DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA IMPRESORA 3D CON SOFTWARE LIBRE
nataliperazaTrabajo10 de Mayo de 2019
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DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA IMPRESORA 3D CON SOFTWARE LIBRE
Robinson Gerardo Aguirre Duque
Fundación para la Educación Superior San Mateo
Facultad de ingeniería-Ciclo Tecnológico VII semestre
Bogotá, Colombia
2019
DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA IMPRESORA 3D CON SOFTWARE LIBRE
Robinson Gerardo Aguirre Duque
Tesis o trabajo de investigación presentada(o) como requisito parcial para optar al título de: Técnico en operación de procesos de producción
Director (a):
Ingeniero, Sergio Carrillo
Línea de Investigación:
INNOVACIÓN TECNOLÓGICA, SOCIAL Y EDUCATIVA.
Fundación para la Educación Superior San Mateo
Facultad de ingeniería-Ciclo Tecnológico VII semestre
Bogotá, Colombia
2019
Dedicatoria
Primeramente, a Dios por permitirme desarrollar este proyecto de investigación apoyado por el profesor Jorge Tierradentro, así mismo agradezco a mi padre Robinson Aguirre y a mi madre Nancy Duque, ya que son parte fundamental que brindan motivación y apoyo incondicional en el día a día para alcanzar la tan anhelada meta de graduarme del ciclo tecnólogo.
Agradecimientos
Para la ejecución de este proyecto de investigación hace parte fundamental varios actores los cuales son indispensables para la ejecución del mismo; a quien agradezco primeramente es a Dios por darme la vida y salud para poder ejecutar cada etapa que compone este documento; agradezco a mis padres, a mi amiga Natali Peraza quien nos apoyó incondicionalmente aportando sus conocimientos.
Así mismo agradezco a Greinellys Gudiño, mi compañera de vida quien me brido todo su apoyo y motivación para culminar con éxito este trabajo.
RESUMEN
La impresión 3D es una tecnología que logra convertir los diseños realizados con programas CAD en piezas reales, con características volumétricas a partir de un diseño hecho por ordenador para su respectivo uso en maquetas y piezas especializadas de la industria. Actualmente en Colombia su uso está destinado a la creación de prototipos, y moldes en sectores como la Ingeniería, la arquitectura o el diseño industrial lo cual permite, además de materializar y producir productos, prototipos y pilotos para pruebas de ingeniería, esto con el fin de que se garantice un modelo que sea funcional en cuanto al tema de costos y pruebas de ensayo para así lograr dar una calificación del funcionamiento del mismo.
El proceso productivo de las impresiones 3D está basado en polímeros y otros componentes similares; Actualmente los desarrollos de ingeniería en especial la mecatrónica tienen una necesidad obligatoria del uso de las impresoras 3D para poder llevar acabo todos sus aspectos académicos y laborales los cuales requieren desarrollos y estudio de modelados de piezas, obteniendo así un modelo físico para su uso.
PALABRAS CLAVE
IMPRESIÓN 3D
PRODUCTO COMERCIAL
DISEÑO DE PRODUCTO
DISEÑO INDUSTRIAL
CAD
FABRICACIÓN ADITIVA
Contenido
PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA 10
JUSTIFICACIÓN 12
OBJETIVOS 13
Objetivo general 13
Objetivos específicos 13
ESTADO DEL ARTE 14
MARCO TEORICO 31
Impresión 3D 31
Extrusor 32
Tecnologias de fabricación aditiva 32
Estereolitografia (SLA) 32
Sinterizacion láser selectiva 32
Deposición directa de metal 33
Modelado por deposición de hilo fundido 33
Fabricación por corte y laminado 33
Modelado por FDM 34
Fotosolidicación 34
Materiales 34
Herramientas externas 36
Modelado CAD 37
Slicer => Gcode 37
Proceso de termoconformado 37
Extrusión 37
Bioimpresora 38
Costos de producción 38
CONCLUSIONES 39
Lista de ilustraciones
2Esnaloa, (2018), Prototipo de barra anti-intrisión, figura 2 recuperado de https://ojs.aemac.org/materiales-compuestos/article/view/148/97 22
Lista de tablas
1Tabla 1. Comparación entre el valor de mercado y características de operación de las impresoras más comerciales. Autoría propia 39
PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA
La manufactura de polímeros es una de las industrias más grandes, ya que son de los productos de consumo más importantes y más utilizados en la cotidianidad de las personas, por eso este mercado tiene un lugar sobresaliente en el conjunto de la economía (Pérez, 2014).
En el proceso de transformación de los polímeros se debe tener en cuenta los métodos tradicionales ya que el moldeo por inyección maneja diferentes tipos de espesores lo cual conlleva a altos costos de matricería (López, 2015), fuera de esto al ser un proceso de termoconformado al igual que cualquiera de los métodos primarios como son extrusión, soplado, inyección, el polímero suele trabajarse previamente fundido o reblandecido por efecto simultáneo de la aplicación de calor, presión y esfuerzos de cizalla. (Groover, 1997). Esto genera un alto consumo de energía, por el manejo de altas temperaturas. El moldeo de piezas tiene que tener tolerancias de precisión ya que este exige una selección más cuidadosa del material, y pueden generar daños al molde, los cuales son diseñados en metales especiales para aguantar altos niveles de temperatura, por sus ajustes milimétricos de matricería, y para su cuidado los moldes requieren mantenimiento del repulido, limpieza, reemplazo de partes dañadas o rotas (ACERO PARA MOLDES, S.F) Inicialmente los procesos de transformación de polímeros eran diseñados empíricamente y luego optimizados mediante ensayos de prueba y error (interempresas, 2013)
El desarrollo tecnológico en el procesamiento de estos productos y el enfoque a la calidad generan constantemente competitividad y así esta orienta a la mejora continua en la reducción de costos de producción y la optimización de las técnicas actuales (Osswald, 2012).
Dentro de estas tecnologías que entran en la mejora continua de esta industria optimizando el uso de maquinaria y a su vez reduciendo el impacto de los residuos en el ambiente se encuentra la fabricación aditiva en la implementación de la impresión 3D, aunque esta herramienta es escasa en el uso industrial, esta elimina las desventajas en la eficiencia de producción personalizada y a su vez permitiría la creación optima de prototipos en la cadena de suministro (del Val Román, 2016).
JUSTIFICACIÓN
Esta investigación surge de la necesidad de dar a entender la importancia y el impacto de la impresión 3D en la industria y en el mundo, ya que países potencia como Alemania, China, Estados Unidos entre otros, están en desarrollo con esta nueva tecnología. La moda, La tecnología y la innovación hacen parte de este avance, porque la impresión 3D avanza cada vez más tanto así que se han visto aplicaciones no solo en estos campos sino también en la medicina, en la arquitectura, y los que quedan por ver.
OBJETIVOS
Objetivo general
Realizar una investigación detallada, soportada en fuentes académicas para recopilar artículos científicos sobre la impresión 3D para dar a conocer la importación sobre la actualidad de esta tecnología.
Objetivos específicos
- Realizar una investigación exploratoria mediante la recopilación en fuentes académicas sobre el diseño y fabricación de la impresora 3D que permitan realizar su estudio.
- Identificar los diferentes tipos de aplicación de la impresión 3D con el fin de conocer su uso en el área académica e industrial.
- Realizar una comparación entre el costo y los beneficios que brindan las impresoras 3D.
ESTADO DEL ARTE
La impresión 3D en la medicina
Organova es una empresa líder y lleva más de seis años estudiando distintos métodos para la impresión de tejidos y órganos. En el año 2008 Organova junto con Invetech construyeron la primera bioimpresora 3D comercial la cual cuenta con dos cabezales robotizados de gran precisión, mientras uno de ellos deposita las células humanas que conformaran el tejido, la otra deposita un hidrogel o matriz de soporte. Las células están agrupadas en pequeños esferoides el cual contiene miles de células; inicialmente se deposita una capa de hidrogel y posteriormente se van añadiendo sucesivamente capa a capa las células y más capas de este hidrogel, son las células las que se van fusionando para formar la forma deseada, sin ser necesario imprimir exactamente la forma deseada.
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