PDF superior Diseño Mecatrónico para la fabricación de una impresora 3D

Diseño Mecatrónico para la fabricación de una impresora 3D

Diseño Mecatrónico para la fabricación de una impresora 3D

En consecuencia, el desarrollo de esta tecnología permite mejorar el análisis de los parámetros de diversos fenómenos que ocurren en las ciencias y así dar soluciones más creativas a dicha problemática. Por ejemplo, en la ingeniería hidráulica, mediante el diseño y construcción de elementos que son diseñados para situaciones concretas, existe una mayor participación del estudiante debido a la motivación por aprender nuevos conocimientos gracias a la aplicación de maquetas impresas en 3D (Carrillo, Castillo, & García, 2019).
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Diseño de una impresora 3d de banda continua para la fabricación de piezas y prototipos de manera rápida y eficiente

Diseño de una impresora 3d de banda continua para la fabricación de piezas y prototipos de manera rápida y eficiente

La implementación de la impresora 3D de banda continua disminuirá el tiempo de fabricación de piezas y utillajes requeridos por la empresa de industria Automotriz a la quinta parte de lo que se tarda actualmente (según se estima un cálculo aproximado), reducirá el desperdicio de material y la producción de desechos, y aumentará la productividad al momento de dar mantenimiento a ciertos equipos de la empresa; lo que en general representaría un ahorro anual de $19.200. También ayudará a reducir el tiempo de diseño del utillaje gracias al prototipado rápido que permitirá verificar los diseños preliminares con antelación. Además, la implementación de una impresora 3D dentro de la empresa, facilita el desarrollo de nuevas ideas para la mejora continua.
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Implementación de una impresora 3D y escaneo tridimensional para la fabricación de prótesis para animal canino con problemas de movilidad

Implementación de una impresora 3D y escaneo tridimensional para la fabricación de prótesis para animal canino con problemas de movilidad

El presente trabajo de investigación comprende la implementación de una impresora 3D y un escáner 3D para la fabricación de prótesis para animal canino menor con problemas de movilidad. La impresora y escáner 3D se ha implementado a partir de materiales reciclados y usando un sensor KINECT de consola de videojuego que forma parte del escáner 3D, el cual nos permitió obtener una imagen tridimensional de un objeto. La impresora está compuesta de partes mecánicas que permiten la impresión en un área volumétrica de 300x200x250mm, también consta de partes electrónicas que controlan los movimientos en función del lenguaje de programación en control numérico (códigos G y M), los cuales son coordenadas y funciones de movimiento de máquina para la construcción mediante capas un objeto tridimensional. El escáner está compuesto por un sensor de consola de videojuego (Kinect) como cámara de obtención de imágenes tridimensionales y la plataforma rotatoria para el movimiento del objeto a escanearse. El escaneo tridimensional ayudó a poder obtener réplicas de un objeto en un formato de extensión STL (Lenguaje de Triangulación Estandar) que se puede modificar en un software de modelamiento 3D y según esto tomar referencias y poder diseñar una prótesis a medida y personalizada según las necesidades y requerimientos. Una vez obtenida el modelo 3D y en un formato reconocible para la impresora (código G), se imprimió en objetos 3D. Se realizó 11 pruebas de Escaneo, y 6 pruebas de Impresión 3D donde se llegó a la conclusión de que es posible imprimir objetos en una impresora implementada con materiales reciclados y con un error de 0.74mm respecto al objeto digital, con el escáner 3D implementado se consiguió escanear objetos con resultados similares al objeto físico.
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Diseño y fabricación de una máquina extrusora para crear el filamento de la impresora 3D a partir de material plástico

Diseño y fabricación de una máquina extrusora para crear el filamento de la impresora 3D a partir de material plástico

El objetivo de esta propuesta tecnológica consiste en el diseño y fabricación de una maquina extrusora como alternativa para la fabricación de filamentos de impresoras 3D utilizando polipropileno obtenido mediante la trituración de tapas de botellas, esperando lograr disminuir el tiempo de elaboración, mejorar la calidad y utilizar materiales reciclados. Se realizaron cálculos para determinar las dimensiones de los componentes de la máquina extrusora como: tornillo sin fin, cilindro, boquilla, tolva, potencia y número de revoluciones del motor. Posteriormente se utiliza el software SolidWorks para diseñar la extrusora, sistema de rodillos tensores y sistema de enrollamiento. Se analizó la selección de los materiales y elementos necesarios para la máquina, tomando énfasis en la resistencia a altas temperaturas, corrosión y tenacidad. Una vez realizado el diseño y selección de materiales se procede a la fabricación de la extrusora la cual está constituida por dos partes fundamentales: la mecánica, que consiste en la construcción de todos los elementos de la máquina, y la electrónica, en la cual se realiza el control de la parte mecánica y de la temperatura de extrusión mediante resistencias eléctricas tipo abrazadera gobernadas por un controlador de temperatura así como la selección del sistema de enfriamiento a la salida de la extrusora. Se realizaron pruebas de funcionamiento para determinar las condiciones óptimas de operación entre las cuales se destacan: temperatura de extrusión 170 °C, motor de 1hp, velocidad de giro del husillo 36 rpm para obtener una producción estimada de 3,3 kg/h de filamento de 3 mm de diámetro. Se utilizó el filamento fabricado en la impresora 3D de Modelado por Deposición Fundida (FDM) logrando imprimir sin inconvenientes y se recomienda un tiempo de precalentamiento de 60 min antes de encender el motor.
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Tecnologías de fabricación aditiva. La impresora 3D, antecedentes y funcionamiento

Tecnologías de fabricación aditiva. La impresora 3D, antecedentes y funcionamiento

El proyecto RepRap publica toda la infor- mación necesaria para que cualquier persona interesada en el tema pueda fabricar una im- presora 3D, este se originó en 2004, cuando Adrian Bowyer, profesor de la Universidad de Bath, propuso la idea de una máquina auto re- plicante capaz de producir una cantidad consi- derable de piezas necesarias para construir otra máquina similar. En su momento, el principal reto fue determinar la tecnología adecuada para la creación de piezas mecánicas y estructurales, así como la electrónica relacionada (Guerrero & Espinosa, 2014).

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Diseño y fabricación de una impresora 3D

Diseño y fabricación de una impresora 3D

En cuanto al campo de actividad de nuestro proyecto ha de quedar bien especificado y claro que no se pretende comercializar ni sacar beneficio económico de tal herramienta creativa. Se va a crear, construir, modificar y usar en un centro educativo. Va a constituir una herramienta eficaz y de fácil acceso, además con la seguridad de que la van a manipular alumnos y personas inexpertas con las correspondientes consecuencias que ello tiene, como el mal uso, el trato con brusquedad o el poco cuidado con que los alumnos a veces aprenden. Por ello en posteriores capítulos se insistirá como restricción de diseño que sea fácil de reparar y que las piezas se puedan mecanizar en nuestro propio taller, a fin de ser en ella misma una herramienta de aprendizaje en todo su conjunto
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Diseño de impresora 3D de grandes dimensiones

Diseño de impresora 3D de grandes dimensiones

En los años 1980 se desarrollaron equipos y materiales de fabricación de aditivos tempranos. En 1981, Hideo Kodama, del Instituto Municipal de Investigaciones Industriales de Nagoya (Japon), inventó dos métodos de fabricación AM (Additive Manufacturing) de un modelo de plástico tridimensional con un polímero fotoendurecible, en el que el área de exposición a los rayos UV era controlada por un patrón de máscara o transmisor de fibra de barrido. Pero el 16 de julio de 1983, Alain Le Méhauté, Olivier de Witte y Jean Claude André presentaron su patente para el proceso de estereolitografía. Fue tres semanas antes de que Chuck Hull presentase su propia patente de estereolitografía. La aplicación de los inventores franceses fue abandonada por la compañía General Electric francesa (ahora Alcatel-Alsthom) y CILAS (The Laser Consortium). La razón aducida fue "por falta de perspectiva empresarial".
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Diseño de una impresora 3D tipo FFF plegable

Diseño de una impresora 3D tipo FFF plegable

En 1984, Charles Hull inventa el método de la estereolitografía (SLA), proceso de impresión orientado a maquetas para la prueba de prototipos antes de su fabricación en cadena. Ese mismo año crea 3DSystems, empresa líder en el mercado que permitió la utilización a nivel industrial de este proceso. Varios años más tarde, entre 1989 y 1990, S. Scott Crump, fundador a su vez de Stratasys, desarrolló la técnica de Fused Deposition Modeling (FDM), que consistía en la creación de objetos tridimensionales mediante la superposición de capas de material fundido que posteriormente solidificaba con la forma deseada. Con el tiempo este método permitió una mayor difusión de la impresión 3D abaratando costes y permitiendo a pequeños usuarios y talleres no industriales tener acceso a esta tecnología para fines propios.
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Diseño de un prototipo de impresora 3D que aplica la técnica de prototipado  rápido modelado por deposición fundida

Diseño de un prototipo de impresora 3D que aplica la técnica de prototipado rápido modelado por deposición fundida

Comparando diversas formas de producción de piezas se evidencia que si se solicita a un mecánico construir un prototipo de acuerdo a planos, se encuentra que tiene que fabricar empleando una variedad de métodos de construcción, que van desde la talla a mano, a través de moldeo y las técnicas de formación, hasta mecanizado CNC. El tallado a mano se encuentra propenso a errores, la tecnología de moldeo puede ser desordenada y requiere la construcción de uno o más moldes, el mecanizado CNC requiere una planificación cuidadosa y un enfoque secuencial que también puede requerir la construcción de accesorios antes de que la pieza pueda ser hecha. En contraste, la construcción de una pieza en una máquina de prototipado rápido se lleva a cabo generalmente en un solo paso independientemente de la complejidad de la misma; mientras se incluyan más características en el diseño, el número de las etapas de fabricación puede aumentar drásticamente. De esta forma el prototipado rápido se convierte en una forma de predecir con mayor eficacia la cantidad de tiempo para fabricar prototipos, independientemente de los cambios que se pueden implementar en la etapa del desarrollo del producto.
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Diseño y construcción de un sistema óptico usando una impresora 3D para la detención temprana del cáncer de cuello uterino

Diseño y construcción de un sistema óptico usando una impresora 3D para la detención temprana del cáncer de cuello uterino

Es una máquina capaz de realizar "impresiones" de diseños en 3D, creando piezas o maquetas volumétricas a partir de un diseño hecho por ordenador. Surgen con la idea de convertir archivos de 2D en prototipos reales o comúnmente llamada “3D” [12].En la actualidad, su uso se ha extendido en la fabricación de prótesis médicas, ya que la impresión 3D permite adaptar cada pieza fabricada a las características exactas de cada paciente. Se pueden distinguir ciertos tipos de impresora 3D:

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Diseño y construcción de una impresora 3D mediante foto-solidificación

Diseño y construcción de una impresora 3D mediante foto-solidificación

La fabricación de objetos tridimensionales ha sido tradicionalmente una labor meramente industrial, que requería equipos, materiales y/o procedimientos costosos. Sin embargo, las recientes tecnologías de fabricación aditiva (impresión 3D), han llevado esta posibilidad a las masas, mediante la reducción del costo de las impresoras y su material base. Estos avances, además de permitir la reducción de su costo, han permitido desarrollar soluciones tecnológicas avanzadas, como la bioimpresión de tejidos y órganos (Unocero, 2013) , la impresión de metales o materiales compuestos (3D printing, 2015), y la impresión de comida (Nasa, 2013).
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Diseño e Implementación de una Impresora 3D Core XY multifuncional

Diseño e Implementación de una Impresora 3D Core XY multifuncional

Una propuesta de solución para lo descrito previamente, es la fabricación de piezas a partir de un archivo 3D mediante la sucesiva deposición de capas de material hasta obtener la pieza deseada. En el mercado existen diversos modelos de Impresoras 3D de bajo coste que permiten obtener piezas con geometría simple sin embargo también presentan continuos defectos en su funcionamiento cuando se quiere au- mentar la complejidad de la geometría de la pieza a obtener y eso se debe a las limitaciones estructurales mecánicas, la simplicidad de los componentes de accionamiento, de sensorica y de control electrónico de dichos equipos. Intervenir en este tipo de equipos sin tener un adecuado know-how de cómo fueron diseñados y construidos puede ser contraproducente puesto que no se garantiza ninguna mejora en el producto, al contrario, podría generarse daños irreversibles a los equipos por la falta de conocimiento sobre ellos.
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Acondicionamiento de impresora 3D para la generación de telas no tejidas

Acondicionamiento de impresora 3D para la generación de telas no tejidas

La elaboración de tejidos se ha dado, primero de manera artesanal, desde la antigüedad y de manera industrial a mediados del siglo XVIII gracias a la invención de los telares mecánicos. Desde esta época y hasta principios del siglo XIX hubo una gran aplicación de maquinaria en la industria teniendo como elemento motor el vapor. Al principio los métodos utilizados por las máquinas fueron los mismos que se empleaban por los trabajadores manuales por lo cual el rendimiento era muy pobre. Por esto, las máquinas de producción textil se fueron perfeccionando hasta poder implementarse en la fabricación de diferentes fibras tanto naturales como sintéticas. En un principio el término textil estaba relacionado únicamente con las telas tejidas. No obstante, con el paso del tiempo y la evolución de esta industria, el término se extendió a telas producidas por métodos distintos al tejido.
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Diseño y Modelado de Componentes para Prototipos de Sistemas de Automatización mediante una Impresora 3D

Diseño y Modelado de Componentes para Prototipos de Sistemas de Automatización mediante una Impresora 3D

«El aditivo de fabricación se lleva a planos virtuales de diseño asistido por ordenador(CAD) o el software de modelado y animación, se encuentran en secciones digitales para la máquina para utilizar sucesivamente como una guía para la impresión. Dependiendo de la máquina que se utiliza, el material o un material de unión se deposita sobre el lecho de construcción o de la plataforma hasta que el material de estratificación / aglutinante es completa y el modelo 3D final ha sido "impreso". Una interfaz estándar de datos entre el software CAD y de las máquinas es el formato de archivo STL (STL (siglas provenientes del inglés "'STereo Lithography'"') es un formato de archivo informático de diseño asistido por computadora (CAD) que define geometría de objetos 3D, excluyendo información como color, texturas o propiedades físicas que sí incluyen otros formatos CAD). Un archivo STL se aproxima a la forma de una pieza o un ensamblaje utilizando facetas triangulares. Facetas más pequeñas producen una superficie de mayor calidad. CAPA es un formato de archivo de entrada analizador generado, y VRML (WRL) o archivos a menudo se utilizan como entrada para las tecnologías de impresión 3D que son capaces de imprimir a todo color.» [12].
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Diseño de una impresora 3d de media y alta temperatura

Diseño de una impresora 3d de media y alta temperatura

Dentro de este crecimiento se encuentra la fabricación aditiva o impresión 3D, tecnología que permite la fabricación de objetos tridimensionales complejos sin la necesidad de moldes o patrones, simplemente un archivo digital CAD, facilitando la producción de series cortas o prototipos funcionales a bajo coste y fácilmente modificables. Desde el inicio de su aparición se han ido desarrollando distintos procesos de fabricación enfocados a materiales y sectores distintos, como son el sinterizado láser tanto para plásticos como metales, el modelado por deposición fundida, la combinación de polímeros mediante aglutinantes, etc.
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Impresora 3d basada en procesamiento digital de luz

Impresora 3d basada en procesamiento digital de luz

La empresa Ingenius 3D, por la demanda de clientes y por el crecimiento exponencial que han tenido las impresiones de piezas en 3D, busca agilizar la impresión mediante la integración de máquinas que utilicen la tecnología DLP junto con materiales fotosensibles, el cual tiene una mejor resolución y rapidez de impresión de figuras complejas en comparación de las impresoras 3D convencionales (FDM) que utilizan PLA. De igual manera por ser una tecnología casi desconocida en el país, Ecuador, no se ha incursionado a fondo nuevos métodos de fabricación de piezas o figuras en 3D y con la habilidad de tener impresiones más sustentables y de mejor resolución.
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Diseño de una máquina impresora 3D de bajo coste para uso en el hogar o pequeños laboratorios

Diseño de una máquina impresora 3D de bajo coste para uso en el hogar o pequeños laboratorios

Actualmente los modelos de prótesis de mano multidedo existentes se comercializan por parte de grandes empresas con un coste muy elevado y una funcionalidad limitada. Esto hace que su uso sea muy restringido. Por otra parte, las prótesis para niños deben ir modificándose con la edad, por el crecimiento, lo que hace que con los costes actuales resulte prácticamente inasumible. Una forma de extender el uso de estos modelos y de favorecer la investigación sobre su diseño óptimo es abaratar los costes de diseño y fabricación. Actualmente existen ya diversos diseñadores que han puesto a disposición en internet modelos de prótesis diseñados a partir de piezas fabricadas con impresoras 3D. Esto permitiría que los pacientes con insuficientes recursos y de países en vías de desarrollo puedan fabricar su propia prótesis.
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Diseño de una impresora 3D de cabezales intercambiables

Diseño de una impresora 3D de cabezales intercambiables

GARCIA, Carlos (2015), Diseño de un extrusora para filamento de impresión 3D en la universidad de chile. Se calculó el comportamiento de una extruso- ra que ha sido anticipadamente diseñada y se fabri- caron partes para así determinar las variables de diseño adecuadas y la geometría general para dise- ñar eficientemente un calefactor para extrusión de filamento, modelando a partir de diferencias finitas su rango de temperaturas en operación y poder lograr la solución de las ecuaciones desarrolladas. DROTMAN, Dylan (2015), realizo un diseño de una extrusora de tornillo para fabricación de aditi- vos en la universidad de California. Se determino prototipo actual fue capaz de obtener una extrusión de bucle abierto de una boquilla de 0.2 mm de diámetro con un caudal de salida máximo de 7.14 mm/seg y mantener un perfil de temperatura contro- lado utilizando el control de golpe-explosión duran- te el proceso de extrusión.
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Modelos 3D de ALICE Impresos en el CERN

Modelos 3D de ALICE Impresos en el CERN

El modelo 3D que imprimimos usando el método de prototipado rápido es una visualización puramente estática de una de las primeras colisiones de iones pesados medida por uno de nuestros detectores, el TPC, en el año 2010, lo que fue un evento histórico. El modelo 3D del TPC al igual que las trayectorias fueron creadas usando el programa de modelado Blender, de código abierto, con un plug-

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Prototipado 3D con impresora de hardware abierto

Prototipado 3D con impresora de hardware abierto

 En cuanto a lo que se refiere a medidas dimensiones de las piezas, se ha demostrado que la impresora es capaz realizar las piezas dentro de la tolerancia admitida que ya se explicó que corresponde a la altura de capa en planos según avanzan las capas y 0.4mm en el resto de planos. Pero existe en la mayoría de las piezas una contracción del material quedando la pieza siempre por debajo de las medidas nominales que se impusieron al diseñarla. Esto se debe a que al salir del extrusor el material está a una alta temperatura y después de depositarse se enfría y se contrae.
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