Este proyecto tiene como objetivo la virtualización de dos laboratorios: Laboratorio de Fabricación Mecánica, vinculado al área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación y el Laboratorio de Vibraciones Mecánicas del área Ingeniería Mecánica de la ETSIDI, de manera que se puedan utilizar las sinergias que aparezcan el proceso de virtualización. A continuación se describe la necesidad de la virtualización de ambos laboratorios:

Los procesos de mecanizado por arranque de viruta son unos de los temas fundamentales de las asignaturas relacionadas con el área de la Ingeniería de los Procesos de Fabricación.

Para la realización de dichos procesos, actualmente se emplean máquinas-herramienta de control numérico (CN), que permiten la ejecución automatizada de los movimientos de mecanizado previa programación de los mismos.

La enseñanza de estos conceptos es eminentemente práctica y requiere una elevada inversión económica (máquinas-herramienta, herramientas de corte, material para mecanizar, ordenadores) y de espacio. Los grupos de prácticas han de ser reducidos para que los alumnos puedan probar sus programas de mecanizado y ver el comportamiento de las máquinas-herramienta. Además, para que los alumnos aprendan con la última tecnología disponible es necesaria la renovación de este tipo de equipos, que, sobre todo debido a los altos costes, resulta compleja.

Existen distintos simuladores comerciales que permiten realizar programas de CN, pero con la desventaja que son generalistas y no tienen en cuenta el entorno (máquina-herramienta que se emplea).

Los entornos CAD/CAM permiten simular con un elevado grado de detalle distintas operaciones de mecanizado. El empleo de estos entornos, consigue, entre otras ventajas: reducir tiempos de programación, evitar impactos en máquina, generar trayectorias de mecanizado de piezas complejas, analizar el comportamiento de la máquina-herramienta empleada, simulación de máquinas-herramienta que físicamente no se disponen en el laboratorio, etc.

Para conseguir este elevado grado de detalle, es necesario modelar, previo a un proceso de medición, todos los elementos que intervienen en el mecanizado: pieza, preforma, utillaje y máquina-herramienta y realizar su ensamblaje de manera adecuada en el entorno CAD/CAM.

La virtualización del Laboratorio de Vibraciones Mecánicas, además de disminuir drásticamente los costes asociados al instrumental necesario, aumenta la formación de los alumnos que puedan utilizarlo. Esto es posible gracias a la creación de nuevos escenarios basados en situaciones de medida reales, dando la posibilidad a los alumnos de enfrentarse individualmente a diferentes problemas y a su resolución. Siguiendo esta idea, se podrían generar nuevos escenarios para la medida de las vibraciones en una máquinas con el fin de determinar el mantenimiento de la misma; medir las vibraciones en entornos comprometidos de trabajo, estructurales o bien en pasos de vehículos a gran velocidad, facilitando la salida de todo el personal; o en cualquier otra situación que el profesor y el alumnos convengan que pueda ser de utilidad.

En conclusión la virtualización de los laboratorios conlleva un ahorro importante de dinero, genera situaciones de trabajo más dirigidas, y fomenta la participación del alumno en la generación de nuevos trabajos.

Se han establecido los siguientes objetivos generales:

• Favorecer el aprendizaje autónomo y flexible de los alumnos. Los alumnos podrán dedicar el tiempo que consideren oportuno para su proceso de aprendizaje.
• Fomentar la interacción didáctica en el proceso formativo.
• Mejorar las competencias genéricas de los alumnos, como por ejemplo: creatividad, Incorporar las TIC y las tecnologías y herramientas de la Ingeniería Industrial en sus actividades profesionales.

Los objetivos específicos son los siguientes:

Respecto al Laboratorio de Fabricación Mecánica:

• Simulación de procesos reales que por cuyas características técnicas serían imposibles de realizar en el laboratorio (elevada duración).
• Favorecer el aprendizaje contextual en el área de la Ingeniería de Fabricación, replicando el entorno de trabajo (laboratorio de Fabricación Mecánica) de manera que los alumnos puedan tener en cuenta la interacción de todos los elementos implicados en un proceso de fabricación y ver cómo afectan en tiempo real modificaciones en el mismo.
• Simulación de máquinas-herramientas no disponibles físicamente en la Escuela, mejorando de esta forma el proceso de aprendizaje de los alumnos.
• Desarrollo de manuales de uso y guiones de prácticas para caracterizar operaciones de mecanizado.

Respecto al Laboratorio de Vibraciones Mecánicas:

• Desarrollo de una aplicación informática para gestionar los equipos e instrumentación que forman parte del equipamiento físico de la práctica.
• Desarrollo de una aplicación informática para gestionar el acceso remoto a los equipos y su manejo virtual.
• Desarrollo de una aplicación informática para la gestión de los permisos de acceso de los estudiantes o usuarios de la práctica de laboratorio.

El cumplimiento de los objetivos enunciados anteriormente, permitirá de manera general:

• Simular procesos complejos que por coste o tiempo no sería posible realizar en unas prácticas, de manera que los alumnos obtengan una formación más completa.
• Mejorar el aprendizaje activo de los alumnos, tanto de manera individual como cooperativa.
• Cambiar el rol del alumno en el proceso formativo, el alumno será el responsable de su propia formación.

De manera específica:

• Profundizar y mejorar el conocimiento de los alumnos de los aspectos tecnológicos que definen un proceso de mecanizado.
• Profundizar y mejorar el conocimiento de los alumnos de los aspectos que definen la medida de vibraciones.

La virtualización del laboratorio de Fabricación Mecánica está dirigida en una primera etapa a los alumnos matriculados en:

• Fabricación asistida por Ordenador, Grado en Ingeniería Mecánica, ETS de Ingeniería y Diseño Industrial, alumnos matriculados en el curso 2015/2016: 108.
• Desarrollo de Proyectos de Fabricación en entornos CAM, Máster en Ingeniería en Diseño Industrial, ETS de Ingeniería y Diseño Industrial, alumnos matriculados en el curso 2015/2016: 26.
• CAD/CAM/CAE, Máster en Ingeniería Electromecánica, ETS de Ingeniería y Diseño Industrial, alumnos matriculados en el curso 2015/2016: 10.

En una segunda etapa, y tras la correcta virtualización del laboratorio de Fabricación Mecánica se procedería a acometer la virtualización del laboratorio de Control Numérico, de forma que se incluiría la siguiente asignatura:

• Tecnologías de Fabricación, Grado en Ingeniería Eléctrica, Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática, Grado en Ingeniería Mecánica, Grado en Ingeniería Química, Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Productos, Doble Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Productos y en Ingeniería Mecánica, Doble Grado en Ingeniería Eléctrica y Electrónica Industrial y Automática, ETS de Ingeniería y Diseño Industrial, alumnos matriculados en el curso 2015/2016: 706.

La virtualización del laboratorio de Vibraciones Mecánicas está dirigida a los alumnos matriculados en:

• Teoría de Máquinas y Mecanismos, Grado en Ingeniería Eléctrica, Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática, Grado en Ingeniería Mecánica, Grado en Ingeniería Química, Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Productos, Doble Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Productos y en Ingeniería Mecánica, Doble Grado en Ingeniería Eléctrica y Electrónica Industrial y Automática, ETS de Ingeniería y Diseño Industrial, alumnos matriculados en el curso 2016/2017:721
• EE FF y Vibraciones Mecánicas, Grado en Ingeniería Mecánica, ETS de Ingeniería y Diseño Industrial, alumnos matriculados en el curso 2016/2017: 116.
• Diseño de Máquinas II, Grado en Ingeniería Mecánica, ETS de Ingeniería y Diseño Industrial, alumnos matriculados en el curso 2016/2017: 226.
• Ingeniería de los Transportes, Grado en Ingeniería Mecánica, ETS de Ingeniería y Diseño Industrial, alumnos matriculados en el curso 2016/2017: 13.
• Sistemas Mecatrónicos, Máster en Ingeniería Electromecánica, ETS de Ingeniería y Diseño Industrial, alumnos matriculados en el curso 2015/2016: 16.
• Tecnologías Aplicadas al Mantenimiento Industrial, Máster en Ingeniería de Producción, ETS de Ingeniería y Diseño Industrial, alumnos matriculados en el curso 2015/2016: 12.

Respecto al Laboratorio de Fabricación Mecánica:

1. Estudio de la célula de fabricación flexible del laboratorio. Identificación de elementos y estudio cinemático de las máquinas-herramienta.
2. Recopilación de información sobre las dimensiones de los anteriores elementos.
3. Modelado 3D de las diversas partes de la célula de fabricación, a partir de la información geométrica  obtenida en la fase anterior.
4. Creación de las distintas “máquinas virtuales” mediante el ensamblaje de los anteriores modelos 3D.
5. Dotar a las “máquinas virtuales” de características cinemáticas.
6. Verificar y comprobar el funcionamiento de las “máquinas virtuales” creadas.
7. Desarrollo de distintos casos prácticos de aplicación de las distintas “máquinas virtuales” para procesos de mecanizado.
8. Elaboración de guiones de prácticas para su utilización en un grupo de prácticas piloto.
9. Utilización de los modelos virtuales desarrollados en el grupo piloto
10. Correcciones y mejoras de los modelos a partir del feedback de los alumnos. Obtención de información docente para retroalimentar el modelo y realizar los cambios pertinentes para los sucesivos cursos académicos y/o asignaturas a impartir.
11. Generación de datos estadísticos: análisis y divulgación, si procede.

Respecto al Laboratorio de Vibraciones Mecánicas:

1. Estudio de la práctica de laboratorio y planificación de las tareas
2. Planteamiento y ejecución del “Desarrollo de una aplicación informática para gestionar los equipos e instrumentación que forman parte del equipamiento físico de la práctica”.
3. Planteamiento y ejecución del objetivo “Desarrollo de una aplicación informática para gestionar el acceso remoto a los equipos y su manejo virtual”.
4. Planteamiento y ejecución del objetivo “Desarrollo de una aplicación informática para la gestión de los permisos de acceso de los estudiantes o usuarios de la práctica de laboratorio”
5. Instalación y prueba de la práctica virtual.
6. Corrección de anomalías de funcionamiento.
7. Pruebas y validación final.

• Manuales de uso de entornos CAD/CAM para procesos de fabricación por arranque de viruta.
• Manuales de uso para las aplicaciones informáticas desarrolladas para el Laboratorio Virtual de Vibraciones Mecánicas.
• Guiones de prácticas para las asignaturas indicadas en el apartado “Alcance y público objetivo al que se dirige”
• Documentos internos de trabajo: procedimientos de trabajo, encuestas de evaluación de los alumnos, encuestas a los profesores sobre el grado de consecución de los objetivos del proyecto.

Los procedimientos a emplear para el seguimiento del proyecto serán:

• Encuestas realizadas a los alumnos.
• Encuestas realizadas a los profesores.

La comparación delos resultados del grupo piloto con el resto de grupos permitirá evaluar la efectividad y la eficiencia de la nueva herramienta desarrollada en el proceso de aprendizaje.

Asimismo, respecto a las aplicaciones informáticas desarrolladas para el Laboratorio Virtual de Vibraciones Mecánicas se analizará:

• Ratio de número de accesos remotos, frente al número de alumnos matriculados en las asignaturas relacionadas.
• Ratio de número de aprobados en la práctica de laboratorio realizada.

Tras la realización del proyecto se obtendrán los siguientes productos:

• Entorno virtual de simulación de máquinas-herramienta en una plataforma CAD/CAM.
• Informe de resultados.
• Aplicaciones informáticas desarrolladas para el Laboratorio Virtual de Vibraciones Mecánicas
• Memoria con los resultados de las prácticas.

Existe un elevado potencial de transferencia tanto interna como externa, ya que este entorno virtual de simulación de máquinas-herramienta y de medidas de Vibraciones Mecánicas puede ser aplicado a otros laboratorios del área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación y de Ingeniería Mecánica.

• Presentación de resultados en congresos en el ámbito de la innovación educativa en la Ingeniería de Fabricación y Mecánica.
• Publicación de artículos en revistas de educación.

No procede.