Procesos de Fabricación Digital

Laboratorio 2: Impresión 3D – Polea de Contacto

Sección: S-001

Profesor: Ciro Mejía

Integrantes:

*Cristina Bonilla

*Luz Ascencio

*Christian Prada

*Diego Vallejos

*Victor Hugo Hinche

2014

1. Diseño de la Pieza (Parte Digital adjuntada con el informe)

2. Resumen Ejecutivo:

La presenta practica en el laboratorio Fab Lab de la Universidad tuvo como principal objetivo

el de aplicar los conocimientos previos de diseño (usando el programa Inventor), para la

realización del prototipado de piezas. Para la práctica se utilizó específicamente la maquina

“Maker Bot: Replicator”. La cual es una impresora 3d que permite con la ayuda de una

computadora diseñar e imprimir cualquier objeto. Es parecida a una pequeña fábrica para

hacer trabajos de diseño pudiendo fabricar rápidamente prototipos, maquetas de arquitectura

o cualquier modelo con un archivo CAD. Las ventajas del aprendizaje de este tipo de sistemas

radica en:

1. Permite fabricar objetos que anteriormente no era posible hacer uno mismo

anteriormente: para pasar de un diseño en la computadora a un objeto físico no había

una forma directa de hacerlo, salvo imprimir un plano y enviarlo a alguien

especializado para que lo realice, lo cual estaba normalmente fuera del alcance de un

estudiante. Ahora se puede diseñar algo y tenerlo en pocas horas, para ciertas clases

de objetos. Para piezas de herramientas o máquinas hechas a medida, como pueden

ser útiles de laboratorio, o para maquetas y prototipos, ahora es posible automatizar

su construcción. Permitirá que las personas puedan hacer objetos ellos mismos y no

depender de servicios externos para obtenerlos.

2. Logra pasar fácilmente del plano abstracto del diseño al plano físico de objetos reales:

hasta el momento un diseño CAD, ya sea 2D o 3D, sólo podía visualizarse en papel o

en la pantalla en 2D. Ahora para muchas situaciones es posible imprimir el objeto y

tenerlo en las manos, probar físicamente si funciona con otras partes y hacer

prototipos para validar una idea o concepto, realizando las iteraciones necesarias para

optimizarlo.

En el caso de nuestro grupo, nos delegaron la tarea de diseñar, ensamblar e imprimir una

polea de contacto, la cual consta 9 piezas principales. El procedimiento para llevar a cabo el

proyecto se inició con la fase de llevar las piezas al Inventor. Luego de tener todas las piezas

se realizó el ensamblaje de todo el sistema de acuerdo con la instrucción del profesor. Una

vez que tuvimos todos los archivos en .dwg se procedió a importar esos archivos y

convertirlos a código G. Con la ayuda del programa para imprimir en 3d se daba la escala

específica. Finalmente se pasaban los archivos en código g a la tarjeta SD y una vez puesto

ahí se colocaban en la Makerbot y se imprimían.

3. Teoría:

La impresión 3D es un grupo de tecnologías de fabricación por adición donde un

objeto tridimensional es creado mediante la superposición de capas sucesivas de material.

Las impresoras 3D ofrecen la capacidad para imprimir partes y montajes hechas de diferentes

materiales con diferentes propiedades físicas y mecánicas, a menudo con un simple proceso

de montaje. Las tecnologías avanzadas de impresión 3D, pueden incluso ofrecer modelos

que pueden servir como prototipos de producto.

¿CÓMO FUNCIONAN LAS IMPRESORAS 3D?

Las impresoras 3D lo que hacen es crear un objeto con sus 3 dimensiones y esto lo

consigue construyendo capas sucesivamente hasta conseguir el objeto deseado.

Primera imagen una diseño a mano alzada de lo se busca conseguir, en la siguiente un diseño

en algún programa de dibujo ya sea autocad, inventor, etc, el punto tercero es la forma en

que se dara la impresión de la pieza por capas, comenzando de la parte inferior y subiendo

mientras va terminando capa por capa.

¿QUÉ TIPOS DE IMPRESORAS 3D HAY Y CUÁNTO PUEDEN COSTAR?

Actualmente en el mercado existen dos tipos de impresoras 3D que son las siguientes:

- Impresoras 3D de Adición: en las que se va añadiendo el material a imprimir por capas

(también se llaman “de inyección de polímeros”)

- Impresoras 3D de Compactación: en éstas, una masa de polvo se compacta por estratos

(capas) y dentro de este método se clasifican en 2 tipos: las que utilizan Tinta o las que

utilizan Láser. Las primeras utilizan una tinta que aglomera el polvo para que sea compacto

y esa tinta puede ser de diferentes colores para la impresión en diferentes colores. Las

segundas utilizan un láser que le da energía al polvo haciendo que este polvo se polimerice

y luego se sumerge en un líquido que hace que se solidifique.

Se usaron las 2 impresoras 3D que se tienen, la principal es la Makerbot que es la más fácil

de usar y más rápida que la otra.

MakerBot Replicator

La Makerbot Replicator es una impresora 3D con un alto nivel de resolución, 100 micras, que tiene un software sencillo y bastante útil.

La impresora principalmente está compuesta por 4 partes, la pantalla y los botones, la cama, el material y la extrusora. La pantalla te permite revisar todo acerca de la impresora, además es necesaria para poder mandar a imprimir. La cama es donde se generara el objeto que se haya querido imprimir, esta está hecha de cerámica y se recubre con una lámina que permite que el objeto no se pegue a la cama, además la cama es la que permite la impresión de objetos con altura ya que esta se mueve en vertical.

MakerBot Replicator cuenta con la posibilidad de imprimir capas tan finas de hasta 100

micras (el grosor de un folio), que dan como resultado creaciones de gran calidad profesional,

con una suave superficie, incluso en los modelos 3D más complejos.

Es capaz de realizar creaciones en formato grande, de hasta 28.5x15.3x15.5 cm., gracias a

los 10.41 cm3 que ocupa la impresora. Es más grande y espectacular que sus predecesoras,

capaz de preparar prototipos hasta 20 veces más rápido y reduciendo el tiempo de impresión

un 30%.

Incluye el software MakerBot Makerware, que cuenta con una interfaz muy intuitiva, que

convierte el proceso de escalar, mover y reajustar, en algo fácil y rápido.

SOFTWARE:

TIPOS DE ARCHIVO STL, OBJ, THING

SISTEMAS OPERATIVOSWINDOWS (7+)

MAC OS X (10.7+)

LINUX (UBUNTU 12.04+)

CONEXIONES USB Y TARJETA SD

Una vez tengas ajustado el diseño, tan sólo tendrás que pulsar "imprimir" y MakerBot

Replicator 2 hará el resto.

Emplea un bioplástico degradable, ligero y muy fácil de utilizar para impresión 3D, llamado

PLA. Tiene un punto de fusión inferior al plástico ABS y ofrece una impresión más consistente

y estable, sin olores desagradables.

3.1 Materiales:

El material se encuentra en la parte de atrás de la impresora en un rollo (como se muestra en la figura), este material llamado “MakerBot Pla FIlament” está compuesto de una resina hecha de azúcar. Por último la extrusora es la que hace todo el trabajo, en esta ingresa el material y lo calienta para que se pueda empezar a imprimir, además esta tiene un sistema que es el que permite que se mueva en los ejes horizontales.

4. MANUAL DE UTILIZACIÓN DE IMPRESORA 3D

Pasos previos:

1.- Elaborar el objeto(s) en Inventor u otro programa CAD 3D

2.- Guardar el archivo con la extensión “.stl”

Replicator 2

Para utilizar la Replicator se debe descargar el

programa MakerBot.

A tener en cuenta: Las computadoras del

FabLab tienen este programa instalado.

1.- Se inicia el programa Makerbot

Este sector

representa la cama de

la impresora 3D

2.- Se utiliza la opción “Add File”, esto nos permitirá importar el archivo que deseamos

imprimir. (A tener en cuenta: Sólo se abrirá si el archivo tiene extensión “.stl”)

3.- Si se desea se puede importar más de un archivo; sin embargo se recomienda imprimir

una pieza cada vez.

4.- Se edita el objeto (tamaño, posición, etc) a conveniencia. A continuación se muestran los

comandos:

Move

Se utiliza para mover la pieza a lo largo de toda la base, de esta manera se puede

determinar en qué posición de la cama se imprimirá la pieza.

Turn

Esta herramienta sirve para girar la pieza en cualquiera de los 3 ejes (x, y o z).

A tener en cuenta: Se debe tratar de hallar la posición que facilite la impresión

y minimice los soportes. (Se hablarán de los Soportes más adelante)

Ejemplo: Si un objeto tiene forma tubular, como una botella, es más fácil que

se imprima de manera vertical que de manera horizontal.

Scale

Con esta herramienta se puede editar las dimensiones de la pieza; se pueden modificar

manualmente el tamaño de la pieza a lo largo de cada eje o se puede editar el tamaño global

modificando el porcentaje de tamaño de la pieza.

A tener en cuenta: Se debe multiplicar el tamaño de la pieza por diez (x10) para obtener las

dimensiones reales. Para hacer esto, se debe colocar en el porcentaje 1000% y luego presionar

ENTER. De esta manera se obtendrán las dimensiones trabajadas en Inventor.

Luego de presionar ENTER el porcentaje siempre volverá a 100%

5.- Seleccionar la opción “Setting”, esto nos permitirá establecer los parámetros de impresión.

Nos aparecerá un menú.

Ejes

Porcentaje

del tamaño

Raft and

Calida

Densidad de la

Raft o Base

Se suele utilizar cuando el área de contacto de la pieza y la cama de la impresora es pequeña.

La impresora imprimirá primero una base para luego imprimir la pieza sobre ella.

Supports o Soportes

Los soportes se utilizan cuando hay secciones de la pieza colgando en el aire.

Calidad de la pieza

Existen tres niveles de calidad: Low, Standart, High. En la mayoría de casos se debe imprimir

a calidad standart, a menos que te pidan una mayor calidad.

A tener en cuenta: Cuanto mayor sea la calidad, el tiempo de impresión aumentará.

Densidad de la pieza

Indica la cantidad de material se utilizará por unidad de volumen de la pieza. Mientras mayor

sea el porcentaje, más sólida será la pieza; por otro lado, mientras menor sea el porcentaje, más

hueca será la pieza por dentro.

Para piezas medianas o grandes, el porcentaje será de 10%

Para piezas pequeñas, el porcentaje será 25-30%

En casos especiales consultar con los encargados del FabLab; ellos con mucho gusto

absolverán las dudas de los estudiantes.

No necesita base

Zona de contacto grande

Si necesita base

Zona de contacto pequeña

No necesita soportes

Si necesita soportes

6.- Luego de configurar los parámetros de impresión, se deberá exportar el archivo a la tarjeta

SD. Para hacer esto se debe seleccionar la opción “Export File”, luego nos aparecerá una

ventana que nos indicará el tiempo de impresión. Finalmente, seleccionamos “Export Now” y

guardamos el archivo en la tarjeta SD.

}

7.- Luego de guardar el archivo en la tarjeta SD, insertamos esta tarjeta en la ranura de la

impresora 3D. Aparecerán varias opciones en la pantalla, debemos seleccionar la opción “Build

from SD” y luego seleccionamos el nombre del archivo que guardamos previamente.

8.- Finalmente, se espera hasta que termine la impresión y se retiran los soportes y la base (esto

debe ser apenas la pieza es terminada, ya que cuando la pieza se enfría es más difícil de retirar)

9.- ¡LA PIEZA ESTÁ TERMMINADA!

Tarjeta SD

Pantalla

5. Recomendaciones

1. Para realizar el diseño de las piezas en Inventor utilizar las dimensiones reales, ya

que al momento de ejecutar el prototipado de la pieza se podrá cambiar la escala a

gusto del diseñador.

2. Verificar que la maquina no tenga residuos de plástico en la boquilla o en la placa

base (específicamente en el área donde se realizara la impresión).

3. En lo posible configurar el software de la impresora de 3D para que al momento de

imprimir la pieza se inicie con una base, que de soporte a la figura.

4. Al momento de retirar la pieza terminada de la “Maker Bot”, remover inmediatamente

el excedente de plástico que pudiera tener, y también retirar el soporte.

5. Durante la impresión en capas de las piezas asegurar que el filamento de plástico no

se enrede en el cabezal que la sostiene. Ya que esto podría producir que la impresión

salga mal.

6. En caso de que ocurra algún inconveniente con la impresión, proceder

inmediatamente a cancelar la ejecución de la pieza.

7. Asegurarse que la calidad de la impresión este adecuadamente seleccionada antes

de imprimir la pieza. Tener en cuenta que a más calidad se utilizara más material y

consumirá más tiempo.

8. Realizar los procedimientos de limpieza antes de que la maquina comience a calentar.

6. Conclusiones

La Makerbot es una impresora 3D

rápida y buena, además la posibilidad de cambiar las dimensiones antes de la

impresión de su software puede resultar muy útil.

Es complicado hacer piezas muy pequeñas como el cojinete, por lo tanto cuando se

va a realizar un proyecto primero se tiene que verificar si la maquina será capaz de

hacer las piezas más pequeñas.

El reducir la calidad de la impresión puede reducir en una buena cantidad el tiempo

que tomara la impresión, sin embargo se sacrifican algunos detalles.

Si bien es cierto el proceso de imprimir puede tomar 20 minutos como 3 horas, no se

debe de dejar de hacer un seguimiento a este.

Altamente recomendada para prototipos.

7. Bibliografía

http://www.areatecnologia.com/informatica/impresoras-3d.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Impresi%C3%B3n_3D