El alto número de productos defectuosos ha sido condición suficiente para proyectar una situación de mejora buscando su reducción, la cual impacta directamente en el proceso de producción de una empresa de plásticos dedicada a la fabricación de envases para los diferentes sectores de la industria. Diferentes indicadores guiaron el desarrollo del presente trabajo, siendo el de ‘defectuosidad en remolido’ el más ácido, llegando a alcanzar aproximadamente el 20% del total de material remolido en la línea de soplado. Este material es un remanente del proceso productivo obtenido luego de la extrusión de la materia prima en las máquinas de soplado; sin embargo, al tener que ‘moler’ a causa de envases fallados deja de ser parte natural del proceso y representa una pérdida de tiempo, recursos y un sobrecosto. Debido a esto se propuso disminuir la situación actual al 5%. Las metodologías utilizadas fueron el ciclo de Deming o PDCA y las 5S. La empresa estudiada no había desarrollado proyectos bajo estos métodos, por lo cual fue necesario que personas capacitadas guiaran y acompañaran el despliegue funcional de cada una de ellas. Asimismo, algunas de las herramientas asociadas a cada fase o etapa fueron el Diagrama de Pareto, Diagrama Causa Efecto, SIPOC, DOE, Polivalencia, etc. Luego de las mejoras implementadas, se recogieron los datos y se evidenció la efectividad de la propuesta, la cual incluso superaba la meta establecida del 5% para el indicador de defectuosidad en remolido. Posteriormente se llevó a cabo la evaluación económica del planteamiento obteniendo resultados que avalaban la realización del proyecto. A continuación, el texto detalla la secuencia utilizada para lograr la reducción de productos defectuosos. / The high number of defective products has been a sufficient condition to project an improvement situation seeking its reduction, which directly impacts the production process of a plastics company dedicated to the manufacture of packaging for the different sectors of the industry. Different indicators guided the development of the present work, being that of "mailfunction of grinding" the most acidic, reaching approximately 20% of the total ground material in the blowing line. This material is a remnant of the production process obtained after extrusion of the raw material in the blowing machines; However, having to "grind" a cause of failed packaging ceases to be a natural part of the process and represents a waste of time, resources and an extra cost. Due to this, it was proposed to reduce the current situation to 5%. The methodologies used were the Deming or PDCA cycle and the 5S. The company studied had not developed projects under these methods, so it was necessary for trained people to guide and accompany the functional deployment of each of them. Also, some of the tools associated with each phase or stage were the Pareto Diagram, Cause Effect Diagram, SIPOC, DOE, Polyvalence, etc. After the improvements implemented, the data was collected and the solution of the proposal was evidenced, which even exceeded the established 5% target for the malfunction indicator. Subsequently, the economic evaluation of the approach was carried out, obtaining results that supported the realization of the project. Then, the text details the sequence used to achieve the reduction of defective products. / Tesis

El presente documento expone el problema actual que viene generando la producción de plásticos en el medio ambiente por la frecuente emisión de gases de efecto invernadero, la contaminación de los mares y por consecuencia su afectación a la biodiversidad marina. En respuesta a estos desafíos nace el emprendimiento Coperto para contribuir a minimizar estos impactos en la sociedad y el medio ambiente, reduciendo un porcentaje de la producción, exportación y uso de productos de plástico de un solo uso mediante una alternativa sostenible y creativa como los cubiertos comestibles. Previamente el producto pasó por las diferentes etapas del Design Thinking hasta obtener un prototipo mínimo viable (MVP) el cual fue testeado al público para conocer los aspectos a mejorar del producto y adicionalmente fue validado en una encuesta obteniendo como resultado que aproximadamente el 89% de los encuestados comprarían al menos una vez o más el producto. El modelo de negocio obtuvo un VAN de S/ 3,284,200.86 y se simulo mediante el análisis de Montecarlo la viabilidad financiera, resultando la probabilidad equivalente al 54% de que el VAN generado supere al VAN promedio simulado (superior a los S/3,000,000) además se obtuvo una TIR de 291% superando la tasa de costo de capital (WACC) propuesta; el índice de rentabilidad es de 17.85, y la recuperación de la inversión se estimó para finales del primer año de operaciones; el emprendimiento tiene la característica de ser escalable en el tiempo mediante el aprovechamiento de equipos y la tecnología en el proceso de producción; al igual que en la etapa de la comercialización con el uso adecuado de las redes sociales y las aplicaciones digitales. Además, los resultados de sostenibilidad social el proyecto impacta en la ODS Nro. 12 y 14 y genera un VANS de USD 859,650.74. / This document presents the current problem stemming from plastic production in the environment due to the frequent emission of greenhouse gases, ocean pollution, and consequently its impact on marine biodiversity. In response to these challenges, the Coperto venture was created to contribute to mitigating these impacts on society and the environment by reducing a percentage of the production, export, and use of single-use plastic products through a sustainable and creative alternative: edible cutlery. The product went through various stages of Design Thinking to reach a minimum viable prototype (MVP), which was tested with the public to identify areas for product improvement. Additionally, it was validated through a survey, with results showing that approximately 89% of respondents would buy the product at least once or more. The business model achieved a Net Present Value (NPV) of S/ 3,284,200.86, and financial viability was simulated using Monte Carlo analysis. The probability of the generated NPV exceeding the average simulated NPV (which exceeded S/ 3,000,000) was found to be 54%. Furthermore, the project attained an impressive Internal Rate of Return (IRR) of 291%, surpassing the proposed Weighted Average Cost of Capital (WACC). The profitability index stands at 17.85, and the investment is expected to be recovered by the end of the first year of operations. The venture has the characteristic of scalability over time through the utilization of equipment and technology in the production process, as well as in the marketing stage with the proper use of social media and digital applications. Additionally, in terms of social sustainability, the project aligns with Sustainable Development Goals (SDGs) 12 and 14 and generates a Social NPV (SNPV) of USD 859,650.74.

El uso de los materiales compuestos, entre ellos los conocidos comercialmente como materiales de superficies solidas (en inglés: solid surface materials) se ha intensificado en diversas áreas de la industria, debido a sus cualidades estéticas, sus propiedades mecánicas y moldeabilidad que hacen posible fabricar piezas con geometría complicada y buena apariencia. Estos materiales se presentan como una alternativa versátil frente a los materiales naturales tales como granito, mármol, cuarzo, entre otros. Sin embargo la obtención de cada producto y por tanto sus características son diferentes, dado que las superficies solidas provienen de un proceso industrial y las piedras naturales son el resultado de la creación de la naturaleza. Es así que intentando obtener un producto innovador con características propias de las superficies sólidas y resaltando la belleza de la textura, color y propiedades mecánicas de las piedras naturales, se planteó la fabricación de un material compuesto de superficie sólida, al cual se le incorpore como relleno cargas minerales no metálicas oriundas del Perú. En esta perspectiva, el objetivo del presente trabajo es fabricar y caracterizar materiales compuestos, de matriz polimérica reforzado con partículas, a partir de un jarabe parcialmente polimerizado de polimetil metacrilato, trihidróxido de aluminio y cargas minerales no metálicas de origen nacional. El procedimiento experimental propuesto para la fabricación de estos materiales consta de cuatro etapas. Inicialmente se caracterizó el producto comercial Krion® como referencia para evaluar las principales propiedades mecánicas, químicas y térmicas de los materiales fabricados, así mismo se seleccionaron las cargas minerales no metálicas de origen nacional en función a su fácil acceso para su obtención, su abundancia en distintas canteras de la región peruana, su bajo costo a nivel local y su apariencia estética, para luego caracterizarlas. En la segunda etapa se elaboró el jarabe parcialmente polimerizado de polimetil metacrilato (PMMA) disuelto en su monómero (MMA). En una tercera etapa, se fabricaron materiales compuestos, variando los siguientes parámetros: iniciador, entrecruzador y proporción en peso de trihidróxido de aluminio (ATH). En la última etapa, habiéndose definido las mejores condiciones de trabajo para la fabricación del material compuesto de mejores propiedades obtenido en la etapa anterior, se adicionaron a éste las cargas minerales no metálicas de origen nacional; los que finalmente se caracterizaron mediante ensayos normalizados de dureza, resistencia a la flexión, al desgaste y al fuego; adicionalmente se realizaron pruebas cualitativas para evaluar su apariencia estética. Se demostró que es posible fabricar materiales compuestos constituidos por una matriz de polimetil metacrilato (PMMA) y partículas de trihidróxido de aluminio (ATH) como refuerzo. El material compuesto de mejores propiedades se ha fabricado a partir de una mezcla de 40% de jarabe (PMMA/MMA), elaborado y caracterizado en una investigación previa, y 60% de trihidróxido de aluminio en peso; utilizando adicionalmente 0,1% de peróxido de benzoilo como iniciador, 2% de etilenglicol dimetacrilato como entrecruzador y mediante una polimerización final a una temperatura de 60°C durante 7 horas. Este material compuesto presenta una buena resistencia al fuego, una dureza promedio de 86 HRM, un módulo de flexión de 6953 MPa, una resistencia a la flexión de 41 MPa y una pérdida de peso de 0,16 % por cada 25 revoluciones como medida indirecta de la resistencia al desgaste. Asimismo, se estudió el efecto que tiene el tipo de cargas minerales nacionales sobre las propiedades de los materiales compuestos de matriz de PMMA reforzado con cargas de ATH. El material fabricado con 2,5% en peso de partículas de cuarzo, cuya granulometría es muy similar a la del ATH, presenta las mejores propiedades mecánicas y visuales en comparación a los materiales fabricados con partículas de marmolina y mica. / Tesis

During the design phase, it creates and transforms ideas into products. It needs to know the manufacturing aspects for ensuring success and calculating the product cost while developing of designs. However, the choice one or another way of manufacturing, it will get slightly different results to the proposed design. The design teams require knowing some manufacturing alternatives for evaluate. This thesis has been proposed a select manufacturing process chain tool. The system modeled the design and manufacturing process data by select attributes and the process relationship. Moreover, the system uses “transformation concept” that represents the capability of each manufacturing process to modify a determinate design attribute. Finally, the system is developed as algorithm and build as part of a CAD platform. / Al llarg de la fase de disseny és on es creen les idees i es transformen en productes. La incorporació d’aspectes de fabricació en el desenvolupament dels dissenys permetrà assegurar-ne l’èxit i calcular-ne el cost. Tanmateix, l’elecció d’un o un altre camí de fabricació farà obtenir resultats lleugerament diferents al del disseny proposat. Fent que els equips de disseny precisin obtenir alternatives de fabricació durant la fase de disseny per a valorar les possibilitats. S’ha proposat, amb aquest tesis, una eina que estableix cadenes de processos de fabricació per a cada disseny. Per a desenvolupar-la s’ha modelitzat per mitja dels atributs la informació de disseny i la dels processos de fabricació, enriquit amb les relacions entre processos. S’ha completat l’obtenció de les cadenes amb l’ús del “concepte de transformada” que indica com pot alterar un procés un determinat atribut. Finalment s’ha desenvolupat un algoritme que combina ambdós parts i s’ha implementat com a part d’una plataforma CAD.

[ES] Actualmente se usan varios materiales poliméricos para aplicaciones médicas. Debido a la facilidad de poder fabricar formas complejas, que con otros métodos es difícil realizarlas, se usa cada vez con más frecuencia la manufactura aditiva (MA) con materiales poliméricos. El proceso de fabricación aditiva por extrusión de material (MEX), es el proceso de MA más utilizado debido al bajo coste de los equipos, la facilidad de acceso a los materiales (filamento de impresión 3D) y la relativamente baja complejidad de la técnica con respecto a otras tecnologías de procesamiento de polímeros. Estos materiales deben ser compatibles con el cuerpo humano y se requiere que las partes impresas en 3D sean resistentes a los procesos de esterilización, para evitar cualquier tipo de infección o contaminación. Los procesos de esterilización por calor húmedo (MH) y calor seco (DH) son los más usados en el campo de la medicina y son asequibles incluso en instalaciones de baja complejidad. Sin embargo, varios de estos materiales poliméricos, disminuyen sus propiedades mecánicas, térmicas y reológicas y/o cambian dimensionalmente al ser sometidos a los procesos de esterilización. Algunos materiales poliméricos biocompatibles usados para aplicaciones médicas que se encuentran disponibles a nivel comercial en forma de filamento 3D para MA, como el poli(ácido láctico) (PLA), presentan alta resistencia mecánica y rigidez. Sin embargo, su fragilidad impide su uso extendido y esta fragilidad puede ser incluso mayor después de someter a los materiales a procesos de esterilización. Para investigar los efectos de estos dos métodos de esterilización, se imprimieron por MEX algunos especímenes de ensayo con filamentos comerciales de baja temperatura de fusión como el polietileno tereftalato glicol reforzado con fibra de carbono (PETG-CF), poli (ácido láctico) (PLA), CPE , PLA Smartfill®, y un material compuesto elaborado a partir de PLA y reforzado con hidroxiapatita (PLA-HA). Asimismo, se imprimieron por MEX materiales comerciales de alto punto de fusión como el policarbonato (PC), nylon (PA) y polipropileno (PP). Para caracterizar los materiales antes y después de los procesos de esterilización se realizaron pruebas mecánicas, térmicas, termo-mecánicas y ópticas para determinar el efecto de los procesos de impresión sobre cada tipo de material y verificar si las propiedades finales cumplen los requisitos para aplicaciones médicas. Se utilizó la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) para identificar los cambios químicos en los grupos funcionales de las muestras impresas y esterilizadas. Luego, se realizó un estudio morfológico por estereomicroscopio y microscopio electrónico de barrido (SEM) para estudiar los cambios de las muestras debido a los procesos de esterilización. Finalmente, en el caso del polipropileno se hizo la descripción del modelo reológico usando el modelo de Cross-WLF para inferir en las condiciones de procesamiento por MA. En general se encontró que los materiales como el nylon (PA), el polipropileno (PP) y el policarbonato (PC) pueden soportar los procesos de esterilización por calor, por lo que podrían emplearse para el desarrollo de materiales para prótesis y/u otras prestaciones médicas. Por su parte, el PETG reforzado con fibra de carbono, el CPE, el PLA, el PLA Smartfill® y el PLA reforzado con hidroxiapatita (PLA-HA) varían dimensionalmente después de los procesos de esterilización, afectando las propiedades mecánicas de las partes impresas. Por lo tanto, no se recomiendan para su aplicación en prótesis esterilizadas mediante los dos procesos de esterilización estudiados. Sin embargo, el PLA Smartfill® que es más fácil de procesar que los otros PLAs estudiados (PLA y PLA-HA) y que presenta menor contracción durante los procesos de esterilización, podría ser utilizado para aplicaciones que no permanecerán en el cuerpo humano y que requieren menores prestaciones mecánicas, como por ejemplo en guías de cirugía / [CA] Actualment s'usen diversos materials polimèrics per a aplicacions mèdiques,. A causa de la facilitat de poder fabricar formes complexes, que amb altres mètodes és difícil realitzar-les, s'usa cada vegada amb més freqüència la manufactura additiva (MA) amb materials polimèrics acceptats per a aplicacions mèdiques. El procés de fabricació additiva per extrusió de material (MEX), és el procés de MA més utilitzat a causa de el baix cost dels equips, la facilitat d'accés als materials (filament d'impressió 3D) i la relativament baixa complexitat de la tècnica respecte a altres tecnologies de processament de polímers com l'extrusió, emmotllament per injecció, etc. Aquests materials han de ser compatibles amb el cos humà i es requereix que les parts impreses en 3D siguin resistents als processos d'esterilització, per evitar qualsevol tipus d'infecció o contaminació, la qual cosa s'aconsegueix mitjançant el procés d'esterilització. Els processos d'esterilització per calor humida (MH) i calor seca (DH) són els més usats en el camp de la medicina i són assequibles fins i tot en instal·lacions de baixa complexitat (exemple: dispensaris, consultoris, etc.). No obstant això, diversos d'aquests materials polimèrics, disminueixen les seves propietats mecàniques, tèrmiques i reològiques i / o canvien dimensionalment a l'ésser sotmesos als processos d'esterilització. Alguns materials polimèrics biocompatibles usats per a aplicacions mèdiques que es troben disponible a nivell comercial en forma de filament 3D per MA, com el àcid polilàctic (PLA), presenten alta resistència mecànica i rigidesa. No obstant això, la seva fragilitat impedeix el seu ús estès i aquesta fragilitat pot ser fins i tot major després de sotmetre els materials a processos d'esterilització. Per a investigar els efectes d'estos dos mètodes d'esterilització, es van imprimir per MEX alguns espècimens d'assaig amb filaments comercials de baixa temperatura de fusió com el polietilé tereftalato glicol reforçat amb fibra de carboni (PETG-CF) , poli (àcid làctic) (PLA) , CPE , PLA Smartfill®, i un material compost elaborat a partir de PLA i reforçat amb hidroxiapatita (PLA-HA) . Així mateix, es van imprimir per MEX materials comercials d'alt punt de fusió com el policarbonat (PC) , niló (PA) i polipropileno (PP) . Per a caracteritzar els materials abans i després dels processos d'esterilització es van realitzar proves mecàniques, tèrmiques, termomecàniques i òptiques per a determinar l'efecte dels processos d'impressió sobre cada tipus de material i verificar si les propietats finals complixen els requisits per a aplicacions mèdiques. Es va utilitzar l'espectroscòpia infraroja per transformada de Fourier (FTIR) per a identificar els canvis químics en els grups funcionals de les mostres impreses i esterilitzades. Després, es va realitzar un estudi morfològic per estereomicroscopio i microscopi electrònic d'agranat (SEM) per a estudiar els canvis de les mostres degut als processos d'esterilització. Finalment, en el cas del polipropileno es va fer la descripció del model reológico usant el model de Cross-WLF per a inferir en les condicions de processament per MA. En general es va trobar que els materials com el niló (PA) , el polipropilens (PP) i el policarbonat (PC) poden suportar els processos d'esterilització per calor, per la qual cosa podrien emprar-se per al desenrotllament de materials per a pròtesi y/u altres prestacions mèdiques. Per la seua banda, el PETG reforçat amb fibra de carboni, el CPE, el PLA, el PLA Smartfill® i el PLA reforçat amb hidroxiapatita (PLA-HA) varien dimensionalment després dels processos d'esterilització, afectant les propietats mecàniques de les parts impreses. Per tant, no es recomanen per a la seua aplicació en pròtesi esterilitzades per mitjà dels dos processos d'esterilització estudiats. No obstant això, el PLA Smartfill® que és més fàcil de processar que els altres PLAs estudiats (PLA i PLA-HA) i que presenta menor contracció durant els process / [EN] Various polymeric materials are currently used for medical applications. Due to the ease of being able to manufacture complex shapes, which with other methods is difficult to perform, additive manufacturing (MA) with polymeric materials is increasingly used. The additive manufacturing process by material extrusion (MEX), is the most widely used MA process due to the low cost of the equipment, the ease of access to the materials (3D printing filament) and the relatively low complexity of the technique with respect to other polymer processing technologies. These materials must be compatible with the human body and require that the 3D printed parts be resistant to sterilization processes, to avoid any type of infection or contamination. Wet heat (MH) and dry heat (DH) sterilization processes are the most widely used in the medical field and are affordable even in low-complexity facilities. However, these polymeric materials decrease their mechanical, thermal and rheological properties and/or change dimensionally when subjected to sterilization processes. Some biocompatible polymeric materials used for medical applications that are commercially available in 3D filament form for MA, such as poly(lactic acid) (PLA), have high mechanical strength and rigidity. However, their fragility prevents their widespread use, and this fragility can be even greater after subjecting the materials to sterilization processes. To investigate the effects of these two sterilization methods, some test specimens with commercial low-temperature melting filaments such as carbon fiber reinforced polyethylene terephthalate glycol (PETG-CF), poly (lactic acid) (PLA), CPE, Smartfill PLA®, and a material were printed by MEX. compound made from PLA and reinforced with hydroxyapatite (PLA-HA). Commercial high melting point materials such as polycarbonate (PC), nylon (PA) and polypropylene (PP) were also printed by MEX. To characterize the materials before and after the sterilization processes, they performed mechanical, thermal, thermo-mechanical and optical tests to determine the effect of the printing processes on each type of material and verify if the final properties meet the requirements for medical applications. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was used to identify chemical changes in the functional groups of printed and sterilized samples. Then, a morphological study was performed by stereomicroscope and scanning electron microscope (SEM) to study the changes of the samples due to sterilization processes. Finally, in the case of polypropylene, the description of the rheological model was made using the Cross-WLF model to infer in the processing conditions by MA. In general, it was found that materials such as nylon (PA),polypropylene (PP) and polycarbonate (PC) can withstand heat sterilization processes, so they could be used for the development of materials for prostheses and / or other medical benefits. Carbon fiber reinforced PETG, CPE, PLA, Smartfill PLA® and hydroxyapatite-reinforced PLA (PLA-HA) varied dimensionally after sterilization processes, affecting the mechanical properties of the printed parts. Therefore, they are not recommended for application in sterilized prostheses by the two sterilization processes studied. However, Smartfill PLA® which is easier to process than the other PLAs studied (PLA and PLA-HA) and which has less contraction during sterilization processes, could be used for applications that will not remain in the human body and that require lower mechanical performance, such as in surgery guides. In this way, the MA by MEX represents a simple and economical technique that can be implemented for the development of materials for custom-designed surgery guides and sterilizable by simple processes such as wet heat and dry heat, available in low complexity medical facilities. / Fuentes Fuentes, JM. (2022). Estudio y diseño de materiales de impresión 3d que soporten los sistemas de esterilización médicos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/180857

[ES] En los últimos años, la fabricación aditiva a través de la extrusión de materiales ha experimentado un desarrollo y adopción acelerados gracias a la amplia disponibilidad de máquinas y materiales de bajo costo. El tamaño de estas máquinas se ha reducido del tamaño del taller al tamaño del escritorio, lo que permite su uso en configuraciones de oficina o en el hogar. Este cambio ha permitido la adopción de la tecnología por la gama más amplia de usuarios que nunca, con o sin experiencia en diseño de ingeniería. Este nuevo paradigma ha creado el desafío de cómo habilitar que estos nuevos usuarios aprovechen las capacidades proporcionadas por esta tecnología. Esta tecnología permite la creación de geometrías complejas y productos personalizados con un coste inferior a los procesos de fabricación convencionales. Además, la gran cantidad de usuarios dispuestos a compartir sus diseños permite encontrar soluciones de diseño desde otros diseñadores. Sin embargo, la amplia gama de configuraciones de máquina, parámetros y materiales requiere brindar soporte para obtener resultados exitosos para cualquier combinación. Esta tesis aborda este desafío identificando las características de diseño y fabricación a considerar e investigando las consideraciones mecánicas y de pos procesamiento. Se propone y evalúa un nuevo marco de diseño que permite a los nuevos usuarios aprovechar las capacidades y considerar las limitaciones. Esta investigación encuentra que es posible crear un conjunto de herramientas de diseño que permita a los usuarios no capacitados diseñar productos utilizando la complejidad habilitada por la tecnología al tiempo que garantiza la funcionalidad y la capacidad de fabricación del producto. / [CA] En els últims anys, la fabricació additiva a través de l'extrusió de materials ha experimentat un desenvolupament i adopció accelerats gràcies a l'àmplia disponibilitat de màquines i materials de baix cost. La grandària d'aquestes màquines s'ha reduït de la grandària del taller a la grandària de l'escriptori, la qual cosa permet el seu ús en configuracions d'oficina o en a casa. Aquest canvi ha permés l'adopció de la tecnologia per la gamma més àmplia d'usuaris que mai, amb o sense experiència en disseny o enginyeria. Aquest nou paradigma ha creat el desafiament de com habilitar que aquests nous usuaris aprofiten les capacitats proporcionades per aquesta tecnologia. Aquesta tecnologia permet la creació de geometries complexes i productes personalitzats amb un cost inferior als processos de fabricació convencionals. A més, la gran quantitat d'usuaris disposats a compartir els seus dissenys permet trobar solucions de disseny des d'altres dissenyadors. No obstant això, l'àmplia gamma de configuracions de màquina, paràmetres i materials requereix brindar suport per a obtindre resultats reeixits per a qualsevol combinació. Aquesta tesi aborda aquest desafiament identificant les característiques de disseny i fabricació a considerar i investigant les consideracions mecàniques i de post processament. Es proposa i avalua un nou marc de disseny que permet als nous usuaris aprofitar les capacitats i considerar les limitacions. Aquesta investigació troba que és possible crear un conjunt d'eines de disseny que permeta als usuaris no capacitats dissenyar productes utilitzant la complexitat habilitada per la tecnologia al mateix temps que garanteix la funcionalitat i la capacitat de fabricació del producte. / [EN] In recent years, additive manufacturing through material extrusion has experienced accelerated development and adoption thanks to the wide availability of low-cost machines and materials. The size of these machines has been reduced from shop floor to desktop size, enabling their usage in office setups or at home. This change has allowed the adoption of the technology by the broadest range of users than ever, with or without an engineering design background. This new paradigm has created the challenge of how to enable these novel users to leverage the capabilities provided by this technology. This technology allows the creation of complex geometry and customised products with a cost lower than conventional manufacturing processes. Furthermore, the large number of users willing to share their designs allows finding design solutions from other designers. However, the wide range of machine configurations, parameters and materials requires providing support to obtain successful results under any combination. This thesis addresses this challenge by identifying the design and manufacturing characteristics to be considered and investigating the mechanical and post-processing considerations. A new design framework that enables new users to leverage the capabilities and consider the limitations is proposed and evaluated. This research finds that it is possible to create a design toolkit that enables untrained users to design products using the complexity enabled by the technology whilst ensuring the product's functionality and manufacturability. / Fernández Vicente, M. (2022). Analysis to Support Design for Additive Manufacturing with Desktop 3D Printing [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/185344

Tesis por compendio / [ES] La gestión sostenible de las cadenas de suministro se ha transformado en un tema de alto interés entre profesionales e investigadores en el ámbito de la ingeniería industrial. El impacto que generan las actividades económicas en el medioambiente y en las comunidades donde éstas se ubican ha generado un incremento en el desarrollo de herramientas que permitan incorporar dichos impactos en las decisiones tomadas en el nivel estratégico de las empresas e industrias. Es así como surgen nuevos paradigmas respecto al modelo de producción, como por ejemplo la economía circular, donde se busca transitar desde una economía de producción lineal, hacia una circular reduciendo al mínimo la generación de desperdicios, ya sea material y/o energético. En este contexto, esta tesis doctoral, sustentada en una revisión de la literatura y en un análisis de modelos de optimización matemática de referencia, propone un marco conceptual como herramienta de soporte para seguir desarrollando modelos cuantitativos para dar soporte a los problemas de localización, inventario y transporte (LIT) en cadenas de suministro sostenibles, así como, un modelo de optimización multiobjetivo no lineal entero mixto (MOMINLP) para diseñar una cadena de suministro sostenible de bucle cerrado considerando las decisiones LIT, donde los aspectos de sostenibilidad: económico, medioambiental y social son incorporados en cada una de las decisiones anteriores. El modelo propuesto, denominado 3S-LIT, considera cuatro funciones objetivo que pretenden: (1) minimizar el coste total de la cadena de suministro; (2) minimizar los costes asociados a la emisión de CO2 equivalente; (3) minimizar el coste social relacionado con los accidentes laborales; y (4) maximizar el impacto social, medido como el incremento en cuanto a la generación de empleos directos e indirectos y la reducción en la cantidad de personas afectas por los riesgos del transporte dentro de la cadena de suministro. El modelo 3S-LIT ha sido validado en una empresa del sector minero del cobre obteniendo un mejor desempeño en los valores de las funciones objetivo respecto a los obtenidos en la situación actual. Además, el modelo 3S-LIT se ha comparado con un enfoque existente en la literatura científica obteniéndose unos resultados satisfactorios tanto en términos de funcionalidades como de resultados. Finalmente, el modelo propuesto de optimización matemática, 3S-LIT, es replicado en un modelo de simulación con el cual se estudiaron posibles escenarios de disrupción de la cadena de suministro con el objetivo de analizar su capacidad resiliente. / [CA] La gestió sostenible de les cadenes de subministrament s'ha transformat en un tema d'alt interès entre professionals i investigadors en l'àmbit de l'enginyeria industrial. L'impacte que generen les activitats econòmiques en el medi ambient i en les comunitats on aquestes se situen ha generat un increment en el desenvolupament d'eines que permeten incorporar aquests impactes en les decisions preses en el nivell estratègic de les empreses i indústries. És així com sorgeixen nous paradigmes respecte al model de producció, com per exemple l'economia circular, on se cerca transitar des d'una economia de producció lineal, cap a una circular reduint al mínim la generació de desaprofitaments, ja siga material i/o energètic. En aquest context, aquesta tesi doctoral, sustentada en una revisió de la literatura i en una anàlisi de models d'optimització matemàtica de referència, proposa un marc conceptual com a eina de suport per a continuar desenvolupant models quantitatius per a donar suport als problemes de localització, inventari i transport (LIT) en cadenes de subministrament sostenibles, així com, un model d'optimització multi-objectiu no lineal enter mixt (MOMINLP) per a dissenyar una cadena de subministrament sostenible de bucle tancat considerant les decisions LIT, on els aspectes de sostenibilitat: econòmic, mediambiental i social són incorporats en cadascuna de les decisions anteriors. El model proposat, denominat 3S-LIT, considera quatre funcions objectiu que pretenen: (1) minimitzar el cost total de la cadena de subministrament; (2) minimitzar els costos associats a l'emissió de CO2 equivalent; (3) minimitzar el cost social relacionat amb els accidents laborals; i (4) maximitzar l'impacte social, mesurat com l'increment quant a la generació d'ocupacions directes i indirectes i la reducció en la quantitat de persones afectes pels riscos del transport dins de la cadena de subministrament. El model 3S-LIT ha sigut validat en una empresa del sector miner del coure obtenint un millor acompliment en els valors de les funcions objectiu respecte als obtinguts en la situació actual. A més, el model 3S-LIT s'ha comparat amb un enfocament existent en la literatura científica obtenint-se uns resultats satisfactoris tant en termes de funcionalitats com de resultats. Finalment, el model proposat d'optimització matemàtica, 3S-LIT, és replicat en un model de simulació amb el qual es van estudiar possibles escenaris de disrupció de la cadena de subministrament amb l'objectiu d'analitzar la seua capacitat resilient. / [EN] Sustainable supply chain management has become a topic of great interest among practitioners and researchers in the field of industrial engineering. The impact generated by economic activities on the environment and the communities where they are located has generated an increase in the development of tools that allow the incorporation of these impacts in the decisions taken at the strategic level of companies and industries. This is how new paradigms emerge regarding the production model, such as the Circular Economy, which seeks to move from a linear production economy to a circular one by minimising the generation of waste, both material and energetic. In this context, this PhD thesis, supported by a state-of-the-art study and the analysis of benchmark mathematical optimisation models, presents a conceptual framework to provide the key elements that act as a valuable tool to further develop quantitative models of location, inventory and transport (LIT) problems in sustainable supply chains, and a novel mixed integer non-linear multi-objective mixed integer multi-objective optimisation model (MOMINLP) for designing a closed-loop sustainable supply chain considering location, inventory and transportation decisions, where economic, environmental and social sustainability aspects are incorporated in each of the above mentioned decisions. The proposed model, called 3S-LIT, considers four objective functions that aim to: (1) minimise the total cost of the supply chain, (2) minimise the costs associated with CO2 equivalent emissions, (3) minimise the social cost related to occupational accidents, and (4) maximise the social impact, measured as a higher generation of direct and indirect jobs and a lower number of people affected by transport risks within the chain. The 3S-LIT model has been applied in a company in the copper mining sector, confirming a better performance in the values of the objective functions compared to those obtained in the current situation. In addition, the mathematical optimisation model is replicated in a simulation model with which possible supply chain disruption scenarios were studied to analyse the resilience of the supply chain. / This thesis has been developed within the Research Centre on Production Management and Engineering (CIGIP) of the Universitat Politècnica de València, within the framework of the projects: "Industrial Production and Logistics Optimization in Industry 4.0" (i4OPT) (Ref. PROMETEO/2021/065) granted by the Valencian Regional Government and received funding from Grant RTI2018-101344-B-I00 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by “ERDF A way of making Europe”; “Validation of transferable results of optimisation of zero-defect enabling production technologies for supply chain 4.0” (CADS4.0-II) from the grant PDC2022-133957-I00; and by European Union Next GenerationEU/PRTR, and from the European Union’s Horizon Europe research and innovation programme under grant agreement No. 101070076 "Optimizing Production and Logistic Resources in the Time-critical Bio Production Industries in Europe" (CLARUS). It was also funded by the National Agency for Research and Development (ANID)/Scholarship Program/Doctorado Becas en el Extranjero/2020 – 72210174 and sponsored by the Universidad de Atacama as part of an academic improvement plan. / Becerra Muñoz, PA. (2023). Quantitative Models of Location, Inventory and Transportation Decisions for Sustainable Supply Chain Management [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/196651 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] El paradigma de la Industria 4.0 (I4.0) gravita en gran medida sobre el potencial de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) para mejorar la competitividad y sostenibilidad de las industrias. El concepto de Smart Manufacturing Scheduling (SMS) surge y se inspira de ese potencial. SMS, como estrategia de transformación digital, aspira a optimizar los procesos industriales mediante la aplicación de tecnologías como el gemelo digital o digital twin (DT), el modelo de gestión zero-defect manufacturing (ZDM), y el aprendizaje por refuerzo profundo o deep reinforcement learning (DRL), con el propósito final de orientar los procesos de programación de operaciones hacia una automatización adaptativa en tiempo real y una reducción de las perturbaciones en los sistemas de producción. SMS se basa en cuatro principios de diseño del espectro I4.0: automatización, autonomía, capacidad de acción en tiempo real e interoperabilidad. A partir de estos principios clave, SMS combina las capacidades de la tecnología DT para simular, analizar y predecir; la del modelo ZDM para prevenir perturbaciones en los sistemas de planificación y control de la producción; y la del enfoque de modelado DRL para mejorar la toma de decisiones en tiempo real. Este enfoque conjunto orienta los procesos de programación de operaciones hacia una mayor eficiencia y, con ello, hacia un mayor rendimiento y resiliencia del sistema productivo. Esta investigación emprende, en primer lugar, una revisión exhaustiva del estado del arte sobre SMS. Con la revisión efectuada como referencia, la investigación plantea un modelo conceptual de SMS como estrategia de transformación digital en el contexto del proceso de programación del taller de trabajos o job shop. Finalmente, la investigación propone un modelo basado en DRL para abordar la implementación de los elementos clave del modelo conceptual: el DT del taller de trabajos y el agente programador. Los algoritmos que integran este modelo se han programado en Python y han sido validados contra varias de las más conocidas reglas heurísticas de prioridad. El desarrollo del modelo y los algoritmos supone una contribución académica y gerencial en el área de la planificación y control de la producción. / [CA] El paradigma de la Indústria 4.0 (I4.0) gravita en gran mesura sobre el potencial de les tecnologies de la informació i la comunicació (TIC) per millorar la competitivitat i la sostenibilitat de les indústries. El concepte d'smart manufacturing scheduling (SMS) sorgeix i inspira a partir d'aquest potencial. SMS, com a estratègia de transformació digital, aspira a optimitzar els processos industrials mitjançant l'aplicació de tecnologies com el bessó digital o digital twin (DT), el model de gestió zero-defect manufacturing (ZDM), i l'aprenentatge per reforçament profund o deep reinforcement learning (DRL), amb el propòsit final dorientar els processos de programació doperacions cap a una automatització adaptativa en temps real i una reducció de les pertorbacions en els sistemes de producció. SMS es basa en quatre principis de disseny de l'espectre I4.0: automatització, autonomia, capacitat d¿acció en temps real i interoperabilitat. A partir d'aquests principis clau, SMS combina les capacitats de la tecnologia DT per simular, analitzar i predir; la del model ZDM per prevenir pertorbacions en els sistemes de planificació i control de la producció; i la de de l'enfocament de modelatge DRL per millorar la presa de decisions en temps real. Aquest enfocament conjunt orienta els processos de programació d'operacions cap a una eficiència més gran i, amb això, cap a un major rendiment i resiliència del sistema productiu. Aquesta investigació emprèn, en primer lloc, una exhaustiva revisió de l'estat de l'art sobre SMS. Amb la revisió efectuada com a referència, la investigació planteja un model conceptual de SMS com a estratègia de transformació digital en el context del procés de programació del taller de treballs o job shop. Finalment, la investigació proposa un model basat en DRL per abordar la implementació dels elements claus del model conceptual: el DT del taller de treballs i l'agent programador. Els algorismes que integren aquest model s'han programat a Python i han estat validats contra diverses de les més conegudes regles heurístiques de prioritat. El desenvolupament del model i els algorismes suposa una contribució a nivell acadèmic i gerencial a l'àrea de la planificació i control de la producció. / [EN] The Industry 4.0 (I4.0) paradigm relies, to a large extent, on the potential of information and communication technologies (ICT) to improve the competitiveness and sustainability of industries. The smart manufacturing scheduling (SMS) concept arises and draws inspiration from this potential. As a digital transformation strategy, SMS aims to optimise industrial processes through the application of technologies, such as the digital twin (DT), the zero-defect manufacturing (ZDM) management model and deep reinforcement learning (DRL), for the ultimate purpose of guiding operations scheduling processes towards real-time adaptive automation and to reduce disturbances in production systems. SMS is based on four design principles of the I4.0 spectrum: automation, autonomy, real-time capability and interoperability. Based on these key principles, SMS combines the capabilities of the DT technology to simulate, analyse and predict; with the ZDM model, to prevent disturbances in production planning and control systems; by the DRL modelling approach, to improve real-time decision making. This joint approach orients operations scheduling processes towards greater efficiency and, with it, a better performing and more resilient production system. This research firstly undertakes a comprehensive review of the state of the art on SMS. By taking the review as a reference, the research proposes a conceptual model of SMS as a digital transformation strategy in the job shop scheduling process context. Finally, it proposes a DRL-based model to address the implementation of the key elements of the conceptual model: the job shop DT and the scheduling agent. The algorithms that integrate this model have been programmed in Python and validated against several of the most well-known heuristic priority rules. The development of the model and algorithms is an academic and managerial contribution in the production planning and control area. / This thesis was developed with the support of the Research Centre on Production Management and Engineering (CIGIP) of the Universitat Politècnica de València and received funding from: the European Union H2020 programme under grant agreement No. 825631, “Zero Defect Manufacturing Platform (ZDMP)”; the European Union H2020 programme under grant agreement No. 872548, "Fostering DIHs for Embedding Interoperability in Cyber-Physical Systems of European SMEs (DIH4CPS)"; the European Union H2020 programme under grant agreement No. 958205, “Industrial Data Services for Quality Control in Smart Manufacturing (i4Q)”; the European Union Horizon Europe programme under grant agreement No. 101057294, “AI Driven Industrial Equipment Product Life Cycle Boosting Agility, Sustainability and Resilience” (AIDEAS); the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities under grant agreement RTI2018-101344-B-I00, "Optimisation of zero-defects production technologies enabling supply chains 4.0 (CADS4.0)"; the Valencian Regional Government, in turn funded from grant RTI2018- 101344-B-I00 by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by “ERDF A way of making Europe”, "Industrial Production and Logistics optimization in Industry 4.0" (i4OPT) (Ref. PROMETEO/2021/065); and the grant PDC2022-133957- I00, “Validation of transferable results of optimisation of zero-defect enabling production technologies for supply chain 4.0” (CADS4.0-II) funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by European Union Next GenerationEU/PRTR. / Serrano Ruiz, JC. (2024). Job shop smart manufacturing scheduling by deep reinforcement learning for Industry 4.0 [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202871 / Compendio

El escaso consumo de café nacional en la población peruana es el resultado de una serie de problemas que inicia en el cultivo en las fincas cafetaleras y finaliza en el expendio del producto como grano y bebida. En Lima, se estima que el consumidor no valora los métodos tradicionales de preparación y filtrado de café –ya sea porque no los conoce o porque conocer dichos métodos requiere un momento para entenderlos y, así, disfrutarlos– y opta por la adquisición de café instantáneo extranjero. A pesar de que la demanda de grano peruano va en aumento, dicha situación todavía tiene repercusión directa en todo el sistema de comercialización. En este contexto, el planteamiento de diseño que se expone en esta tesis está basado en el surgimiento y crecimiento sostenido de cafeterías de especialidad, que evidencian un mayor interés por parte del público y, por tanto, del incremento de la demanda. La naturaleza de la propuesta está estrechamente relacionada con el consumidor final y toma como teoría la aplicación de los conceptos de diseño emocional. Este enfoque nos permite proponer el diseño y la fabricación de un producto que se relacione de manera positiva con el usuario a nivel matérico, inspiracional e identitario. Si sumamos, además, los métodos de fabricación empleados, se puede sostener que el proyecto relaciona la fabricación digital y la técnica ancestral de la cerámica. Las experiencias sensibles que se generan al preparar café, como sentir su peso, las temperaturas y texturas, son parte de la propuesta de valor que ofrece la presente investigación. Así, se logra revalorar el consumo del café peruano con los sentimientos de identidad nacional.

El presente proyecto de investigación se basa en el análisis del proceso de envasado de GLP en la empresa Sipán Gas E. I. R. L., dedicada al envasado y comercialización de cilindros con GLP en el departamento de Lambayeque. El producto con mayor demanda es el cilindro envasado con 10 kg de GLP o también conocido como balón con GLP para cocina, el cual presenta baja productividad en su proceso debido a la variabilidad de la producción, deficiencia de estandarización de tiempos promedios, presencia de trasiegos, presencia de válvulas defectuosas, presencia de tiempos muertos en la operación de envasado y deficiente ergonomía por levantamientos de cargas. Ante estos inconvenientes, las dos propuestas de mejora son: el desarrollo del sistema automatizado y el rediseño del proceso de envasado de GLP en balones. Ambas propuestas permiten obtener mejoras en los indicadores del proceso, de las cuales son: el incremento de la producción anual en 216 343 unidades, el incremento de la productividad total en 0,70 % y el incremento de las productividades parciales con respecto a la mano de obra, capital de trabajo, horas hombre, número de máquinas, consumo de energía eléctrica y al ámbito económico en 99,15 %, 0,73 %, 99,19 %, 54,90 %, 54,90 % y 0,73 % respectivamente. Por último, la inversión del proyecto es de S/. 181 600,00, con Tasa de Interna de Retorno de 564,15 %, Valor Neto Actual de S/. 4 379 669,30 a un plazo de 5 años y un periodo de recuperación de 79 días, siendo un proyecto viable económica y financieramente.