Investigación industrial orientada a la adecuación de los sistemas productivos actuales del sector calzado a tecnologías de reciente desarrollo
- Autores: Juan José Hinojo Pérez
- Directores de la Tesis: Miguel Davia Aracil (dir. tes.), Antonio Jimeno Morenilla (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat d'Alacant / Universidad de Alicante ( España ) en 2018
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Héctor Migallón Gomis (presid.), Francisco A. Pujol López (secret.), Vicente Galiano Ibarra (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Informática por la Universidad de Alicante
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RUA
- Resumen
El desarrollo de las tecnologías de la información y nuevos canales comunicación están modificando las preferencias y actitudes de los compradores hacia los bienes de consumo que adquieren. Por un lado, gracias a la venta on-line, una localización geográfica distinta a la de la tienda física deja de ser un impedimento, y por otro, se demandan en mayor medida bienes dotados de características avanzadas que se adapten a sus necesidades. A su vez, la aparición de nuevas tecnologías de fabricación, como la fabricación aditiva o impresión 3D, hacen posible dar respuesta a esta demanda, ya que permiten el desarrollo de productos avanzados técnicamente, que además pueden ser personalizados, o al menos adaptarse en gran medida a las características propias de diferentes grupos de individuos, lo cual se conoce como personalización masiva. Sin embargo el calzado tiene la limitación, por una parte, de que la única forma de evaluar su confort y talla adecuada es mediante prueba presencial. Esto es debido, entre otros factores, a que los métodos de escalado de hormas que utilizan los fabricantes son de naturaleza heterogénea y están faltos de armonización, de forma que la talla adecuada para un usuario puede variar en función del fabricante y/o tipo de modelo en relación a unas mismas dimensiones del pie. Por otra parte, no existen metodologías específicas de diseño para impresión 3D orientadas a los diferentes elementos que integran el zapato.
A través de esta investigación se ha buscado dar respuesta a estas dos consideraciones mediante el desarrollo de diversas metodologías CAD. En primer lugar, se ha desarrollado un método que permitela obtención de tallas correctas de calzado basado en el método del gradiente conjugado a través del cual es posible obtener la horma escalada que se adecua a la normativa internacional vigente relativa al tallaje del calzado y que tiene en cuenta las partes del zapato no afectadas por el aumento de talla. Este método fue sido evaluado mediante una batería de pruebas sobre un conjunto geométricamente heterogéneo de hormas de calzado, obteniendo resultados precisos en un tiempo que permite que sea adecuado para fabricación. Al ajustarse a los estándares internacionales, las tallas de las hormas resultantes son correctas no solo en el ámbito local de la fábrica de zapatos, sino también en términos de mercado globalizado. En segundo lugar, se aborda la problemática de la no existencia de herramientas CAD para diseño y fabricación de plantillas anatómicas y otros elementos correctores que estén orientadas específicamente a impresión 3D, así como a explotar las ventajas que a nivel funcional les puede aportar esta tecnología. Por ello, en base a un estudio previo de las posibilidades de funcionalización en cuanto a materiales y estructura de las plantillas anatómicas y elementos correctores, se han planteado una serie de metodologías CAD orientadas al diseño y preparación para impresión 3D de dichos componentes de una manera automatizada e integrada. Éstas incluyen el diseño de estructuras interiores para variar zonalmente la capacidad de absorción de impactos de la plantilla o postizo; así como o la partición de la geometría en caso de que la tecnología utilizada no permita la fabricación de objetos huecos; además de la creación de un soporte de impresión específico para plantillas anatómicas. Dichas metodologías fueron implementadas a través de nuevas herramientas CAD/CAE desarrolladas para sistematizar el flujo de trabajo. Además de facilitar labor del diseñador estructurando y automatizando los pasos a seguir, se consigue que su trabajo sea menos susceptible a sufrir errores y se reduce el tiempo necesario para llevarlo a cabo.
Gracias a estas nuevas técnicas de automatización del diseño y producción del calzado, la industria puede alinearse con los nuevos requerimientos de la industria 4.0 en relación a la automatización y digitalización de procesos; y de personalización del producto y aumento de la flexibilidad del flujo productivo. En relación a la técnica de escalado de hormas, se concluye que la principal particularidad de esta técnica radica en que su velocidad aumenta a medida que a la horma que es utilizada se le reduce su resolución. La solución propuesta es válida y transferible a las empresas de calzado. De ser adoptada, podrá suponer un aumento de la competitividad de las empresas, al ofrecer un producto de mayor calidad y que responde a las normativas definidas por los organismos internacionales. En relación a la venta por internet, utilizar un método tallaje armonizado podrá contribuir a orientar al usuario para que acierte en la elección de la talla, evitando a la empresa la devolución del producto por talla incorrecta en un número significativo de ocasiones. Con respecto a la funcionalización de plantillas mediante impresión 3D, y a partir de la investigación realizada, se concluye que la industria del calzado se puede beneficiar de las ventajas que la fabricación aditiva aporta, aplicándolas a la fabricación de plantillas anatómicas y otros elementos correctores de manera que éstos incorporen nuevas funcionalidades. El estudio comparativo realizado a través de esta investigación permite concluir que, la fabricación de plantillas personalizadas mediante impresión 3D, además de aportar las ventajas mencionadas anteriormente, puede resultar rentable y aplicable en la industria. La plantilla anatómica es por definición un elemento personalizado para cada usuario, pero gracias a la fabricación aditiva, es posible alcanzar un nivel aun más elevado de personalización, dotándola de un valor añadido por estar adaptada a las necesidades de amortiguación particulares de cada usuario y adaptándose de esta manera a los requisitos planteados por el paradigma Industria 4.0 con respecto a la búsqueda de nuevos productos personalizados. Por otro lado, la utilización de esta tecnología facilita a la industria del calzado el seguir las tendencias que marca el mercado, donde el cliente busca un producto de calidad cada vez más acorde a sus requisitos, además de flexibilizar la producción, permitiendo introducir cambios en el producto y refinar prototipos de una manera altamente dinámica.
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