Sistema embebido basado en lógica difusa para la remoción controlada de material en un proceso de maquinado electroquímico

Abstract

El maquinado electroquímico (ECM, por sus siglas en inglés de Electrochemical Machining) es un proceso de manufactura no convencional que utiliza la electrólisis para dar forma a piezas metálicas conductoras. En este método, una fuente de energía polariza la herramienta y la pieza de trabajo, actuando como cátodo y ánodo respectivamente en una celda electrolítica. La interacción entre los electrodos y un electrolito provoca una reacción de oxidación, que libera iones de la pieza de trabajo, lo que permite que ésta tome la forma de la herramienta. Dado que este proceso no es abrasivo, la herramienta no sufre desgaste. Además, las propiedades del material, como la dureza, no afectan el maquinado.

Para que el proceso funcione correctamente, debe mantenerse una separación controlada entre los electrodos, conocida como Inter Electrode Gap (IEG), en el orden de micrómetros. Esta distancia no se puede medir directamente, y debe ser controlada con precisión debido a su influencia en la remoción de material. Asimismo, el flujo del electrolito afecta tanto la velocidad de remoción como la precisión del proceso.

Este trabajo propone un sistema embebido que utiliza dos controladores difusos tipo MISO (Multiple Inputs – Single Output) para controlar y optimizar el ECM. El sistema, basado en un microcontrolador ESP32 de doble núcleo, gestiona dos controladores: uno para regular la distancia inter-electrodos a 240 micrómetros y otro para ajustar el flujo del electrolito en función de dicha distancia. El controlador de distancia utiliza como variables de entrada la corriente y el área de exposición, mientras que el controlador de flujo emplea el error y la derivada del flujo para mantener un caudal constante.