Bogotá - Ingeniería - Maestría en Ingeniería - Materiales y Procesos · 2026

Inteligencia artificial en un entorno de gemelo digital para predecir la microestructura del acero ER70S-6 en WAAM a partir de simulación térmica y visión artificial

Esta tesis desarrolla un marco predictivo basado en historia térmica para estimar la evolución microestructural espacial del acero ER70S-6 depositado mediante manufactura aditiva por arco y alambre (WAAM). Se fabricaron paredes delgadas incrementales de uno a nueve cordones a velocidades de avance de 250 y 350 mm/min utilizando una plataforma WAAM basada en CNC y controlada mediante G-code posprocesado. Las probetas fueron caracterizadas mediante microscopía óptica continua, segmentación digital de granos y clasificación supervisada de ferrita alotriomórfica, acicular y equiaxial. El clasificador Random Forest alcanzó una exactitud de 0.9959 y un macro F1-score de 0.9860, permitiendo construir mapas microestructurales resueltos espacialmente. Estos mapas mostraron que la ferrita equiaxial aparece desde tres cordones a 250 mm/min y desde cinco cordones a 350 mm/min. Se desarrolló una simulación térmica transitoria guiada por la trayectoria real, incorporando activación progresiva de vóxeles, fuente térmica gaussiana móvil y condiciones de enfriamiento consistentes con el montaje experimental. Su evaluación mediante termografía infrarroja mostró errores relativos generalmente inferiores al 10% durante los intervalos válidos de enfriamiento de los ciclos posteriores al depósito inicial. A partir de las historias térmicas se extrajeron trece descriptores termo-metalúrgicos, alineados con las mediciones microestructurales locales. El modelo Gradient Boosting seleccionado reprodujo adecuadamente las respuestas del conjunto de entrenamiento y, sin reentrenamiento, identificó las principales distribuciones morfológicas en una geometría triangular independiente fabricada a 300 mm/min. Los resultados establecen una base experimental y computacional para el diseño de procesos WAAM orientado al control microestructural. (Texto tomado de la fuente)

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