proyecto
Desarrollo de Modelo Predictivo para Optimizar el Proceso de Fabricación y Diseño de Monedas y Medallas por Medio de Simulación Computacional
Registro en:
16COTE-60163
2016-60163-INNOVA_PRODUCCION
Autor
Patricio Vielma Vergara
Casa de Moneda de Chile S. A.
Institución
Resumen
Este Proyecto Tiene como Objetivo Principal Desarrollar un Algoritmo de Simulación Computacional de Acuñación que Entregue Información con Base Científica para Guiar y Recomendar el Diseño del Estampado Y/o las Decisiones de Modificación a Éste. Así se Propone Insertar el Análisis Numérico como una Herramienta Metódica y Científica en la Línea de Producción del Beneficiario con el Fin de Mejorar la Etapa de Planificación del Grabado a Estampar la cual Actualmente es Realizada en Base a la Experiencia de la Empresa y un Sistema de Prueba/error y Transformarla a un Proceso de Diseño en el cual se Conozca de Manera Detallada el Proceso Físico que Ocurre y las Consecuencias de Cada Diseño y sus Modificaciones en los Resultados del Proceso Antes de Iniciar la Producción. De Esta Manera a Partir de la Simulación de la Acuñación de un Determinado Diseño se Pretende Entender de Manera Detallada el Proceso Físico que Ocurre durante el Estampado que de Otra Manera No se Podría Conocer con Tal Detalle y Entregar la Información Fundamental para Decidir Si un Diseño es Óptimo o No. Los Objetivos Específicos del Proyecto se Enfocan en que el Algoritmo Generado Sea Capaz de Entregar los Siguientes Resultados del Proceso de Acuñación:?forma Final de la Moneda Estampada?fuerza Necesaria para Acuñar?desgaste de los Cuñosteniendo Esa Información Será Posible Decidir Si el Diseño es Óptimo o Requiere una Modificación Antes de Iniciar la Fabricación por Supuesto sin Dejar de Cumplir el Propósito Artístico del Grabado Generando Así Soluciones Previas al Inicio de la Producción y Aumentando la Eficiencia del Proceso. Para Llegar a una Solución Capaz de Predecir Estos Resultados los Objetivos Específicos Son:?desarrollar el Algoritmo de Cómputo?optimizar el Algoritmo de Cómputo a lo Largo del Proyecto Buscando Reducir los Tiempos de Simulación?identificar y Desarrollar Metodologías para Medir las Propiedades Físicas Necesarias para Simular el Proceso de Manera Precisa (propiedades Mecánicas Propiedades de Desgaste Etc. )?identificar Metodologías para Incorporar la Geometría del Problema a la Simulación?incorporar a la Simulación un Modelo Analítico que Permita Predecir el Desgaste que Experimentan los Cuños?contrastar los Resultados de la Simulación con Experimentos Controlados y Validar el Algoritmo. La Fabricación de Monedas es una de las Más Antiguas Técnicas de Trabajo sobre Metal por la Gran Importancia que Tienen como Medio de Intercambio desde al Menos la Época Greco-romana. El Modo de Elaboración de las Mismas ha Ido Evolucionando de Forma Coherente al Desarrollo de la Técnica y Junto a la Necesidad de Masificación y de Dotar de Características que Tornen Más Difíciles su Falsificación. En la Actualidad Uno de los Procesos Productivos Más Utilizados para la Fabricación de Monedas es por Medio de Estampado o Acuñación que Consiste Principalmente en Dos Cuños Anverso y Reverso Cada Uno con un Diseño Específico Según el Requerimiento del Arte a Estampar. Éstos se Sitúan al Interior de una Prensa Altamente Especializada que Genera un Movimiento Vertical de los Cuños a Alta Velocidad Impactando una Medalla Metálica Conocida como Cospel Generando Altísimas Presiones sobre el Metal y Así el Cuño Deforma de Forma Plástica al Cospel Tomando Éste Último la Forma Complementaria al Cuño. En General la Industria Mundial de Casas de Moneda es Altamente Especializada en la Tecnología de las Máquinas de Estampado y de Fabricación de los Cuños. Estas Máquinas se Fabrican en Muy Pocos Países (alemania Canadá Eeuu e Inglaterra) Dado lo Intensivo en Tecnología para su Desarrollo y lo Acotado del Mercado ya que Incluso No Todos los Países Cuentan con su Propia Casa de Moneda por lo cual Casa de Moneda de Chile Exporta a Varios Otros Países el Estampado de sus Monedas Locales. Por lo que la Producción de Monedas en Cuanto a la Configuración Gruesa de la Línea de Producción es un Aspecto Cubierto de Manera Satisfactoria por la Oferta de Esos Fabricantes. Este Conocimiento Detallado de las Máquinas de Acuñación Contrasta de Manera Considerable con la Falta de Conocimiento Acabado y Cuantitativo del Proceso Físico que Ocurre durante el Estampado es Decir de la Interacción Íntima entre el Cuño y el Cospel durante la Acuñación. Esta Falta se Debe al Reducido Tamaño y Complejidad Tridimensional de los Grabados que se Desean Estampar. Por lo Tanto las Mejoras que se Incorporan en Respuesta a los Defectos o Problemas que Aparecen una Vez Iniciada la Producción de Cierto Diseño se Hacen en Base a la Experiencia Histórica Más que a un Proceso Metódico y Científico lo cual es Transversal a la Mayoría de las Casas de Moneda Aspecto que se Puede Corroborar en el bajo Número de Artículos Científicos que se Encuentran sobre la Materia. . La Casa de Moneda de Chile No Está Ajena a Esta Problemática Porque Aunque se Encuentra en un Constante Plan de Mejora Continua con una Alta Calidad de sus Productos el Problema Sigue Presente y se Refleja en que la Etapa de Diseño de un Grabado se Realiza Basado en la Experiencia de la Empresa lo que Conlleva al Riesgo de Aprobar un Diseño Antes de Conocer Si es Óptimo y Luego en Caso de Tener Problemas en la Línea de Producción como Monedas Resultantes Distintas al Diseño o Desgaste Excesivo de Cuño las Correcciones se Proponen bajo un Sistema de Prueba y Error. Esto Generó la Necesidad para Casa de Moneda de Chile de Realizar una Aproximación Distinta al Problema con el Objetivo de Comprender de Manera Analítica la Interacción entre el Cuño y el Cospel. Por ello se Invitó a Labsim-uc (laboratorio de Simulaciones Mecánicas) a Realizar un Experimento Piloto cuyo Propósito Fue Hacer un Primer Acercamiento al Problema mediante el Modelamiento Computacional y Validar Si Era Factible Simular el Proceso de Acuñación. El Éxito Logrado en Ese Experimento Computacional Piloto en que se Demostró que el Problema de Estampado Puede Ser Simulado Llevó a Casa de Moneda a Querer Escalar Esta Investigación y Desarrollo para que la Simulación Computacional Alcance un Nivel de Mayor Complejidad y Sea Más Representativo Necesario para que Sea de Uso Práctico en la Línea Productiva. El Potencial Impacto que Tiene Esta Línea de Investigación Innovación y Desarrollo en Casa de Moneda de Chile No Sólo se Relaciona con una Disminución de los Costos Asociados a la Producción Sino que en Caso de Desarrollarse También Abre Espacio para una Nueva Línea de Producto/servicio que Casa de Moneda de Chile Pueda Ofrecer a Bancos Centrales en el Mundo y que Consista en Someter sus Diseños a un Proceso de Evaluación Computacional (de Menor Costo que un Proceso Experimental) Antes de Iniciar la Producción y Ofrecer a los Clientes el Valor de Optimizar el Diseño Propuesto Retroalimentando con Información Cuantitativa Obtenida a Partir de la Simulación Computacional. Corporación de Fomento de la Producción