CONCEPTO DE INVESTIGACION CIENTIFICA

Es la actividad de búsqueda que se caracteriza por ser reflexiva, sistemática y metódica; tiene por finalidad obtener conocimientos y solucionar problemas científicos, filosóficos o empírico-técnicos, y se desarrolla mediante un proceso.

La investigación científica es la búsqueda intencionada de conocimientos o de soluciones a problemas de carácter científico; el método científico indica el camino que se ha de transitar en esa indagación y las técnicas precisan la manera de recorrerlo.

 IMPORTANCIA

La investigación nos ayuda a mejorar el estudio porque nos permite establecer contacto con la realidad a fin de que la conozcamos mejor. Constituye un estímulo para la actividad intelectual creadora. Ayuda a desarrollar una curiosidad creciente acerca de la solución de problemas, además, Contribuye al progreso de la lectura crítica.

 ELEMENTOS

Desde un punto de vista estructural reconocemos cuatro elementos presentes en toda investigación: sujeto, objeto, medio y fin.

Se entiende por sujeto el que desarrolla la actividad, el investigador; Por objeto, lo que se indaga, esto es, la materia o el tema; Por medio, lo que se requiere para llevar a cabo la actividad, es decir, el

conjunto de métodos y técnicas adecuados; Por fin, lo que se persigue, los propósitos de la actividad de búsqueda,

que radica en la solución de una problemática detectada.

ENSAYO DE PRUEBA Y ERROR

La expresión ensayo y error, también conocida como prueba y error, es un método heurístico para la obtención de conocimiento, tanto proposicional como procedural. Consiste en probar una alternativa y verificar si funciona. Si es así, se tiene una solución. En caso contrario —resultado erróneo— se intenta una alternativa diferente.

Orientado a soluciones. No se intenta descubrir por qué funciona una solución. Solo se aspira a lograrla.

Problema específico. No se trata de generalizar soluciones a otros problemas.

No óptimo. Se enfoca a encontrar solo una solución: no todas, ni la mejor.

Necesidad de conocimiento mínimo. Se procede en temas de los que el conocimiento en la materia, disciplina o especialidad es exiguo o nulo, por ejemplo en una investigación.

Costoso. Se requieren diversos medios para realizarse, pero no siempre es seguro un resultado positivo.

TORNO CNC

Torno de control numérico o torno CNC se refiere a una máquina herramienta del tipo torno que se utiliza para mecanizar piezas de revolución mediante un software de computadora que utiliza datos alfa-numéricos, siguiendo los ejes cartesianos X,Y,Z. Se utiliza para producir en cantidades y con precisión porque la computadora que lleva incorporado control para la ejecución de la pieza.

Un torno CNC puede hacer todos los trabajos que normalmente se realizan mediante diferentes tipos de torno como paralelos, copiadores, revólver, automáticos e incluso los verticales. Su rentabilidad depende del tipo de pieza que se mecanice y de la cantidad de piezas que se tengan que mecanizar en una serie.

FRESADORAS CNC

Las fresadoras con control numérico por computadora (CNC) permiten la automatización programable de la producción. Se diseñaron para adaptar las variaciones en la configuración de productos. Su principal aplicación se centra en volúmenes de producción medios de piezas sencillas y en volúmenes de producción medios y bajos de piezas complejas, permitiendo realizar mecanizados de precisión con la facilidad que representa cambiar de un modelo de pieza a otro mediante la inserción del programa correspondiente y de las nuevas herramientas que se tengan que utilizar, así como el sistema de sujeción de las piezas. El equipo de control numérico se controla mediante un programa que utiliza números, letras y otros símbolos; por ejemplo, los llamados códigos G (movimientos y ciclos fijos) y M (funciones auxiliares). Estos números, letras y símbolos, los cuales llegan a incluir &, %, $y " (comillas), están codificados en un lenguaje apropiado para definir un programa de instrucciones para desarrollar una tarea concreta. Cuando la tarea en cuestión varía se cambia el programa de instrucciones. En las grandes producciones en serie, el control numérico resulta útil para la robotización de la alimentación y retirada de las piezas mecanizadas.

Las fresadoras universales modernas cuentan con visualizadores electrónicos donde se muestran las posiciones de las herramientas, según un sistema de coordenadas, y así se facilita mejor la lectura de cotas en sus desplazamientos. Asimismo, a muchas fresadoras se les incorpora un sistema de control numérico por computadora (CNC) que permite automatizar su trabajo. Además, las fresadoras copiadoras incorporan un mecanismo de copiado para diferentes perfiles de mecanizado.

Existen varios lenguajes de programación CNC para fresadoras, todos ellos de programación numérica, entre los que destacan el lenguaje normalizado internacional ISO y los lenguajes HEIDENHAIN, Fagor y Siemens. Para

desarrollar un programa de CNC habitualmente se utilizan simuladores que, mediante la utilización de una computadora, permiten comprobar la secuencia de operaciones programadas.

CORTADORA LASER TIPO CO2

El corte con láser es una técnica empleada para cortar piezas de chapa caracterizada en que su fuente de energía es un láser que concentra luz en la superficie de trabajo. Para poder evacuar el material cortado es necesario el aporte de un gas a presión como por ejemplo oxígeno, nitrógeno o argón. Es especialmente adecuado para el corte previo y para el recorte de material sobrante pudiendo desarrollar contornos complicados en las piezas. Entre las principales ventajas de este tipo de fabricación de piezas se puede mencionar que no es necesario disponer de matrices de corte y permite efectuar ajustes de silueta. También entre sus ventajas se puede mencionar que el accionamiento es robotizado para poder mantener constante la distancia entre el electrodo y la superficie exterior de la pieza.

Para destacar como puntos desfavorables se puede mencionar que este procedimiento requiere una alta inversión en maquinaria y cuanto más conductor del calor sea el material, mayor dificultad habrá para cortar. El láser afecta térmicamente al metal pero si la graduación es la correcta no deja rebaba. Las piezas a trabajar se prefieren opacas y no pulidas porque reflejan menos. Los espesores más habituales varían entre los 0,5 y 6 mm para acero y aluminio. Los potencias más habituales para este método oscilan entre 3000 y 5000 W.

El corte por haz láser (LBC) es un proceso de corte térmico que utiliza fundición o vaporización altamente localizada para cortar el metal con el calor de un haz de luz coherente, generalmente con la asistencia de un gas de alta presión. Se utiliza un gas de asistencia para eliminar los materiales fundidos y volatilizados de la trayectoria del rayo láser. Con el proceso de rayo láser pueden cortarse materiales metálicos y no metálicos. El haz de salida con frecuencia se pulsa a potencias máximas muy altas en el proceso de corte, aumentando la velocidad de propagación de la operación de corte.

Los dos tipos más comunes de láser industrial son Bióxido de carbono (CO2) y granate de Aluminio de itrio dopado con neodimio (Nd:YAG). Un láser CO2 utiliza un medio gaseoso para producir la acción láser mientras que el Nd:YAG utiliza un material cristalino. El láser CO2 está disponible comercialmente en potencias de hasta 6kW y los sistemas Nd:YAG están disponibles en hasta 6kW.

Si se realiza con equipo mecanizado, los cortes láser brindan resultados altamente reproducibles con anchuras de ranuras angostas, mínimas zonas afectadas por el calor y prácticamente ninguna distorsión. El proceso es flexible, fácil de automatizar y ofrece altas velocidades de corte con excelente

calidad. Los costos del equipo son altos pero están bajando a medida que la tecnología de resonadores es menos costosa.

IMPRESORAS 3D

Una impresora 3D 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 3D. Comúnmente se ha utilizado en la matricería o la prefabricación de piezas o componentes, en sectores como la arquitectura y el diseño industrial. En la actualidad se está extendiendo su uso en la fabricación de prótesis médicas, ya que la impresión 3D permite adaptar cada pieza fabricada a las características exactas de cada paciente.

Las impresoras 3D normalmente utilizan diversos polímeros como material de impresión, pero además existen clases especiales de impresoras tales como Foodini, impresora que crea comida, o algunas que hasta pueden imprimir casas depositando cemento por capas pero la mayoría de los modelos comerciales actualmente son de dos tipos:

De compactación, con una masa de polvo que se compacta por estratos.

De adición, o de inyección de polímeros, en las que el propio material se añade por capas.

Según el método empleado para la compactación del polvo, se pueden clasificar en:

Impresoras 3D de tinta: utilizan una tinta aglomerante para compactar el polvo. El uso de una tinta permite la impresión en diferentes colores.

Impresoras 3D láser: un láser transfiere energía al polvo haciendo que se polimerice. Después se sumerge en un líquido que hace que las zonas polimerizadas se solidifiquen.

MATERIALES ABS (ACRILONITRILO BUTADIENO ESTIRENO)

El acrilonitrilo butadieno estireno o ABS es un plástico muy resistente al impacto (golpes) muy utilizado en automoción y otros usos tanto industriales como domésticos. Es untermoplástico amorfo.

Se le llama plástico de ingeniería, debido a que es un plástico cuya elaboración y procesamiento es más complejo que los plásticos comunes, como son las polioleofinas(polietileno, polipropileno).

CARACTERÍSTICAS

El rasgo más importante del ABS

es su gran tenacidad, incluso a baja temperatura (sigue siendo tenaz a -40 °C). Además es duro y rígido, tiene una

resistencia química aceptable, baja

absorción de agua, y por lo tanto buena estabilidad dimensional, alta resistencia a la abrasión, y puede recubrirse con una capa metálica con facilidad.

El ABS se puede, en una de sus variantes, cromar por electrólisis dándole distintos baños de metal a los cuales es receptivo.

PROPIEDADES FÍSICO–MECÁNICAS

APLICACIONES Y USOS

Se utiliza comúnmente en las siguientes aplicaciones:

Automotrices: partes cromadas, partes internas en las vestiduras e interiores y partes externas pintadas en color carrocería. Para partes no pintadas se usa el ASA.

Juguetes: bloques de LEGO, TENTE y airsoft, piezas plásticas de casi todas las figuras de acción de BANDAI.Electrónicas: como carcasas de televisores, radios, computadoras, ratones, impresoras.Instrumentos musicales: las flautas dulces de plástico y otros instrumentos similares.Oficina: engrapadoras, carpetas pesadas.Impresión 3D: se utiliza como material de impresión. Por medio de la extrusión de delgadas capas del material, se va creando un modelo solido en tres dimensiones.

Se puede usar en aleaciones con otros plásticos. Así por ejemplo, el ABS con el PVC da un plástico de alta resistencia a la llama que le permite encontrar amplio uso en la construcción de televisores. También se le puede añadir PTFE

Alargamiento en la rotura (%) 45Coeficiente de fricción 0,5

Módulo de tracción (GPa) 2,1-2,4Resistencia a la tracción (MPa) 41-45

Resistencia al impacto Izod (J/m⁻¹) 200-400Absorción de agua en 24 horas

(%)0.3-0.7

Densidad (g/cm⁻³) 1,05Resistencia a la radiación Aceptable

Resistencia a los ultravioletas Baja

(teflón) para reducir su coeficiente de fricción, o compuestos halogenados para aumentar su resistencia al fuego.

En los últimos tres años su uso ha disminuido en América Latina y en Norteamérica debido principalmente a la mejora en las propiedades del poliestireno de alto impacto o HIPS que además ha disminuido en precio, ventajas que el ABS no incrementó.

Los principales productores de ABS en América y Europa son BASF (bajo el nombre comercial de Terluran); Lanxess, actualmente INEOS ABS; y GE-plastics, actualmente SABIC. A nivel mundial el primer productor es CHIMEI de Taiwán, y el segundo LG Chem de Corea.

PROCESOS DE FABRICACION

Hace algunos años, cuando se empezaron a desarrollar las investigaciones para crear maquinas a escala nanometrica se encontró que conforme se incrementaba la escala e iba pasando de nanometros, a micrometros, a milimetros, centimetros, decimetros y metros, uno podria fabricar casi cualquier tipo de maquina u objeto basandose en dos simples principios: agregar material o remover material.

Es de esa clasificacion basica que surgen las dos categorias mayores de manufactura:

MANUFACTURA ADITIVA

Consiste en la formacion de objetos mediante agregar sucesivas capas de material con el objetivo de formar volumenes. Al mezclarse con las herramientas digitales de produccion, se puede obtener una alta precisión.

Cuenta entre otros con los siguientes procesos:

Estereolitografia Modelado por deposición fundida Sinterizado selectivo por laser Aglutinador de injeccion a tinta Modelado multichorro Manufactura de objetos laminados Dos fotones Digital

MANUFACTURA SUSTRACTIVA

Consiste en la formacion de objetos mediante la remocion y/o corte de material. De la misma forma, cuando se mezcla con herramientas digitales de produccion se obtienen precisiones superiores a las que podria obtenerse usando metodos convencionales (manuales).

Entre otros cuenta con los siguientes procesos:

Fresado 2D

Corte por Laser Corte por Plasma Corte por cuchillas Corte por Inyección de Agua Fresado 3D Manufactura de objetos laminados (Laminated object manufacturing) Torneado CNC Corte de autoadhesivos

ESTEREOLITOGRAFÍA

La Estereolitografia es un proceso de realización rápida de prototipos que utiliza la estratificación para la construcción de un modelo de diseño. La tecnología utiliza resinas líquidas fotopoliméricas que se solidifican cuando expuestas a la luz ultravioleta. Un programa informático traduce un modelo CAD 3D en formato electrónico "STL" utilizado por las máquinas estereolitográficas, organizando la información en capas. Un láser de rayo ultravioleta traza cada sección del modelo CAD sobre la superficie de una cuba de resina fotopolimérica, materializando así el modelo CAD de la parte, capa a capa. Además de la tecnología descrita en la introducción, la utilización de materiales adecuados representa una buena parte del éxito de la estereolitografía.

La estereolitografía (SLA o SL; también conocida como fabricación óptica, foto-solidificación entre otras) es una forma de tecnología de manufactura (o impresión 3D) utilizada para la producción de modelos, prototipos, patrones, o piezas definitivas.

Es la técnica de prototipado y fabricación rápida más antigua.

VENTAJAS E INCONVENIENTES

Una de las ventajas de la estereolitografía es su rapidez. Los objetos funcionales pueden ser producidos en menos de un día. La duración del proceso depende de su tamaño y complejidad, que puede variar desde unas simples horas a más de un día.

El acabado superficial de las piezas es muy bueno.

La mayoría de equipos de estereolitografía son capaces de producir objetos con un máximo de, aproximadamente, 50×50×60 cm, aunque hay algunos que llegan a los 210×70×80 cm.

Las piezas fabricadas mediante estereolitografía son suficientemente duras como para ser mecanizadas, y pueden también ser usadas en la creación de moldes maestros paramoldeo por inyección, termoconformado, moldeo por soplado, y varios procesos de forja.

Las resinas utilizadas pueden ser más frágiles y menos flexibles que en el sinterizado láser SLS.

Los objetos obtenidos mediante esta tecnología son sensibles tanto a la humedad ambiental como a la temperatura, aunque hay procesos posteriores que mitigan dichas debilidades.