació additiva Selective Laser Melting. S'utilitzen les instal•lacions del Grup de Recerca en Enginyeria de Producte i Procés de fabricació (GREP) de la Universitat de Girona, les quals han estat dissenyades per a la realització d'experimentacions amb tècniques de fabricació additiva. El punt inicial de l'estudi consisteix en l'elecció de l'acer inoxidable amb el qual es durà a terme l'experimentació. A partir de l'anàlisi de les propietats s'escull l'acer inoxidable AISI 316 per a la realització de l'experimentació. És un acer inoxidable austenític, que entre els quatre grups diferenciats d'inoxidables (martensítics, austenítics, ferrítics i austenoferrítcs) són els que posseeixen unes característiques més òptimes per a la soldadura. Entre els austenítics s'escull el 316 ja que és el que té el punt de fusió més baix

El desarrollo de la sostenibilidad en la edificación ha realizado un gran avance en los últimos diez años, mejoras en la eficiencia energética de los edificios con la incorporación del certificado de eficiencia energética (EPC), el desarrollo del análisis del ciclo de vida de productos y servicios (LCA), la incorporación en el diseño de edificios con espacios más iluminados y saludables para vivir, trabajar y recrearse, junto con la aparición de certificaciones de evaluación de la sostenibilidad de los edificios; constituyen una realidad inspirando innovaciones en cuanto a materiales, productos y procesos. Esta Tesis se centra en el desarrollo de herramientas que ayuden a los técnicos y a la población en general a adoptar criterios de sostenibilidad, mediante la aplicación de una metodología diseñada para la adopción de sistemas constructivos eficientes energéticamente y el cálculo de las emisiones de CO2 en una vivienda unifamiliar, junto con el desarrollo de una herramienta que facilite la elección de una vivienda lo más sostenible posible., The development of sustainability in construction has made a breakthrough in the past decade, improvements in building’s energy efficiency with the appearance of the energy performance certificate (EPC), the development of life-cycle analysis forgoods and services (LCA), the design of buildings with brighter and healthier areas where to live, work and play, along with the emergence of construction sustainability certifications; are a reality inspiring innovations in materials, products and processes. This thesis focuses on the development of tools to help professionals and the general population to embrace sustainability criteria by applying a methodology designed to adopt energy efficient building systems and calculations of CO2 emissions in single family housing, along with the development of a tool that facilitates the choice of a housing as sustainable as possible.

Segons la resolució 510 de les plaques del Mercosur, i les seves modificacions 527 i 553, s'especifica que a Brasil cal que els vehicles incorporin en la seva matrícula diferents elements addicionals més enllà del número de matrícula. Entre aquests elements hi ha la bandera de Brasil, la de l'estat al qual pertanyen i la ciutat. La manera d’incloure’ls serà mitjançant un gravat de termotransferència, donada la necessitat de customitzar cada placa. El procés es realitzaria en el mateix concessionari. L'objectiu del projecte és dissenyar una màquina d'estampació en calent “Hot Stamping” pel gravat de banderes de l’estat, l’escut de la ciutat i el nom de la ciutat en matrícules de vehicles. Ha de ser una màquina total o parcialment manual, que s'accioni amb una energia de fàcil accés, com l’electricitat, tot evitant altres formes d’accionament que porten més complicacions, com per exemple l’aire comprimit

The development of new products with micro-metric characteristics and complex geometries has been a manufacturing trend in different industrial sectors, particularly for electronic, military, biomedical and aerospace industries. Manufacturing technologies such as electro discharge machining (EDM), laser beam machining (LBM), lithography machining (LM), and ultrasonic machining (USM) are commonly processes used to produce small pieces. Nonetheless, there are economical and technological barriers that reduce their feasibility for specific applications. Since CNC cutting machines and tools can achieve high levels of accuracy, micro-milling (milling downscaled process) represents a suitable technological process to manufacture micro-products. This thesis focuses on increasing knowledge about the micro-milling, establishing relationships between the process parameters as well as machining conditions and the key aspects of the final piece such as accuracy, quality surface finishing and geometrical quality, El desarrollo de nuevos productos con características micro-métricas y geometrías complejas ha sido una tendencia en la manufactura en diferentes sectores industriales, particularmente para la industria electrónica, militar, biomédica y aeroespacial. Las tecnologías de producción como la electroerosión (EDM), mecanizado láser (LBM), mecanizado por litografía (LM) y mecanizado por ultrasonido (USM) son procesos comúnmente usados para producir piezas pequeñas. No obstante, existen barreras económicas y tecnológicas que reducen su factibilidad para aplicaciones específicas. Puesto que las máquinas-herramientas de corte CNC pueden lograr altos niveles de precisión; el micro-fresado (proceso escalado del fresado convencional) representa un proceso tecnológico adecuado para la fabricación de micro-productos. Esta tesis se centra en aumentar el conocimiento sobre el micro-fresado, estableciendo relaciones entre los parámetros del proceso, así como las condiciones de mecanizado y los aspectos clave de la pieza final pieza final como por ejemplo, la precisión, el acabado superficial de calidad y la calidad geométrica

El departament de GREP de la UdG disposa d’un sistema de tecnologia additiva, la Fab@home model 1, una impressora 3D o també anomenada de prototipat ràpid. És una màquina de dimensions reduïdes, versàtil i de cost reduït, que a partir d’un model generat a CAD, es capaç de fabricar objectes sòlids tridimensionals mitjançant la superposició de capes horitzontals. Les impressores 3D neixen de la necessitat de realitzar, en un temps relativament curt, proves de geometries complexes, que executades en un procés de manofacturació normal pot ser llarg i d’elevat cost. Gran part de les màquines de característiques similars a la Fab@home, tenen models preparats fabricar / extrudir peces a partir de silicones, aliments o polímers. Ara bé, la conformació per extrusió de plàstic és a partir de polímer verge en forma de fil. El present projecte té l’objectiu de dissenyar un sistema de conformació que permeti manufacturar polímer en forma de gra i s’adapti al funcionament de la Fab@home, amb l’argot corresponent, es tracta d’adaptar la Fab@home al fused deposition modeling (FDM)

Els stents són unes pròtesis endovasculars. L’objectiu del projecte és el disseny i desenvolupament d’un utillatge que permeti la seva fabricació per tall làser. S’utilitzarà el làser del GREP (Grup de Recerca en Enginyeria de Producte, Procés i Producció) de la Universitat de Girona, el qual està instal•lat sobre el capçal d’un centre de mecanitzat convencional

L’objectiu del projecte és estudiar les condicions de tall i paràmetres per fabricar diferents geometries stents i fer testos de compressibilitat d’aquestes per tal de valorar-ne la seva aplicabilitat. El projecte abastarà la realització d’experiments previs per determinar els paràmetres òptims de tall làser, els dissenys alternatius d’stents, els assajos de funcionament de l’stent i l’anàlisi dels resultats per optimitzar la selecció dels paràmetres i geometria de l’stent. El disseny d’experiments estarà determinat per les limitacions tècniques referents a la mecanització i fabricació de les peces, així com també, a les propietats característiques dels materials seleccionats

L’objecte del projecte és el disseny d’una màquina de FDM o impressora 3D de grans dimensions, amb una àrea de treball de 500x500x500mm. A més s’ha intentat aconseguir un funcionament òptim agafant els millors aspectes de diversos models ja existents i unint-los en un sol model i intentant millorar-ne els defectes d’algunes d’elles

Selective laser melting process is an additive manufacturing technique that allows obtaining, from a 3D model, a physical model through a layer-by-layer manufacturing strategy. Several machines are commercially available, known as 3D printers. Recently, technology improvements have allowed the use of metallic materials; however, the amount of materials available is low due to the difficulty to find adequate manufacturing parameters. The thesis proposes a methodology, using an inclined plane, to set the minimum energy density to melt a continuous track, the first step of the melting process. Different process parameters from several commercials machines have been used to evaluate dimensional and mechanical properties. Replicas of traditional products have been fabricated using additive process and they have been compared. Finally, a protocol to use a selective laser melting process to reconstruct a personalized jaw prosthesis has been shown, La fusió selectiva per làser és un procés de fabricació additiva que permet obtenir, d'un disseny en 3D, un model físic de forma ràpida i a través d'una estratègia de fabricació capa a capa. Existeixen diferents màquines comercials anomenades impressores 3D. Actualment, les millores tècniques desenvolupades han permès la utilització de materials metàl·lics, no obstant, la quantitat de materials que es poden utilitzar és baix degut a la dificultat per trobar els paràmetres de fabricació més adequats. La tesis proposa una metodologia, a través d’un pla inclinat, que permet definir la densitat d’energia mínima per fondre un cordó continu, el primer pas del procés de fusió làser. Diferents paràmetres de varies màquina comercials s'han utilitzat per avaluar variables dimensionals i mecàniques. S'han comparat rèpliques fabricades mitjançant processos tradicionals i processos additius. Finalment, s'ha realitzat un protocol per a reconstruir una mandíbula personalitzada utilitzant la fusió selectiva per làser

For the manufacture of gypsum powder applied and checked on its setting, using multiple components. One of the intrinsic components of construction gypsum is the anhydrite, completely dehydrated gypsum, working as inert part. Bayesian networks are one of the tools of industrial management. One of its most important properties is its capacity to self-learning. This research work builds on the improvement of anhydrite calcination process using a rotary kiln direct cooking. The work provide an update as new systems currently used for the manufacture of anhydrite, since in addition to improving process control via control loops more efficient and self-managed, and improvements in levels MES and SCADA provide artificial intelligence elements by applying the above Bayesian networks., En la fabricación de yeso en polvo, aplicable y controlable en su endurecimiento, se utilizan varios componentes. Uno de los componentes intrínseco del yeso para construcción es la anhidrita o yeso totalmente deshidratado que trabaja como parte inerte. Las redes bayesianas, como sistema experto, son una herramienta de gestión industrial. Una de sus propiedades más importantes es su capacidad de autoaprendizaje. Esta investigación se basará en la mejora del proceso de calcinación de anhidrita usando un horno rotativo de cocción directa. El trabajo aportará como novedad una actualización de los sistemas usados actualmente para la fabricación de anhidrita, ya que aparte de mejorar el control del proceso mediante lazos de control más eficientes y autogestionados, así como la introducción de mejoras en los niveles MES y Scada, aportará una modelización del proceso con elementos de inteligencia artificial mediante la aplicación de dichas redes bayesianas.

Nontraditional manufacturing processes (NTM) appeared to answer the growing demands of market productivity. Needs of higher quality products in less time and new demands such as new exotic work materials, innovative geometric designs as well as much smaller dimensions justify laser processes insight. Laser machining is a NTM which presents several unique advantages in material processing that makes it suitable to solve these demands. However, laser machining is a complex process, because the type of laser, the combination of process parameters, the material and the configuration of the process among other variables, could affect the performance of the process. This thesis focuses on increasing knowledge about the laser milling, establishing relationships between the process parameters and the key process aspects (quality, dimensional accuracy and productivity), Els processos de mecanitzat no tradicionals van aparèixer per donar resposta a la creixent demana del mercat productiu. A la necessitat de productes d’alta qualitat en el menor temps possible s’hi afegeixen noves demandes com nous materials exòtics, dissenys amb geometries innovadores així com dimensions molt petites. El mecanitzat làser és un procés no tradicional que presenta un seguit d’avantatges únics que el fan adequat per donar solució a aquestes demandes. Tot i això, el mecanitzat làser és un procés complex. El tipus de làser, la combinació dels paràmetres de procés, el material i la configuració, entre d’altres variables, poden afectar l’execució del procés. Aquesta tesi pretén ampliar el coneixement sobre el fresat làser, establint relacions entre els paràmetres de procés i els aspectes rellevants de procés (qualitat, precisió dimensional i productivitat)

Els objectius del projecte són: - Dissenyar un motllo per fabricar amb una impressora en 3D (RepRap Prusa Mendel) ubicada al taller del GREP. El disseny haurà de ser factible per poder imprimir sobre aquesta màquina. Si hi ha temps per fer-ho, es conformarà aquest motllo a partir del disseny. - Portar a terme l’adaptació de la màquina RepRap per a la futura fabricació del motllo per part del departament. Com que es tracta d’un prototip d’impressora, les prestacions que presenta no fan possible la impressió del motllo degut a que es té un projecte amb durada limitada. Per tant, es tracta d’ajustar la màquina i posar-la a punt per tal que el departament pugui efectuar les impressions a partir dels passos detallats al document. - Preparació d’una metodologia de fabricació del motllo, mitjançant el qual queden descrits els passos a seguir per obtenir el producte final el qual, en aquest cas, serà el motllo per a la pròtesi de tràquea

This research work proposes a novel automated and integrated system for the production and in vitro culture of scaffolds, called BioCell Printing. The main goal of the present research work, besides the development of the device, was indeed the validation of the system. To assess the system, 3D PCL scaffolds with different pore sizes and geometries were produced and analyzed. The results revealed that process parameters do not induce significant chemical and physical changes on the polymeric material. On the other hand, the variation of scaffold’s internal topology has a strong impact in terms of the mechanical and biological behavior of produced constructs. Based on these results, bioactive composite scaffolds were prepared using PCL in combination with Hydroxiapatite for bone regeneration. The obtained results highlight the effect of particle size both on the mechanical properties of the scaffolds as well on the adhesion, proliferation and differentiation of human mesenchymal stem cells, En esta investigación se propone el desarrollo de un nuevo sistema automatizado e integrado de producción y cultivo celular in vitro de andamios, denominado Biocell Printing. Además del diseño de este sistema, constituye un objetivo central de este trabajo validar el sistema de fabricación. Así, fueron producidos andamios 3D en PCL con diferentes dimensiones y geometrías de poros. El análisis realizado a las estructuras nos permitió comprobar que, aunque los parámetros de procesamiento utilizados no induzcan cambios significativos en las propiedades químicas y físicas del polímero, lo cierto es que la variación de la topología interna de los andamios tiene una influencia decisiva en el comportamiento biomecánico de las estructuras producidas. Con base en estos resultados, fueron producidos andamios bioactivos de PCL y HA para la regeneración ósea. Los resultados nos han permitido observar el efecto de la granulometría en el comportamiento mecánico del andamio, así como en el proceso de adhesión, proliferación y diferenciación de las células hMSC

This doctoral thesis explores HR management through systems of production incentives in the construction sector which has been instrumental to the Spanish economy. The transformation of a time-based payment system to a performance or production-based payment system is difficult if you consider the complexity of the calculation and the environment in which prices are negotiated. In any case, before agreeing to a piece-rate determined price it is imperative that the person responsible for negotiating on behalf of the company knows the relationship of this piece rate compared to expected labour costs as an objective in the opening plans. The main objective of this thesis is to propose an algorithm in flowchart form that facilitates —from the data found in the costs study— knowledge about the price range within which the economic incentive for piece-rate compensation for any work should be established by applying a few simple conversion coefficients proposed by the model itself, Aquesta tesi doctoral es centra en la gestió dels recursos humans a través dels sistemes d'incentius a la producció. La transformació d'un sistema de pagament per temps a un sistema de pagament per rendiment o per producció no és senzill si es té en compte la complexitat del càlcul i l'entorn en el qual es pacten els preus. És imprescindible que abans d'acordar un determinat preu fet, el responsable de la negociació, conegui la relació d'aquest preu respecte els costos de mà d'obra que té previstos com a objectiu en el pressupost de producció. El principal objectiu d'aquesta tesi és proposar un algoritme que faciliti —a partir de les dades contingudes en l'estudi de costos—, conèixer l'interval de preus dins del qual s'hauria d'establir l'incentiu econòmic de remuneració a preu fet d'un treball qualsevol, mitjançant l'aplicació d'uns simples coeficients de conversió que proposa el propi model

This PHD is about design as a tool of interaction based in information systems, allowing not only to understand the relationship of design with the user, as also, based on User Centered Design, to create a methodology that solves real problems derived from its personal needs. In the case study, the work was based on People with Special Needs, which by their limitations spend much of their day sitting and consequently end up suffering from pressure ulcers. From the research methodology resulted an approach that in a first stage relates psychophysical data acquisition and processing derived from information systems, in an approximation to semiotics. In a second stage an application has been developed in LabView for the integration and processing of data relating to acquisition of user data and data regarding the characteristics of materials and prototyping processes. The result is a file that can be interpreted by CAD systems. The third and final phase, based on the interpretation of the data in the CAD system, allows exporting the information to a CAM system and consequently the production of a customized product through rapid manufacturing technology. The work developed resulted in an integrated system called "Core System" divided by modules that allows management of all information in real time regardless of the inputs of each of its sub-modules, allowing each of these changes to be reflected in the final result. The application is the result of research work that relates the different multidisciplinary areas, building, based on correlations and data validation by specialized technicians, information processing models., Este trabajo aborda el papel como herramienta de interacción basada en los sistemas de información permitiendo no sólo entender mejor la relación del diseño con el usuario y, basándose en el Diseño Centrado en el Usuario, crear una metodología que solucionase problemas reales resultado de una necesidad personal. En el caso de estudio el trabajo se basó en personas con necesidades especiales, que por sus limitaciones pasan gran parte del día sentados, y por eso con el tiempo sufren de úlceras por presión. De la metodología de investigación resultó un enfoque que en una primera etapa relaciona la adquisición y procesamiento de datos psicofísicos en una aproximación a la semiótica partiendo de sistemas de información.

This document presents a methodology that (using tunable finite element models) allow validating during the development phase of the project, the behavior that equipment and mechanical systems will have once they are installed in microgravity. To achieve this purpose, a general methodology is developed initially. It can be applied to any space system or equipment necessary to know the behavior of any engineering parameter in case this parameter is affected by the particular space conditions. Later, the general methodology in applied over the VIF System. Thus, a concrete methodology for a mechanical system (VIF System) is developed in order to analyze a set of mechanical parameters that allow predicting on ground the mechanical behavior of this system once it is in microgravity. Once defined the mechanical parameters that are required to be analyzed and characterized form the VIF System (forces, moments, velocities, accelerations, etc), then the test phase started. In this phase, test equipment is developed and the VIF System is installed on. The VIF System is externally excited and it is acquired the VIF System behavior, for different levels of excitement, using the appropriate sensors (accelerometers, strain gauges, position sensors, etc). In this way, it is obtained the characterization of VIF System on ground. Once the VIF system has been already characterized on ground, a finite element model (FEM) of the VIF System is performed. This model is properly characterized to achieve the same behavior that the VIF System showed during previous tests. Finally, the FEM model is modified applying a zero gravity condition. This allows getting the VIF System behavior under these particular microgravity conditions., El present treball planteja una metodologia que, basant-se fonamentalment en models d’elements finits caracteritzables, permet analitzar, a la fase de desenvolupament del projecte, el comportament que equips i sistemes mecànics tindran un cop es trobin instal•lats en condicions de microgravetat. Per aconseguir aquest propòsit, inicialment es desenvolupa una metodologia general que permet ser aplicada a qualsevol equip o sistema espacial on sigui necessari conèixer el comportament de qualsevol paràmetre d’enginyeria que es trobi afectat per les particulars condicions de l’espai. Posteriorment, la teoria general es particularitza pel cas concret d’un sistema mecànic, el Sistema VIF, plantejant així una metodologia particular que permet predir a terra el comportament que tindran un seguit de paràmetres mecànics quan el Sistema VIF es trobi en condicions de microgravetat. Un cop definits els paràmetres mecànics que es volen analitzar i caracteritzar del Sistema VIF (forces, moments, velocitats, acceleracions, etc), s’inicia la fase de test. En aquesta fase es desenvolupa un equip de test on s’hi instal•la el Sistema VIF. L’excitació externa que s’efectua sobre el Sistema VIF permet recollir, usant els sensors adients (acceleròmetres, galgues extensomètriques, sensors de posició, etc), el comportament del Sistema VIF per diferents nivells d’excitació. D’aquesta manera, s’obté la caracterització del Sistema VIF a terra. Una vegada es disposa del Sistema VIF ja caracteritzat a terra, cal realitzat un model d’elements finits (FEM) del Sistema VIF. Aquest model es caracteritza adequadament per tal que assoleixi el mateix comportament que mostrava el Sistema VIF durant la fase de tests. Finalment, s’aplica sobre el model FEM la condició d’ingravidesa imposant un valor de gravetat nul•la. D’aquesta manera, s’obté el comportament del Sistema VIF en aquestes particulars condicions de microgravetat que proporciona l’espai.

Els processos de mecanitzat amb arrencament de ferritja consisteixen en arrencar contínuament petits fragments de material de la peça a la que es vol donar forma mitjançant les eines de tall. En treballar amb metalls, aquestes forces de tall són importants, i provoquen el desgast de les eines així com un escalfament important de l’eina i la peça. Per aquest motiu s’introdueixen els olis de tall, amb les principals funcions de refrigerar i lubricar. Tradicionalment, aquests olis de tall s’han subministrat a raig, quedant la zona de treball inundada. Els últims anys, degut a les millores tecnològiques i per intentar estalviar amb olis de tall, s’ha ideat un nou sistema anomenat mínima quantitat de lubricant, el qual subministra petites gotes d’oli, no soluble en aigua, dins un flux d’aire a pressió. Aquest sistema, a més, s’injecta prop de la zona de treball, on és estricament necessari. Aquest sistema redueix considerablement el consum d’oli de tall, i a més, augmenta l’eficiència de la lubricació. A part, elimina els posteriors tractaments per reciclar l’oli de tall un cop perd les seves propietats. Per aquest motiu, es pretén estudiar la utilització d’un mètode semblant al de la mínima quantitat de lubricant, subministrant el mateix oli de tall que s’utilitza convencionalment però polvoritzar per tal de convertir-lo en un aerosol

La selección de centros de mecanizado de alta velocidad es un proceso complejo que requiere de mucha experiencia, puesto que en él intervienen un gran número de variables, tanto tecnológicas como económicas. Existen metodologías orientadas a seleccionar el centro de mecanizado óptimo, considerando únicamente una de estas dos tipologías de variables, sin embargo, esta tesis propone una metodología que contempla ambos tipos. Para ello se identifican las variables que tienen mayor influencia sobre los resultados del proceso de mecanizado, tanto desde un punto de vista de calidad de las piezas fabricadas como de la economía de la fabricación, y se propone un modelo de selección basado en los resultados de un trabajo experimental realizado sobre piezas de aluminio. Dicho modelo se implementa mediante redes neurales, cuyo entrenamiento se realiza en base a los resultados del trabajo experimental mencionado.

La millora de la productivitat i la qualitat són indubtablement dues de les principals exigències del sector productiu modern i factors clau per la competitivitat i la supervivència. Dins aquest sector,la fabricació per arrancada de material juga encara avui en dia un paper protagonista tot i l'aparició de noves tècniques de conformat per addició.Indústries com l'aeronàutica, l'automobilística,la del motlle o l'energètica, depenen en bona part de les prestacions de les màquines-eina. Aquesta Tesi aborda dos aspectes rellevants quan es tracta de millorar de la productivitat i la qualitat del sector productiu: el problema del fimbrament, més conegut per la denominació anglosaxona chatter,i la monitorització de la rugositat superficial en el mecanitzat a alta velocitat., Productivity and quality improvement are undoubtedly two of the main demands of themodern manufacturing sector and key factors for competitiveness and survival. Within this sector, material removal processes play, still nowadays, a principal role despite the emergence of additive manufacturing techniques. Industries such as aerospace, automotive, molds and dies or energy largely depend on machine tools performance for improved productivity and quality. This Thesis is focused on two important aspects when it comes to improving productivity and quality of the manufacturing sector: chatter problem, and surface roughness monitoring in high speed milling.

Aquest projecte consisteix en implementar l’aplicació PAPOM (Programa Assistit a la Planificació de procés i producció en Operacions de Mecanitzat) en una PIME. Aquest programa l’ha desenvolupat el grup de recerca de la UdG GREP i té com a principal objectiu ajudar a gestionar la planificació de processos de mecanitzat. La filosofia del programa és la de donar una solució personalitzada a cada PIME facilitant el desenvolupament d’aquesta. En aquest sentit, és on aquest treball pren una gran importància ja que s’ha treballat conjuntament amb una empresa del sector, Mecanitzats Privat, S.L., per tal d’ajustar el programa a la realitat, i determinar quins són els camps i paràmetres susceptibles de ser adaptats a cada empresa. Amb aquesta finalitat s’han determinat quins mòduls poden modificar-se sense afectar al funcionament intern del software, per tal de fer l’ús del programa més pràctic i àgil per a cada taller en concret. En aquest punt s’ha personalitzat el programa per a Mecanitzats Privat, S.L. i s’han marcat unes línies futures de treball per seguir fent el programa més adaptable, fent-ne de la personalització filosofia i valor del programa. A més a més, en aquesta relació entre el departament i l’empresa, a nivell de comercial i client s’han elaborat unes fitxes d’instal•lació. Aquestes pretenen ser una eina que ajudi a la presentació del PAPOM a les empreses a fi d’agilitzar el procés d’obtenció d’informació d’un petit sector de l’empresa per tal de realitzar una demostració ajustada a cada taller

Aquesta tesi tracta el problema del posicionament de robots mòbils quan, en el decurs del moviment, es realitzen mesures angulars relatives al robot de l'orientació de la recta entre un dels seus punts i punts de l'entorn de posició coneguda. Es considera que les mesures angulars són fetes per un sensor làser giratori que detecta diferents reflectors catadiòptrics fixos.La contribució principal és el desenvolupament d'un algorisme dinàmic, basat en un filtre de Kalman estès (EKF), que estima a cada instant de temps l'estat format pels angles associats als reflectors. La simulació hodomètrica dels angles entre mesures directes del sensor làser garanteix l'ús consistent i continuat dels mètodes de triangulació per a determinar la posició i l'orientació del robot.Inclou simulacions informàtiques i experiments per a validar la precisió del mètode de posicionament proposat. En l'experimentació s'utilitza un robot mòbil omnidireccional amb tres rodes de lliscament direccional de corrons esfèrics., This thesis focuses on mobile robot positioning methods based on angular measurements, relative to the robot frame and made during its motion, of the orientation of the straight lines between one of its points and known artificial landmarks. The angular measurements are assumed to be done by a rotating laser scanner that detects different catadioptric landmarks on the workspace.Its main contribution is the development of a dynamic algorithm based on an extended Kalman filter (EKF) that estimates at any time the state-vector of the landmark relative angles. The odometric simulation of landmark angles between actual measurements guarantees the consistent and continuous use of the triangulation methods to determine the robot position and orientation.It includes computer simulations and experiments in order to validate the accuracy of the proposed positioning method. In the experiments, an omnidirectional mobile robot with three directionally sliding wheels made of spherical rollers has been used.

En el proceso de diseño se toman decisiones que pueden afectar a la fabricabilidad del producto. Cuando el diseñador es experto, considera las limitaciones, las propiedades y el coste de fabricación en la fase de materialización o de detalle. El problema surge cuando el diseñador no es experto o cuando no hay suficiente información y conocimiento de fabricación disponible. Tomando como referencia la teoría de Diseño Axiomático y las técnicas de DFM, se propone una metodología para identificar, definir y formalizar la información de fabricación que debería estar disponible en el diseño para diseñar para fabricar (DFM). También se propone un prototipo de modelo de información para desarrollar una futura herramienta informática que facilitaría la aplicación de esta metodología y que permitiría guiar al diseñador durante el diseño. La metodología ha sido aplicada a una biela de un motor de combustión interna alternativo (MCIA), y a los procesos que se están usando actualmente para fabricarla: forja en matriz cerrada y forja de polvo de metal., Experience and knowledge of the designer are key elements during the design process. In the embodiment and detailed design phases is when the expert designers take into account the manufacturing process constraints, capabilities and costs. A problem arises when the designer is inexpert or when not enough manufacturing information and knowledge is available. This work presents a methodology, based on the Axiomatic Design Theory and on DFM techniques, to determine the explicit manufacturing process knowledge that the designer should have to design for manufacturing. This methodology has been the basis to develop the model information approach. This model is the first step to develop software to assist in the methodology application and to guide the designer during the design process. The methodology has been applied to a particular component (connecting rod). The manufacturing processes considered are forging and powder metallurgy, which are the main processes currently used in the manufacturing of connecting rods.

El projecte s’emmarca en el sector de la planificació de la producció especialitzada en processos de mecanització per assistir a la presa de decisions a les PIMES del sector. S’integra en el desenvolupament del programa PAPOM (Programa Assistit a la Planificació de Procés i producció en Operacions de Mecanitzat) desenvolupat pel grup de recerca GREP (Grup de Recerca en Enginyeria de Procés, Producte i Producció), centrant-se en l’estudi del càlcul dels temps de tall

L’objecte del projecte és crear una interfície capaç d’obtenir paràmetres dels processos d’escairat i ranurat, tals com l’avanç, la profunditat de passada i el número de passades en funció de la rugositat superficial i tenint en compte tant els diferents factors i restriccions entrats per l’usuari com els que van ser estudiats, al seu moment, pels autors G. Halvei i R.D. Weill. L’aplicació informàtica formarà part d’un programa de dimensions majors que oferirà el càlcul de totes les operacions d’arrencada de ferritja

Modelo de predicción de la geometría final de una pieza de chapa, radio y ángulo de doblado final, producida mediante un proceso de doblado al aire., Prediction model of final geometry of sheet metal part, radius and final bending angle, manufactured by air free -V bending process.

El aumento de la competencia en el área de la fabricación moderna ha propiciado una mayor preocupación por la reducción de los costes, por el aumento de la calidad del producto y por la reducción progresiva del tiempo entre el concepto y la producción. Estas exigencias, vinculadas a la complejidad creciente de los requerimientos funcionales de los productos y los sistemas productivos, han contribuido de manera sustancial en los últimos años, a un mayor interés en el estudio de las dimensiones y las tolerancias asistidas por ordenador. La revisión bibliográfica muestra que existen muy pocos estudios donde se relacione en el ámbito del diseño conceptual, la acotación funcional y la modelación del ensamble, orientado al análisis y/o síntesis de tolerancias.Motivado por estos aspectos, en esta tesis se plantea el desarrollo de un modelo orientado a los sistemas CAD, que permita una caracterización y representación de los requerimientos funcionales y las tolerancias en la etapa de especificación del proceso de diseño; y el desarrollo de un método para la modelación del ensamble que posibilite un análisis primario de las cadenas de cotas en el diseño conceptual. De esta forma se contribuye a que la toma de decisiones vinculadas a las tolerancias se encuentre en las etapas primarias del proceso de diseño.Para satisfacer esta necesidad, se caracterizó a los requerimientos funcionales y las tolerancias en la etapa de especificación del proceso de diseño, a través de una estructura funcional en tres dimensiones que permite capturar la intención del diseñador. Esta estructura permite clasificar los diferentes requerimientos y estudiarlos de una manera sistemática, utilizando el análisis de la jerarquía, la descomposición y el chequeo de las dependencias funcionales. Para lograr una adecuada representación de los requerimientos funcionales y las tolerancias, se propone un conjunto de matrices que permiten la captura de la intención del diseñador. Para vincular de forma coherente a los requerimientos funcionales expresados en la estructura funcional y la modelación del ensamble mecánico en el diseño conceptual, se creó un método gráfico denominado "método de la burbuja" que permite realizar el análisis primario de las cadenas de cotas en el diseño conceptual. Este método se define a través de un conjunto de símbolos que soporta el lenguaje gráfico, cuyo funcionamiento está impuesto por una serie de reglas y secuencias que garantizan una adecuada representación del modelo, siguiendo una lógica algorítmica. Se desarrollaron varios casos con el objetivo de obtener la validación del modelo propuesto.En la investigación, el estudio de los requerimientos funcionales está restringido hacia aquellos requerimientos relacionados directamente con la forma geométrica y dimensional del producto. Dentro de la acotación funcional, la investigación se inscribe en la síntesis de cotas -distribución de cotas., The competition increasing in the area of modern production has promoted a bigger concern for the costs reduction, quality increasing of the product and the time progressive reduction between the concept and production. These demands, linked to the growing complexity of the product functional requirements and productive systems, they have contributed in a substantial way in the last years to a bigger interest in the study of the computer-aided dimensions and tolerances. The bibliographical revision shows that very few studies exist which relates, in the environment of the conceptual design, the functional dimensioning and the assemblies modelling guided to the analysis and/or tolerances synthesis.Motivated by these aspects, this thesis show the model development guided to the CAD systems, that allows a characterization and representation of the functional requirements and the tolerances in the specification stage of design process. And the development of an assembly modelling method, which facilitates a primary analysis of the chains of tolerances in the conceptual design. This method contributed to make the tolerances linked decisions in the primary stages of design process.To satisfy this necessity, it was characterized the functional requirements and the tolerances in the specification stage of design process, through the three-dimensional functional structure which allows to capture the designer's intention. This structure allows to classify the different requirements and to study them in a systematic manner, using the hierarchy analysis, decomposition and control of functional dependences. To achieve an appropriate representation of functional requirements and tolerances, it has developed a one matrices group for the capture of the designer's intention.To link in a coherent manner, the functional requirements of the functional structure and the mechanical assemblies modelling in the conceptual design, it has developed a graphical method named "bubble method" that allows to carry out the tolerances chains primary analysis in the conceptual design. This method is defined through the group of symbols that supports the graphical language such operation is imposed by a series of rules and sequences that guarantee an appropriate representation of the model, following a logical algorithm. Several cases were developed to obtain the validation of proposed model.The study of functional requirements developed in this investigation is restricted to those directly related to the geometrical and dimensional product form. Within the functional tolerances, the investigation belongs to the tolerance synthesis (tolerance distribution) field.

Aquest treball de tesis doctoral tracta de la Optimització de la fase d'engreix. L'objectiu és determinar les condicions d'enviament a sacrifici d'un lot d'animals des d'un punt de vista operatiu. En primer lloc es fa una anàlisi de la cadena de producció de carn porcina, resaltant-ne els canvis del sector que han influit en la fase d'engreixament. La conclusió d'aquesta anàlisi és el plantejament d'un model per prendre decisions degut al canvi de paradigma que s'evidencia: els productors de porcs en la fase d'engreix cal que orientin la gestió del paràmetres operatius i els productes finals a les exigències i gustos dels seus clients. Seguidament, es presenta el sistema d'ajut a la decisió basat en un model biològic que explica l'evolució de les variables productives (pes i consum de pinso). A més també prediu les variables associades a característiques de la canal, com són el percentatge de magre, la proporció de peces, el rendiment i el greix intramuscular. El sistema té en compte tres mercats de carn porcina alternatius: 1) basat en pes viu, 2) basat en mèrits de la canal (percentatge de magre) y 3) basat en el valor de les peces nobles resultants de l'especejament de l'animal. L'objetiu del sistema és determinar la millor estratègia d'enviament per a cadascun dels genotips que s'han estudiat (alternatives de producció) depenent del mercat on seran enviats els animals. A més, també ha estat estudiat l'efecte de la variabilitat biològica dels animals dins del lot sobre els valors econòmics. També s'ha considerat l'opció d'enviar els animals en diverses etapes per tal d'homogeneitzar el pes dels animals enviats. Aquest problema ha estat estudiat seguint l'enfocament de programació dinàmica. En els darrers capítols es presenten quatre aplicacions del model que s'han desenvolupat al llarg del treball. En un futur els mercats de carn porcina tindran la tendència a ser més definits, per tant la producció en la fase d'engreixament porcí hauria d'integrar i tenir en compte les demandes i les exigències del consumidor., This PhD Thesis is related to optimisation of pig fattening phase under an operative point of view. Firstly it has been an analysis of the Pork Chain in order to establish a framework. The objective is to highlight the changes in the sector which have influenced on fattening phase. The result was the necessity of satisfying the consumer demands. In the following chapters a Decision Support was developed based on the consumers requirements. Based on a biological model, a managerial model has been developed to analyse the fattening phase. The decision support system takes into account three alternative pig meat markets: Live body weight pricing, carcass merit pricing, and components or cuts pricing system. Apart from the alternatives markets, its objective is to determine the best marketing strategy for each different genotypes (production alternatives) depending on the market where they will be sent. In addition, the effect of animal variability on economic figures has been studied. Also it has been considered the option of marketing the animals in different stages in order to homogenise the weight of animal sent. This problem has been treated under dynamic programming framework. In near future pig meat markets are going to be more defined, therefore the fattening phase of pork production must take consumer demands into account.