Resultados de la Pieza 6 Prototipo.

La realización de la pieza prototipo culmina todo el paulatino pro- ceso anterior de mejoras, buscando cumplir el objetivo marcado para esta investigación. Progresivamente se obtienen resultados parciales de cada pieza que se analizan y se mejoran, anulan o

adoptan, según el caso. Una vez establecidos los resultados favora-

bles de cada una de ellas, se produce el prototipo a escala real, con

el que se corrobora la viabilidad técnica de la solución adoptada.

Puesto que la fabricación del prototipo pasa por tres fases clara-

mente diferenciadas, a saber modelado, impresión 3D y, finalmen-

te, acabado final, se ha optado por separar las conclusiones en estas mismas categorías.

1. Modelado.

El modelo ha de ser sencillo, replicable y automatizable desde pro-

gramas que permitan la generación de objetos 3D a partir de unas premisas que se le insertan, como es el caso de Grasshopper. Cuan-

to más sencillas sean estas premisas o parámetros, menos esfuerzo costará automatizar la creación de cada nudo único dentro de una

malla de forma libre. En nuestro caso, el nudo surge de la intersec-

ción ficticia de varias barras que se mueven a lo largo de un eje, que está claramente definido.

El volumen en bruto del nudo surge de este modo, de la intersec-

ción virtual de las barras, a las que posteriormente se les impone un plano de corte perpendicular a su eje que regula la longitud de las barras. Hay que tener presente que esta longitud de las barras

puede regularse desde un único nudo, o desde los dos nudos que

une la barra en concreto (repartiendo la distancia de tolerancia).

Posteriormente se realiza la cavidad interior a través de un cono truncado con base mayor el diámetro de la tapa, y de base inferior, el diámetro mínimo de espesor del nudo. La altura de este cono

viene dada en función de la altura de la barra, es decir, para barras

con secciones más esbeltas, la altura del tronco de cono será mayor,

y viceversa.

Los perfiles de la parte superior de la tapa surgen, al igual que el

nudo, como la intersección de las barras. Los huecos para las hor- nacinas y para el paso de los tornillos se automatizan para una mis- ma longitud de tornillo y conforme a unos ejes que vienen de la mano de la barra.

Figura 5.21: Pieza 6.

[Imagen del autor]

Figura 5.20: Pieza 6.

[Imagen del autor]

Figura 5.22: Pieza 6. Arriba: Cavidad interior; Aba- jo: Acabado inferior del nudo.

Las medidas finales están basadas en las de una barra de sección ficticia pero con parentesco con las barras empleadas en la obra de la sede del Club Celta de Vigo, de Lanik [fig. 5.23], de las que se han

podido obtener las medidas reales. Las direcciones son seis vecto-

res aleatorios, sin parentesco entre sí, y que provocan ángulos en

las tres direcciones del espacio. Ninguna dirección se repite dentro

del nudo. Estas direcciones son las empleadas por los ejes de las

barras, siendo importante desde un punto de vista estructural que

se corten en un único punto.

Tras el modelado, se exportan los objetos 3D (nudo y tapa) al for-

mato .STL de intercambio con el programa CURA [fig. 5.24]. Este

tipo de archivo consiste en una lista de coordenadas de caras trian- gulares cuyos bordes coinciden perfectamente para crear una re-

presentación de la superficie del modelo.

2. Impresión 3D.

El paso posterior a la creación del archivo .STL es su apertura en el programa CURA para definir las características de impresión. En

este caso, y por motivos que se comentaron con anterioridad en la pieza 5, se valora la opción de imprimir el nudo de tal manera que la apertura de la cavidad se enfrente a la cama de la impresora.

Aparentemente, se podría pensar que, debido a este cambio, la can-

tidad de material empleado para crear la bóveda interior de la cavi-

dad sería notablemente superior, principalmente por la inserción

de soportes que apuntalen esa zona. Sin embargo, y tras realizar pruebas de impresión a escala real de esa zona, se comprueba que la impresora 3D puede cerrar perfectamente la bóveda sin necesi-

dad de soportes, aunque la calidad en el punto más alto se ve com-

prometida. Es por este motivo que se fijan soportes para un ángulo

mayor a 80o_{, suficiente para reforzar la zona central de la bóveda.}

Con esta premisa, se realiza la simulación de impresión en el pro- grama CURA, para un nudo impreso bocabajo, y un nudo impreso

según las directrices de piezas anteriores y con las mismas carac-

terísticas de impresión. La diferencia entre ambas, es mínima, lle-

gando a ser por 1 gramo favorable a la opción impresa bocabajo [fig. 5.25, página siguiente]. Esto se debe a la que la pieza con la cavidad

siguiendo nudos anteriores precisa de una mayor cantidad de so-

portes en la parte inferior, debido a la variabilidad de la geometría

en esta zona, fruto de la intersección de las barras.

De este modo, se opta por la impresión del nudo bocabajo, priman-

do la calidad del acabado inferior, el que será visible tras su coloca-

ción en obra. En este caso, se opta por una muy buena calidad, con

una altura de capa de 0,12mm, la mejor que permite la impresora. Debido a la masividad de la pieza, se realizan numerosos ensayos

para optimizar la cantidad de material y el tiempo, que finalmen-

Figura 5.23: Sede del Club Celta de Vigo, de la em-

presa Lanik. [Imagen del autor].

Figura 5.24: Descomposición en triángulos del

nudo en el archivo .STL.

[Imagen del autor]

Figura 5.25: Soportes creados en la impresión 3D de la tapa.

te repercutirá en la energía empleada y en el costo. Finalmente se

opta por un relleno concéntrico y una velocidad de impresión li-

geramente inferior a lo realizado hasta el momento, de 80mm/s frente a los 90mm/s empleados anteriormente.

El tiempo estimado para la impresión completa es de unas 42 horas

para el nudo y de unas 28 horas para la tapa, lo que da una clara idea de que el factor determinante a mejorar en este tipo de impresión

por filamento fundido es la velocidad.

Tras ajustar todos los parámetros necesarios para una correcta im-

presión se genera el archivo .GCODE, que codifica el patrón de pro-

ducción de la pieza, capa a capa, a partir de secciones horizontales

con el espesor o altura de capa deseado. Este archivo .GCODE es el

que se introduce en la impresora 3D para iniciar la impresión. La valoración de la impresión es positiva, si se tiene en cuenta su

calidad. En cuanto a la velocidad de la misma, se debe optimizar

desde la industria para obtener resultados competitivos. Los sopor-

tes, que se generaron en CURA, se han extraído de manera sencilla

tanto en el nudo como en la tapa, y el acabado de la parte inferior del nudo mantiene la calidad general del mismo, factor importante

puesto que será la parte visible del componente.