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  • Revista Colombiana de Tecnologias de Avanzada (RCTA)
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    Título : Ingeniería asistida por computadora: una metodología innovadora para el diseño de herramientas agrícolas para la agricultura familiar
    Otros títulos : Computer-aided engineering: an innovative methodology for the design of agricultural tools for family farming
    Autor : Montoya Fernández, Juan Martin
    García Monsalve, Germán Leonardo
    Arango Correa, Mauricio
    Parada Duque, Santiago
    Palabras clave : optimización del diseño
    metodología de diseño
    elementos finitos
    manufactura aditiva
    Fecha de publicación : 1-ene-2025
    Editorial : Aldo Pardo García, Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada, Universidad de Pamplona.
    Citación : J. M. Montoya Fernández, G. L. García Monsalve, M. Arango Correa, y S. Parada Duque, «Ingeniería asistida por computadora: una metodología innovadora para el diseño de herramientas agrícolas para la agricultura familiar», RCTA, vol. 1, n.º 45, pp. 125–136, ene. 2025. https://doi.org/10.24054/rcta.v1i45.3237
    Citación : 125;136
    Resumen : In this study, a manual agricultural tool was optimized using computer-aided design (CAD), computer-aided manufacturing (CAM), and finite element analysis (FEA) technologies, which were carried out in different complementary design stages. The process began with an existing physical prototype, which, through reverse engineering processes, generated a detailed and scaled CAD model with functional design specifications. Subsequently, a low-cost additive manufacturing process (3D printing) was used to create a functional prototype from the previous CAD model. To estimate the mechanical performance and durability of the tool prototype, a Finite Element Analysis (FEA) was performed, simulating the loads it would be subjected to during use. The results obtained through the FEA simulation provided an optimal design for the tool and validated its performance. The tool prototype optimized by these FEA processes was again subjected to 3D printing to generate a functional model for the manufacturing of the agricultural tool through sand casting processes. The tools manufactured in the casting processes were used in conventional agricultural activities, closing the design cycle established in this study. It is concluded that the innovative approach, which combined the stages of computational design and additive manufacturing, offered multiple advantages due to the rapid and economical design iterations before constructing the first tool by casting. Additionally, it facilitated the optimization of the geometry, size, and weight of the tool prototype, considering ergonomic aspects and performance in the projected agricultural activities. Finally, the implemented methodology is viable for the creation of new agricultural tools, avoiding additional high-cost manufacturing processes, such as chip removal machining or mold manufacturing for forging or stamping processes, optimizing the design cost.
    Descripción : En este estudio se desarrolló una herramienta agrícola manual optimizada mediante el uso de tecnologías de diseño asistido por computadora (CAD), manufactura asistida por computadora (CAM) y análisis de elementos finitos (FEA) que se llevaron a cabo en diferentes etapas de diseño complementarias. Se partió de un prototipo físico existente que mediante procesos de ingeniería inversa generó un modelo CAD detallado y escalado con especificaciones funcionales de diseño. Posteriormente, se utilizó un proceso de fabricación aditiva (impresión 3D) de bajo costo para crear un prototipo funcional a partir del modelo CAD previo. Para estimar el desempeño mecánico y durabilidad del prototipo de la herramienta, se realizó un Análisis de Elementos Finitos (FEA) simulando las cargas a las que estaría sometida durante el uso. Los resultados obtenidos mediante la simulación FEA proporcionaron un diseño óptimo de la herramienta y validar su desempeño. El prototipo de herramienta optimizado por dichos procesos FEA se sometió nuevamente a impresión 3D con fines de generar un modelo funcional para la fabricación de la herramienta agrícola en procesos de manufactura por fundición en arena. Las herramientas manufacturadas en los procesos de fundición fueron utilizadas en actividades agrícolas convencionales cerrando el ciclo de diseño establecido en este estudio. Se concluye que el enfoque innovador, que combinó las etapas de diseño computacional y fabricación aditiva ofreció múltiples ventajas debido a las iteraciones de diseño de forma rápida y económica, antes de construir la primera herramienta por fundición. Además, facilitó la optimización de la geometría, tamaño y peso del prototipo de la herramienta considerando aspectos ergonómicos y desempeño en las actividades agrícolas proyectadas. Finalmente, la metodología implementada es viable para la creación de nuevas herramientas agrícolas, evitando procesos adicionales de manufactura de alto costo, como el maquinado por arranque de viruta o de fabricación de moldes para procesos de forja o de troquelado optimizando el costo de diseño.
    URI : http://repositoriodspace.unipamplona.edu.co/jspui/handle/20.500.12744/10312
    ISSN : 1692-7257
    2500-8625
    Aparece en las colecciones: Revista Colombiana de Tecnologias de Avanzada (RCTA)

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