Esta tesis tiene como objetivo desarrollar métodos numéricos para mejorar la precisión y eficiencia computacionales en simulaciones de piezas fabricadas mediante Manufactura Aditiva (MA), también conocida como Impresión 3D. La manufactura aditiva es un problema complejo que involucra múltiples fenómenos físicos, que se desarolla en múltiples escalas, y cuya geometría evoluciona en el tiempo.Para tal fin, se plantean cuatro objetivos: (1) Desarrollo de una tecnología de elementos finitos para capturar con mayor precisión tanto tensiones como deformaciones en casos en el que el material tiene comportamiento isocórico; (2) Una estrategia de adaptividad de malla (AMR), que busca modificar la malla teniendo en cuenta la geometría y los errores en la solución numérica; (3) Una estrategia paraminimizar la aproximación numérica durante el engrosamiento (coarsening) de la malla, crucial en la reducción de tiempos de cómputo en casos de piezas de grandes dimensiones; y (4) Un marco de simulación basado en la lectura de ficheros GCode, ampliamente usado por maquinaria de impresión en procesos de manufactura aditiva, un formato que no sólo proporciona los datos asociados a la geometría, sino también los parámetros de proceso. Con respecto a (1), esta tesis propone el uso de una formulación mixta en desplazamientos /deformación-desviadora / presión (u/e/p), para simular la deposición de materiales con deformación inelástica isocórica, como ocurre en los metales. En cuanto a la medición de la precisión en el cálculo de las tensiones y las deformaciones, en esta tesis se realiza un amplio número de experimentos tanto en condiciones isotérmicas como no isotérmicas para establecer una comparativa entre las dos formulaciones mixtas, u/e/p y u/p. Con respecto a (2), para mejorar la eficiencia computacional manteniendo acotado el número total de elementos finitos, se desarrolla una novedosa estrategia multicriterio de refinamiento adaptativo. Esta estrategia no se restringe a mallas con balance 2:1, permitiendo así tener saltos de nivel mayores entre elementos adyacentes. Por otra parte, para evitar la pérdida de información al proyectar la solución a mallas más gruesas, se plantee una corrección en (3), que tiene como objetivo recuperar la solución de la malla fina, garantizando así que la malla gruesa conserve la precisión obtenida en la malla fina. El proceso de manufactura aditiva se distingue por su gran flexibilidad comparándolo con otros métodos tradicionales de manufactura.Esta flexibilidad se observa en la posibilidad de construir piezas de gran complejidad geométrica, optimizando propiedades mecánicas durante el proceso de deposición. Por ese motivo, (4) se propone la lectura de ficheros en formato GCode que replica la ruta exacta del recorrido del láser que realiza la deposición del material.Los ingredientes lectura de comandos escritos en lenguaje Gcode, multicriterio de adaptividad de malla y el uso de mallas estructuradas basadas en octrees, permiten capturar con gran precisión el dominio discreto eliminando así la engorrosa tarea de generar un dominio discreto ad-hoc para la pieza a modelar.Los desarrollos de esta tesis se realizan en un entorno de computación de altas prestaciones (HPC) que permite acelerar el estudio de la ejecución del proceso de impresión y por ende reducir el número de experimentos destructivos, dos aspectos clave que permiten explorar y desarrollar nuevas técnicas en manufactura aditiva de piezas industriales.


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