Recuperación robotizada por método WAAM de piezas metálicas de geometría libre

Abstract

El presente trabajo explora el uso conjunto de tecnología de escaneo 3D y manufactura aditiva mediante soldadura, junto con la utilización de un brazo robótico para la reparación de piezas metálicas dañadas. Se realizan tareas paralelas de aseguramiento, con el diseño y construcción de una celda robótica para la realización de actividades de reparación automatizada, donde se levanta una zona segura de 15 m2 que abarca el brazo robótico KUKA KR 6-2, una superficie para realizar la reparación y espacio para equipos accesorios. Se crean módulos para resolver tanto el proceso de obtención de la pieza escaneada, como del procedimiento de soldadura. Se presenta un módulo generador de movimiento para el proceso de escaneo, facilitando la adquisición fluida de la nube de puntos o de la malla asociada a la pieza con daño, sin embargo, este trabajo no involucra la identificación automática del daño, por lo que se trabaja con mallas o nubes de puntos mayormente conocidas. Teniendo la pieza digitalizada, se procesa para obtener capas individuales y se calcula la estrategia de relleno, correspondiente a uno multi-capa con patrón lineal sobre una curva paramétrica en 3D. El modelo, dentro del mismo módulo generador, es transformado a las coordenadas del brazo robótico para tener el mismo sistema de referencia. Teniendo las coordenadas conocidas, se calculan los caminos para el relleno. La generación de trayectorias de soldadura se basa en un espacio de tarea de 4 grados de libertad para el brazo robótico, que exhibe versatilidad y produce trayectorias suaves independientemente de la calidad de la malla o nube de puntos inicial y de su geometría. Las trayectorias y acciones de la antorcha se traducen en archivos para brazos robóticos KUKA, creado para la aplicación. Se analizan las variables de soldadura, limitadas al control de voltaje, velocidad de alambre y velocidad de avance. Posteriormente, se analiza la influencia de los parámetros y la geometría en el proceso de soldadura. Gracias al desarrollo de este método, se realizó el relleno efectivo sobre una pieza con daño superficial mediante la aplicación de capas de soldadura. El trabajo demuestra ser beneficioso para la aplicación de reparación de piezas metálicas, con versatilidad suficiente para ser pensado como aplicación comercial.