Desplazarse hacia arriba
Inicio de sesión
  • CRM
  • CRM
  • CRM
CRM > Castellano > Technology Transfer > 2014 Industrial Doctoral Projects
2014 Industrial Doctoral Projects
PLA DE DOCTORATS INDUSTRIALS DE LA GENERALITAT DE CATALUNYA
 
http://doctoratsindustrials.gencat.cat/ca/calendari es troba tota la informació en relació a l’edició 2014 del Pla de Doctorats Industrials.
En el marc d’aquest programa, el CRM presenta dues propostes de doctorat industrial que seran incloses a la convocatòria  2014 de l’AGAUR, que es detallen a continuació.
 
Per a detalls relacionats amb els projectes o amb característiques de la convocatòria, es convida a  les persones potencialment interessades en qualsevol dels dos projectes que es posin en contacte amb el director del CRM, Joaquim Bruna, mitjançant la bústia doctoratindustrial@crm.cat

Projecte 1.   “Modelització i simulació del procés industrial de fabricació de flascons”
 
La fabricació de flascons de vidre per a perfumeria utilitza el procediment conegut com a “blow and blow process” amb un doble motllo: l’exterior, que correspon a la forma final S encarregada  pel client, i un motlle interior o presó P, que en principi és una versió a escala més petita i deformada de S, però que manté la forma de S en la part de l’obertura i el seu coll. En una primera fase, el vidre líquid arriba mitjançant una “gota cilíndrica o el·lipsoidal” a la presó P, que està en posició invertida, on hi tenen lloc dues “bufades” o injeccions d’aire a pressió. La primera comprimeix el vidre cap al fons, formant-se ja l’obertura i el coll del flascó, que serà el definitiu, i la segona bufada (un cop la presó ha estat segellada per dalt) encasta el vidre a les parets de la presó, tot creant un càmera d’aire a dins. En una segona fase, la presó es retira, i immediatament un mecanisme agafa el tot (vidre i càmera d’aire, que manté una consistència semi-sòlida) pel coll ja format i el trasllada en posició normal dins el motlle exterior S. Aquí té lloc una altra bufada mitjançant una agulla que entra pel coll i estampa el vidre contra les parets de S, obtenint-se el flascó final.
Les raons que expliquen l´ús d’un doble motllo (a diferència del que es fa per exemple en el sector dels plàstics) són de dos tipus: 

a) s’aconsegueix un major qualitat de la superfície exterior del flascó.

b) s’aconsegueix complir amb els estàndards de qualitat referents al repartiment homogeni del vidre, solidesa, criteris estètics a l’ús...

Per a aconseguir b) és necessari utilitzar una presó P convenient. L’empresa catalana de referència, que està implicada en el projecte,  té resolt aquest aspecte d’una forma empírica, basant-se en l’experiència acumulada, redissenyant presons ja existents per a flascons similars, ...

El projecte planteja:

a) en primer lloc, una modelització matemàtica i simulació per ordinador d’aquestes dues fases,

b)  per desprès aplicar-ho al disseny d’una eina que permeti obtenir  d’una manera sistemàtica la forma de P, donada S.
 
Pel que fa a a), aquest doble procés és força interessant des del punt de vista matemàtic.  La física implicada en el procés consisteix en el flux del vidre (modelitzat per les equacions de Navier-Stokes) i el balanç d’energia (calor) entre vidre i motllo,  modelitzat per exemple per la llei de Fourier. El model lligarà entre sí, a partir d’un volum donat de vidre, la forma de S, la forma de P, i el gruix del vidre a cada zona de S. La implementació numèrica d’aquestes equacions en derivades parcials, mitjançant elements finits, ja és en sí un objectiu complex.
 
Pel que fa a b), es tracta d’un problema invers,  també molt interessant des d’un punt de vista matemàtic, que  consisteix doncs en determinar P a partir de S, amb la condició que hom vol aconseguir un repartiment del gruix prefixat.
 
Projecte 2.  “Innovació en el disseny i construcció de sensors rotatius òptics”
 
Els sensors rotatius òptics són uns dispositius que permeten descriure amb molta precisió, en forma analògica o digital, el moviment de rotació (posició i  velocitat angular i sentit de rotació) d’un eix giratori, i naturalment tenen aplicacions en nombrosíssims camps.  El dispositiu bàsic és de naturalesa òptica i consta del següent.  Un disc solidari D a l’eix té en la seva perifèria, de forma uniformement distribuïda, N ranures susceptibles de ser travessades per un raig làser o similar perpendicular; el valor de N indica doncs el nivell de resolució angular. Una placa receptora P converteix aquest polsos òptics igualment distribuïts en dos senyals elèctrics A, B, un desfasat respecte de l’altre, que es poden visualitzar i tractar electrònicament. Els senyals A, B permeten determinar la posició, velocitat i sentit de gir, si hom té a més un senyal  Z al qual referenciar i que podem pensar com a comptador de revolucions. Aquest senyal s’aconsegueix amb un codi digital C=(a_n) (anomenat pseudocodi), que és una successió de 0 i 1 de mida M=M(N), que s’implementa  mitjançant una sèrie de ranures, a la mateixa resolució (cada ranura corresponent a un 1) en un codi C sobre el disc D i una rèplica  del mateix que se situa en una placa Q fixa entre entre D i P, sobre les quals incideix també un raig làser o similar. Segons la posició relativa de C i Q, la placa P rep una quantitat de fotons quantificada per la funció d’autocorrelació

S_k=∑_(i=1)^(M-k) a_i a_(i+k) .
 
El valor de M està condicionat per la resolució N i per les mides físiques de Q.

La determinació del codi C per a cada valor de M, que faci que l’autocorrelació S sigui òptima en un determinat sentit, és un problema matemàticament molt  interessant. Malgrat no estar completament resolt des d’un punt de vista matemàtic, si ho està a nivell de la implementació pràctica dels sensors òptics  segons l’esquema aquí presentat,  i així ho està fent l’empresa de referència a Catalunya i Espanya,  implicada en aquest projecte, per a valors de N que impliquin valors de M superiors a 0,3 ranures/mm, la qual cosa indica que el model matemàtic és prou ajustat en aquest rang.

El projecte que es presenta pretén innovar en aquest terreny en tres direccions, combinables entre si:

1. En primer lloc,  des d’un punt de vista teòric, al augmentar la resolució N per sobre de 4000 caldria per raons òptiques disminuir la distància mútua entre D i Q, habitualment per sobre del que és possible a la pràctica. Es voldria per tant que els codis òptims C siguin robustos envers el soroll introduït per aquesta circumstancia. Això comporta redefinir el model matemàtic i resoldre el corresponent problema d’optimització.
 
2. Els fabricants fabriquen discs D per a cada resolució N demanada pel client, atenent també a altres paràmetres, com el diàmetre, etc. Ara bé, és natural pensar en discs D “universals” adaptables mitjançant un postprocessament a tot un rang de resolucions.  Conceptualment, ha de ser possible passar de resolucions altes a resolucions baixes. També hom pot pensar en solucions “quasiuniversals” en les quals  el disc D sigui veritablement universal per a un rang de resolucions i tan sols Q depengui de la resolució N, o recíprocament.
 
3. En tercer lloc, hom pot pensar en utilitzar senyals òptics mes generals, generats  per mascares altres que una successió de ranures, per exemple  que reprodueixin perfils de determinades regions planes. El model matemàtic substituiria successions de 0 i 1 per conjunts plans i la seva funció característica, havent-se d’estudiar la seva funció d’autocorrelació horitzontal.