Modelado y prototipado de un reloj Bomba

Orellana Torres Rubén Darío rorellanato@est.ups.edu.ec

Universidad Politécnica Salesiana

Facultad de Ingeniería Electrónica

Objetivo:

Manufacturar un prototipo de un reloj despertador en forma de una bomba redonda, la cual se la

realizara por medio de la unión de polímeros en polvo acrílico y resina de poliéster.

Desarrollo

Para el diseño del prototipo se ha tomado en cuenta el diseño concurrente basándose en el

ciclo de vida que tendrá el producto final.

Decisión y definición

Para la realización del prototipo se ha tomado un ejemplo de bomba existente en el internet, para

la realización de la bomba se puede hacer cambios según la idea del diseñador además se propone

que su electrónica sea reciclada o sacada de cualquier otro reloj.

Fig.1 Ejemplo de reloj bomba [1]

Material del producto

El principal material a usar es la resina de poliéster, junto con un polímero en polvo, además para

el proceso se necesita de un acelerador (cobalto) junto con un catalizador (peróxido de Mek).

Fig.2 resina de poliéster, acelerador y catalizador [propiedad del autor]

Fabricación

Para la fabricación de 10000 unidades se necesitara una gran cantidad de resina, ya que para el

prototipo de la bomba se uso 250 ml de resina se puede hacer un estimado de 2500 litros de

resina de poliéster para fabricar las 10000 unidades, además de una cantidad parecida de

polímero en polvo acrílico.

Además de uso de de acelerador y catalizador para la fabricación del producto, con esto se

puede estimar el uso de 10 litros de cada químico para la manufactura del producto.

Estas cantidades de químicos pueden variar según el fabricante de la resina de poliéster, ya que

según la calidad de la resina se puede necesitar más o menos peróxido.

Se debe tener en cuenta donde serán almacenados los materiales, en este caso la resina de

poliéster, debe tener un espacio de almacenamiento adecuado, tanto en temperatura y humedad

para la conservación optima del material.

Para el prototipado de la bomba se ha hecho un proceso manual se puede decir fabricación de

manera artesanal, pero para en la producción en gran escala se puede usar moldes específicos con

la forma de bomba, estos procesos pueden ser por medio de la inyección de plástico la cual podría

facilitar la creación de la forma de la bomba , al inyectar el plástico fundido en un molde ya

establecido según el diseño, también se lo puede realizar por medio del vaciado de cera, tal como

el Investment casting, aunque por medio de este proceso se podría tardar más la construcción del

producto.

Para la manufactura del prototipo se ha usado el proceso de vaciado de cera un proceso muy

parecido al investment casting, ya que ha hecho el molde de la bomba primeramente en cera,

basándose en un patrón de forma circular.

A continuación se tiene el procedimiento para la manufactura de la bomba.

Procedimiento de fabricación.

1. Para la fabricación primeramente se necesita un patrón de plástico en forma circular

(patrón azul fig.3), para la fabricación del molde se ha usado parafina reciclada, la cual se

pondrá verter en forma líquida sobre el patrón con el fin de conseguir el molde necesario

para el procedimiento.

Fig.3 patrón circular y molde de cera [propiedad del autor]

2. El siguiente paso sería desmoldar el molde de cera del patrón de plástico para poder

verter la resina de poliéster en este, como recomendación para un fácil desmolde seria la

colocación de vaselina o mantequilla previamente.

Fig.4 desmolde del patrón de cera [propiedad del autor]

3. Ya con el patrón de cera formado se puede empezar a preparar la resina de poliéster para

su curado con el acelerador y el catalizador.

Primeramente se debe mesclar la resina con polímero en polvo, en la misma cantidad,

intentando tener una mescla consistente, la mezcla con polímero se la realiza para

conseguir una cierta dureza en el material final.

Fig.5 Mezcla de la resina de poliéster con el polímero en polvo [propiedad del autor]

4. Una vez mezclado el material se procede a verter el acelerador cobalto más o menos 1ml ,

este componente, se lo puede medir con un gotero por facilidad, este químico acelera la

polimerización de la resina facilitando el endurecimiento del material, se debe realizar un

buen mezclado en todo el material.

Después de esto se debe agregar el 1ml de catalizador, para conseguir el enlace de los

materiales, asegurado que el material se gelifique y finalmente se endurezca.

Fig.6 mezcla de acelerador (izquierda) y catalizador (derecha) [propiedad del autor]

5. Una vez ya con la mezcla preparada, se procede a verter esta mezcla en el molde de cera,

esta mezcla debe ser vertida uniformemente sobre el molde, este procedimiento debe

ser rápido antes de que la mezcla quede en un estado sólido y ya no se pueda modificar.

6. Finalmente se endurece el material y queda en una forma tal y como se puede observar en

la figura 6.

Fig. 7 vertido de resina sobre el molde de cera [propiedad del autor]

7. Una vez ya con el producto solidificado se procederá al desmolde de la carcasa de la

bomba, mediante el vaciado de cera, este procedimiento se lleva a caso derritiendo el

patrón de cera que se uso anteriormente.

Fig. 8 Desmolde del producto [propiedad del autor]

8. Una vez ya con el producto solidificado se procederá a darle una forma final, por medio

del mecanizado de arranque de viruta, ya que se debe alminar el material no deseado.

Fig. 9 mecanizado de la carcasa [propiedad del autor]

9. Ya con la carcasa de la bomba se puede proceder a trabajar en la electrónica

reciclada que poseerá la bomba reloj, para el reloj se debe rehacer la placa de la

botonera como requisito del prototipo.

10. Para la reingeniería de la botonera se procede a copiar el circuito original del reloj

reciclado, para este proceso se ha usado el software Proteus 8 para el ruteo del

circuito, con el fin de realizar una placa de circuito impreso (PCB).

Fig. 10 Circuito de la botonera realizado en proteus 8 [propiedad del autor]

11. Una vez realizado el circuito se procede a hacer una litografía por medio de la

transferencia de calor, para esto primeramente se imprime el circuito, se lo ubica sobre

una placa de cobre, se procede a colocarlo en una prensa de calor, para la transferencia

del circuito impreso a la placa.

12. Una vez hecha la transferencia de circuito se necesita mezclar 250 mg de cloruro férrico

con 1lt de agua para el removimiento del cobre no deseado de la placa, con el objetivo de

tener la forma de la PCB.

Fig. 11 Descripción del proceso de izquierda a derecha: transferencia de calor, litografía impresa y

placa PCB. [Propiedad del autor]

13. Una vez ya con la placa PCB se procede a la colocación de la Pintura anti suelda, para este

procedimiento, se puede seguir las instrucciones del fabricante de la pintura, para la

pintura verde se procede a realizar la mezcla según las instrucciones y por medio de un

rodillo transferir la pintura verde a la placa de manera uniforme, después se procede a

dejar la placa pintada en el horno a 80 grados centígrados por 10 minutos, una vez casi

seca la pintura se debe imprimir los pads en acetato para ponerlos sobre la placa, con el

fin de que la pintura no quede fija en las partes donde irá la suelda. Se procede a colocar

la placa en la máquina de rayos UV, para que la pintura quede permanente en la PCB.

Realizado esto se procede a colocar sobre la PCB el revelador propio del fabricante de la

pintura, para que la pintura que cubría los pads sea removida, con esto se tiene la PCB

final ya con la pintura anti suelda.

Fig. 12 Descripción del proceso de izquierda a derecha: mezcla y transferencia de pintura a la

placa, impresión de pads en acetato, PCB final con pintura anti suelda. [Propiedad del autor]

14. Ya con el PCB final se puede proceder a soldar los elementos para la botonera, y montar

esta placa en la carcasa de la bomba, para ser conectada a la electrónica del reloj.

Fig. 13 Descripción del proceso de izquierda a derecha: botonera final y montaje de la PCB en la

carcasa [Propiedad del autor]

15. Como últimos pasos se puede realizar la limpieza superficial de la carcasa para pintarla y

dar detalles superficiales, como letras, el detalle de la mecha, realizar uniones

permanentes, para finalmente montar la electrónica del reloj en la carcasa para tener el

producto final del prototipo de la bomba reloj.

Fig. 14 Prototipo de bomba reloj final, con todos sus detalles. [Propiedad del autor]

Uso/ re uso El producto cumple con la función de radio/alarma/despertador, además se lo puede usar con un artefacto decorativo ya que es un diseño diferente, a los relojes despertadores normales. Como re uso puede aplicar a regalos, o bien el momento que el artefacto se dañe se puede usar su parte electrónica como reciclaje, y su carcasa por su forma redonda se la puede emplear como una maceta para plantas. Reciclaje Como se dijo anteriormente la electrónica de la bomba puede ser reciclada para un nuevo proceso de manufactura, ya que la bomba tiene partes que pueden ser reemplazadas por ejemplo el parlante, botoneras, trasformador, los cuales pueden ser cambiados en el reloj. La carcasa por ser un termoplástico este podría volverse a usar en el proceso de inyección de plástico, para formar un nuevo producto. Desecho. El reloj bomba ya sin partes que puedan ser recicladas, terminaría como un desecho, para ser que los residuos sean incinerados. Conclusión

Se llego a entender lo difícil que puede ser la creación de un prototipo de un producto, ya que para la realización de este producto se lo realizo de una manera artesanal, cual no es muy eficiente a gran escala.

Con el proyecto se aprendió básicamente de la experiencia, ya que para la realización de la carcasa y la PCB, es necesario hacer muchos intentos, hasta que se tenga la pieza deseada.

Para la creación de la PCB se debe tener la idea de crear muchas placas y no solo crear una placa, ya que esa es la idea de manufactura, tener un proceso de creación de miles de unidades, con esta idea se puedo obtener varias placas PCB en su solo proceso y proceder a elegir la mejor para el producto final.

Para el prototipo es necesario primero pensar en todos los detalles que el prototipado conlleva, ya que con eso se puede lograr una eficiencia en la manufactura, sin tener que realizar cambios posteriores, los cuales incluyen una pérdida de tiempo y por ende dinero.

REFERENCIA

[1] www.nologia.com (NOVEMBER 11,2012), ”10-relojes-despertadores-para-

geeks-que-no-sabias-que-existian-probablemente”[Online]Avaliable at

http://nologia.com/2012/11/07/10-relojes-despertadores-para-geeks-que-no-

sabias-que-existian-probablemente/