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CEPILLO DENTAL CON PASTA DE DENTÍFRICA
INTEGRADA EN LA EMPUÑADURA
ASIGNATURA: PROYECTOSPROFESOR: JOAQUIM LLOVERAS MACIÀSergio gonzález MartínJaume Moragas GraellsEva Mota HinchadoJavier Nieto CuberoAlejandro Peidró RoyIgor Pérez Villalobos
Estudio del estado de la técnica
Se realizará un estudio de una série de patentes tanto de ámbito nacional como internacional.
Se han estudiado un total de: 12 patentes 20 modelos de utilidad
Como criterios de estudio se han usado: · Sistema de impulsión del dentífrico · Tipo de válvulas antirretorno · Disposición de los orificios de aplicación · Situación de la bomba · Forma de recarga · Tipo de gel · Zona de aplicación del dentífrico · Público al que va dirigido · Materiales que se usarán
Sistema de impulsión:
Bombas de vacío (air-less) 6 patentes Hélices 7 patentes Fuelles 3 patentes Piston 5 patentes Compresión del mango 5 patentes Bomba eléctrica 3 patentes Otros 2 patentes
Sistema de válvulas antirretorno
Patilla manual 5 patentes Bolas anitrretorno 8 patentes Sin ningún sistema 1 patente Diafragma Ninguna patente Clapetas 2 patentes Válvulas de bolas/muelle 14 patentes Otros Ninguna otra patente
Sistema de recarga
Toda la empuñadura 6 patentes Bolsa Ninguna patente Reinyectable 14 patentes Desechable 6 patentes Recargable 5 patentes Otros Ninguna otra
Público al que va dirigido
De viaje 10 patentes De bolsillo 6 patentes Escolares 4 patentes Uso doméstico 1 patente Combinado 6 patentes No comentan nada 4 patentes
Ventajas e Inconvenientes
VENTAJAS Apto para ciertas discapacidades Mayor comodidad Mayor rapidez Ahorro de dentífrico Unificación cepillo y pasta dentífrica Uso más fácil para viajes (anti olvidos) Uso de la pasta siempre en buen estado Uso modular (recambio del cabezal, deposito, dispensador) Producto innovador
Ventajas e Inconvenientes
INCONVENIENTES Producto más complejo Coste superior al cepillo tradicional Necesidad de montaje Menor resistencia del mango Posible fallo de impulsión de la pasta Exclusividad en el uso de la pasta dentífrica Depósito más limitado que el tradicional No apto para ciertas discapacidades Uso de más materiales: dificultad para el reciclaje
Partes del cepillo de dientes Una sola parte 6 patentes Dos partes 16 patentes Tres partes 6 patentes Más de tres partes 3 patentes
Situación de la bomba
En la mayoria de las patentes la bomba se coloca muy lejos de las cerdas, cosa que hace, que pueda ser más frequente el atascamiento si se generan agregados
Disposición de los orificios Ninguna patente hace referencia clara a
como deberían estar orientados los orificios de salida, el diametro, o si deberían incorporar algún tipo de válvula para evitar entrada de cuerpos extraños. Algunas hacen referencia a patillas manuales.
Normalmente sólo hacen referencia al tubo de salida, pero no como se repartirá el dentífrico a través de las cerdas
Materiales a usarTampoco hay referencias sobre este apartado, pero se podrían usar los siguientes:
Aleaciones martensíticas de acero inoxidable Cr, o Cr, Ni, para muelles
Aleaciones martensíticas de acero inoxidable Cr, o Cr, Ni, para hélices
Aleaciones ferríticas de acero inoxidable Cr, o Cr, Ni, para pistones
Aleaciones ferríticas de acero inoxidalbe Cr, para fuelles
Aleaciones de Cu, y de acero dulce para la bomba eléctrica
* Materiales plásticos elásticos, cauchos sintéticos para bombas· * Materiales plásticos muy elásticos y poco rígidos, tipo
PE, en el caso de usar mangos deformables.· * Bolas antirretorno de caucho duro, o de PS, pero que no
sean cauchos tipo SBR, que se hinchen con la presencia de alcholes, o otros disolventes
· * Los “cartuchos” donde van las válvulas antirretorno, de PVC serían los más resistentes o sino de PP o de PS
· * Juntas tóricas de PTFE· * Plásticos rígidos y resistentes al desgaste, tipo PS o Poliamidas,
para patillas manuales.· * Aleaciones ferríticas de acero inoxidalbe Cr, para clapetas
Tipo de crema dentífrica
Las patentes estudiadas no hacen ninguna referencia al tipo de crema.
En este proyecto se propone:
Usar un gel antes que una crema debido a su menor viscosidad
Usar un gel tixiotrópico a base de bentonitas Con pocas gomas (xantano, reduce viscosidad) Con pocos aluminosilicatos hidratdos (menos
abrasiva para el tubo)
ConclusionesLos sistemas anteriormente estudiados tenen diversas desventajas:
Sistemas complejos, dificiles de unir No fiables, y con posibilidades de perdidas Requieren un mantenimiento Se usan elementos clásicos de bombas Gran complejidad de ensamblado, aumento del
coste de producción No regulan bien la cantidad de fluido a
dosificar Pueden tener problemas de retención del fluido
Mejoras propuestas en el proyecto
Uso de una bomba que está formada por PP, o PS con dos partes.
Uso de una bolsa recargable de Al, PE,PET Dos válvulas tipo diafragma de PP Mango de PP y ABS, que le da mayor
resistencia a la tenacidad, con PUR gomoso Uso de un gel de poca viscosidad
tixiotrópico, que fluya bien Cabezal con cerdas de nylon, y con un solo
orifico de salida
Viabilidad ecónomica La bomba usa dos tipos de plásticos muy usuales
PE y PP unidos por plastisoles, las patentes usan aceros inoxidables de coste de fabricación y adquisición superior
Valvúlas simples de diafragma de PP, en cambio la bibliografia usa complejas válvulas con muelles metálicos y bolas
Sistema de recarga que fàcil, y que da mayor posibilidad de comercializar recambios
El mango usa casi los mismos plásticos que la bomba, solo el ABS encarece algo el mango
PLANOS
PLANOS
PLANOS
PLANOS
PLANOS
PLANOS
Procedimiento de recarga
1. Sujetar el extremo del cabezal fuertemente con una mano.
2. Tirar del mango hasta separar las dos partes.
3. Separar el cartucho de pasta dentífrica del dispositivo de bombeo.
4. Introducir el nuevo cartucho presionando la boquilla de salida contra el extremo de la bomba, hasta perforar el sello protector.
5. Situar el mango frente al cabezal, haciendo coincidir las dos marcas.
6. Presionar el mango contra el cabezal, hasta oír un “clack”.
Instrucciones de uso
Procedimiento de uso
1. Sujetar el cepillo con una mano, situando el dedo pulgar sobre el pulsador.
2. Humedecer las cerdas con agua si se desea.
3. Presionar 2 o 3 veces el pulsador según la cantidad de pasta requerida.
4. Cepillar los dientes durante 2 minutos (siga los consejos de su dentista).
5. Limpiar en profundidad el cabezal, para evitar la obstrucción de la válvula de salida de pasta dentífrica.
Instrucciones de uso
NO FUNCIONAFallo cabezal + Fallo impulsión pasta
Fallo Impulsión de pasta
Obstrucción Fallo sistema de impulsión
Desacoplamiento de los elementos
Rotura sistema impulsor
Fallo clip
Rotura clip
Bomba perforada
Cartucho perforado
Conducto obstruido
Válvula obstruida
Pasta seca Elemento externo
Fallo del cabezal
Desprendimiento de cabezal
Cerdas gastadas
Fallo clip
Rotura clip
Cerdas sucias
Cerdas dobladas
Árbol de fallos
Elección de materiales
Factores:Estudio de mercadoPropiedades mecánicas del materialProcesado (fabricación)CostesImpacto medioambiental
CEPILLO NOMAD
POLIACRILAMIDA
PP+ABS+ASPS (bolsa contenedora de pasta)
ESPUMA POLIURETANO
Propiedades mecánicas del PP:
Propiedades PP
Densidad (Kg/cm3) 0,96
Módulo de Young (Mpa)
1200-2000
Tensión de Fluencia (Mpa)
30
Elongación (%) 50-200
Resistencia de Temperaturas(ºC)
-10/110
Propiedades mecánicas del ABS:
Propiedades ABS
Densidad (g/cm3) 1,05
Dureza Rocwell R 100-110
Elongación (%) 45
Temperatura máx uso(ºC) 70-100
Propiedades mecánicas:
Propiedades de la espuma de poliuretano: Buena resistencia mecánica Buena propiedad térmica ( -30/100 ºC) Óptima resistencia al envejecimiento Bajo peso Simplicidad de transformación Elevada propiedad mecánica Posibilidad de ajustar la resistencia compresión y flexión
Propiedades mecánicas del PS:
Es liviano y resistente al agua Su estabilidad,dureza y rigidez permite conservar por
más tiempo el continente Posee alto grado de procesabilidad en transformación
por moldeo, extrusión, termosoplado y soplado Es un material muy versatil Se puede fabricar en diversos colores, ya sean
trasparentes u opacos
Características generales PP:
El pp se produce a partir de petróleo o gas natural por un proceso de polimerización.
Polimeros termoplásticos sólidos que pueden ser procesados por extrusión o inyección
Tienen excelente coloreabilidad Son fáciles de conformar Presentan resistencia al agua y soluciones acuosas Soporta cargas ligeras durante periodos de tiempo
prolongados
Aspectos económicos:
Compuesto Precio (€ / Kg)
HDPE 0,78
PP 0,84
PET 1,08
PVC 0,68
Aspectos medioambientales:
El impacto ambiental que provoca el PP frente a otros plásticos de gran consumoes inferior, es decir, repercute directamente en:Consumo de energíaAgotamiento de materia primaEmisión durante la fabricaciónResiduos generados en la fabricación
Aspectos medioambientales:
Reducción de la fuente:Con un proceso de fabricación moderno, podemos
prescindir de efluentes gaseosos, puesto que está compuestos en un 99% de C y H, muy abundantes en la naturaleza.
No contamina químicamente la naturaleza
Aspectos medioambientales:
Valorización de residuos plásticos:El 50% de las aplicaciones se destina al mercado
de los bienes durables, por lo que la incidencia en residuos urbanos es menor
Reciclado mecánico:El 100% del PP es reciclable ya sea en forma de
Scrap industrial( residuo industrial) o bien residuo post-consumo.
Aspectos medioambientales:
Recuperación energética:El pp tiene energía comparable con los
combustibles fósiles, de ahí que constituyan una alternativa para producir energía eléctrica y calor
Reciclado químico: Consiste en la despolimerización de los
residuos plásticos, permitiendo obtener componentes del petróleo para la industria
MEDIDAS ADOPTADAS PARA LA MINIMIZACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL
EN EL DISEÑO Y CONCEPCIÓN DEL PRODUCTO
1. Diseño modular con partes reemplazables. Menor empleo de materiales a medio plazo.
2. Material de las cerdas más duradero. Mayor longevidad del producto. Menor empleo de materiales a medio plazo.
3. Marcaje identificativo de los materiales que integran las diferentes partes del cepillo. Mejora en la gestión de los residuos al final de la vida útil del producto
Estudio de impacto ambiental
MEDIDAS ADOPTADAS PARA LA MINIMIZACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL
EN EL DISEÑO Y CONCEPCIÓN DEL EMBALAJE
1. Minimización del tamaño del embalaje. Menor consumo de materiales.
2. Empleo de cartón, papel y plástico reciclables y/o reciclados.
3. Empleo de materiales potencialmente poco contaminantes.
4. Adhesión al sistema de gestión de embalajes europeo “Punto Verde”.
Estudio de impacto ambiental
PresupuestoServicio de Ingeniería: - Presupuesto de ingeniería: 40 días x 2 h./día x 6
pers./h. x 40 €./h….19200 €. - Presupuesto del prototipo: Estereolitografía:……………………150 €. Ensayos y modificaciones de la
bomba……………………………. 450 €.
Total: 19800 €.
Gastos de infraestructura incluidos en coste hora de recursos de ingeniería.
Se prevé la utilización de elementos similares en el mercado para el estudio de la bomba y de las válvulas.
Costos de producción:
1) Maquinaria necesaria ya en empresa y por lo tanto AMORTIZADA. (Únicamente se compran los nuevos moldes y las máquinas para la realización de las bolsas recambiables.)
2) Bomba, acople bomba-bolsa y válvulas COMPRA EXTERIOR (0,2€ TODO)
3) Gastos Electricidad General toda la planta NO SE CUENTA
4) Demanda elevada FABRICADO = VENDIDO5) 2 TURNOS / 8 HORAS / 25 DIAS/MES + 200.000
piezas/mes
Costes de Producción:Cálculos de la Inversión
COSTE (€)
Moldes para los mangos de los cepillos 12000
Moldes para los cabezales 9000
Moldes para los estuches 6000
Maquina de moldeado por inyección X 3 0
Máquina mezcladora 0
Máquina trituradora 0
Máquina de estampado caliente a presión 0
Cortador de cerdas 0
Máquina de insertado 0
Máquina de recorte y redondeo de cerdas 0
Máquina cortadora de plástico 120000
Máquina de cierre por termosellado 100000
Máquina llenadora de pasta 150000
Otros gastos de linea (cintas, cilindros…) 30000
Obras para implantación de linea 30000
Gastos de ingeniería 19800
TOTAL 476800
Mano de obra requeridaCostos de la Producción:
Clasificación del trabajo nº de pers.
Moldeado del mango de los cepillos 1
Moldeado de los cabezales 1
Moldeado de los estuches 1
Estampado en caliente 1
Insertado 1
Recorte, inspección y moldeado de las cerdas 1
Linea de bolsas y llenado de pasta 2
Control de calidad y empaquetado 6
Montaje 5
TOTAL 19
19 personas x 16 h/día x 25 €/h.= 7600 €/día.
Costes de materialesCostos de Producción
MATERIA PRIMA
PIEZA
COSTE €
Pástico del cuerpo del mango
0,3
Plástico acoplado en mango
0,1
Plastico del cabezal
0,1
Cerdas
0,1
Pasta de dientes (€/bolsita)
0,15
Plástico + aluminio bolsitas
0,05
Costos de ProducciónCostes de Materiales
Por cada cepillo completo 3 Cabezales y 3 bolsitas con pasta
2 ProductosCepillo completo
Cepillo sin cuerpo
MATERIA PRIMA
Plástico del cuerpo del mango750 2500 piezas/día X 0.3 €/pieza
Plástico acoplado en mango250 2500 piezas/día X 0.1 €/pieza
Plástico del cabezal750 7500 piezas/día X 0.1 €/pieza
Cerdas750
Pasta de dientes (€/bolsita)1125 7500 piezas/día X 0.15 €/pieza
Plástico bolsitas375 7500 piezas/día X 0.05 €/pieza
Conjunto válvula-acople-bomba1500 7500 piezas/día X 0,2 €/pieza
TOTAL 5500 €
Costos de producción
Costes de materiales
COSTES/DIA= materia prima + mano de obra= 5500 + 7600 = 13100 €/día.
Los costes fijos al año: 300 días laborables x 13100€/día = 3930000 €/año.
DIAGRAMA DE EQUILIBRIO
COSTE FIJO ANUAL = 500000 €.
-Precio de venta de los cabezales + bolsita con pasta: 3€-Precio de venta de cepillo completo: 4€-Gastos variables Cabezal + bolsita con pasta: 1,36€-Gastos variables de cepillo completo: 1,66 €
Punto muerto M
- 68.870,5 cepillos completos
- 206.611,5 cabezales y bolsitas con pasta.
Costos de producciónMovimiento de fondos
*Suponiendo un interés de 0,1.
**Precio del cepillo: 4€
**Precio de cabezal y bolsa 3€
V.A.N. (3 años)= 965574,155 €
*Suponemos que el producto se vende durante 3 años
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