IMPLEMENTACIÓN Y ANÁLISIS DEL AUTOENSAMBLAJE DE CLAVIJA EN AGUJERO UTILIZANDO DISEÑO DE EXPERIMENTOS

Abstract

El ensamblaje de componentes manufacturados en productos finales requiere tradicionalmente de intervención humana y de elevados recursos. Sin embargo, los procesos de autoensamblaje, que utilizan interacciones físicas espontáneas para formar estructuras complejas, prometen ensamblajes más eficientes y sostenibles. Esta investigación explora la viabilidad del autoensamblaje macroscópico, específicamente en la inserción autónoma de una clavija en agujero. La hipótesis plantea la posibilidad de identificar y controlar los elementos que constituyen el autoensamblaje, como el diseño del componente, el entorno del proceso, las fuerzas involucradas y la reversibilidad del ensamblaje, para lograr la inserción autónoma de una clavija en agujero. A través de un minucioso estudio teórico, se explora el proceso tradicional de ensamblaje de clavija en orificio, que incluye el diseño, el concepto de triángulo de fricción, los modos de falla y un modelo de inserción bidimensional. Estos aspectos teóricos proporcionan una base sólida para comprender las características que debe cumplir el autoensamblaje. Un estudio detallado del autoensamblaje cubre su concepto, funcionamiento y aplicaciones. Se analizan ejemplos históricos de implementaciones de autoensamblaje macroscópico y algunos de estos sistemas se replican mediante ingeniería inversa. Los conocimientos teóricos y prácticos en esta etapa permiten comprender de manera integral la metodología para generar un proceso autónomo de inserción de clavijas en agujero. Además, la observación y experimentación previa utilizando un prototipo básico de autoensamblaje a escala macroscópica en tres dimensiones complementa todo el conocimiento para diseñar y fabricar un banco de pruebas experimental que permita el análisis de factores controlados proponiendo un diseño experimental. La construcción del sistema de pruebas experimentales valida la hipótesis planteada; el sistema permite la inserción de clavijas de diferentes alturas en el agujero sincronizando los elementos que constituyen un autoensamblaje. Posteriormente, se determinan los factores controlables con influencia significativa en la respuesta de inserción y se ajusta un modelo.