Evaluando la Calidad de Técnicas de Optimización para un Problema de Diseño de Sistemas de Alimentación por Gravedad

Abstract: In this paper, an optimal design problem arising from a typical gating system in the production of aluminum parts is addressed. This problem is extremely important for the automotive industry. The main methodology consists of coupling optimization techniques within a foundry process simulator. The simulator applies the finite volume method and the VOF algorithm for fluid analysis. The goal of this paper is to assess the impact on design quality when applying four of the most popular optimization techniques. An extensive computational evaluation on a two-dimensional problem with two design variables is presented. It is observed first the positive impact of the optimization techniques on guiding the search for better designs. Second, Sequential Quadratic Programming was observed to outperform the other techniques tested.

Resumen: En este trabajo se aborda el problema de diseño óptimo de un sistema de alimentación (colada) típica utilizada en el proceso de gravedad de piezas de aluminio, el cual tiene una importantísima aplicación en la industria automotriz. La metodología principal consiste en acoplar técnicas de optimización con un programa de simulación del proceso de fundición por gravedad. El simulador está basado en el método de volumen finito y aplica la técnica VOF para el análisis de fluídos. El objetivo del presente trabajo es el de evaluar el impacto que se tiene en la calidad del diseño final al aplicar cuatro de las más populares técnicas de optimización. La extensa experimentación se lleva a cabo en un problema de dos dimensiones con dos variables de diseño. Los resultados muestran en primera instancia la valía de aplicar una metodología de optimización en este proceso de formado y, en segunda instancia, la superioridad de uno de los cuatro métodos probados (programación cuadrática secuencial).