DEPARTAMENTO DE ENERGÍA Y MECÁNICA

INGENIERÍA MECATRÓNICA

CAD/CAM/CAE

PROTOTIPADO RÁPIDO E IMPRESIÓN 3D

INTEGRANTES:

Aimacaña Paul

Chiliquinga Mauricio

Díaz Geovanny

Jara Miguel

Montero Dennis

OCTAVO NIVEL

LATACUNGA – ECUADOR

08 / Diciembre / 2014

INTRODUCCIÓN

La impresión 3D es una técnica de fabricación que básicamente consiste en la creación de un

objeto previamente diseñado mediante un software a través de la deposición de material,

resina, etc., en sus distintas variedades técnicas. Mediante la impresión 3D hoy día ya es

posible obtener productos finalistas, destinados ya a su comercialización.

El prototipado rápido se refiere a un uso muy concreto y provechoso que nos ofrece la

impresión 3d. Suele asociarse a un paso previo a la producción tradicional, que sirve para

someter a estudio un modelo digital antes de optar por su fabricación convencional. Por eso,

el prototipado rápido es un proceso utilizado para la fabricación que suele utilizarse para

referirse a objetos que no están destinados a uso finalista sino más bien a modo de prueba de

diseño. Es un término muy asociado a la impresión 3D, ya que es una de las principales

aplicación de la impresión 3D, pero no son sinónimos.

DESARROLLO

Prototipado Rápido

El prototipado rápido es un proceso utilizado para fabricar artículos de plástico, metal o

cerámica, su proceso de fabricación es ir añadiendo material capa a capa. En algunos casos

con propiedades físicas que son similares a lo que se producirían por métodos

convencionales, como moldeo por inyección y extrusión, o moldeo por soplado, de esta

manera se evita el fabricar los costosos moldes para realizar un prototipo que podría cambiar

su forma. Inicialmente el prototipado rápido solo se usaba para la fabricación de prototipos,

hoy en día se utiliza como un proceso de fabricación más. Un ejemplo se encuentra en el

sector dental, en el cual se utiliza para fabricar las estructuras metálicas que luego irán

recubiertas de cerámica creando coronas y puentes dentales.

Prototipos de diseño: Sirven para evaluar aspectos estéticos y ergonómicos.

Prototipos geométricos: Se usan para probar concordancia geométrica, la forma y los

ensambles.

Prototipos funcionales: Muestran las características y patrones de comportamiento en

una prueba del producto final.

Prototipos técnicos: Se usan para evaluar todas las funciones de la pieza final.

TECNOLOGÍAS PARA EL PROTOTIPADO RÁPIDO

1. Estereolitografía (SLA)

Es un procedimiento en el cual se solidifica una resina fotocurable (resinas Epoxi y

resinas acrílicas) en estado líquido mediante la acción de un láser ultravioleta. Esta

solidificación se va realizando por capas hasta completar la pieza.

La máquina utilizada está compuesta por:

Un láser ultravioleta

Un recipiente con resina fotocurable en estado liquido

Un elevador dentro del recipiente

Figura 1. Esquema de Estereolitografía

Ventajas

Los prototipos son translúcidos.

Tiene una precisión dimensional y un acabado superficial especialmente

destacable.

Esta técnica suele ser recomendable para piezas de dimensiones reducidas o que

contengan pequeños detalles que han de definirse de manera muy clara.

Aplicaciones de la estereolitografía

Necesidad de un prototipo funcional

Prototipos fieles desde el punto de vista dimensional.

Prototipos de piezas pequeñas con un gran nivel de detalle.

Prototipos agradables al tacto y la vista Prototipos fáciles de pintar, pulir y tratarlos

en general.

Prototipos con acabados superficiales excelentes, por lo que son idóneos para piezas

MASTERS para coladas al vacío en moldes de silicona.

Prototipos translúcidos para apreciar interferencias interiores.

Limitaciones de la estereolitografía

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

Prototipos sensibles tanto a la humedad ambiental como a la temperatura, excepto

que se especifique previamente.

No se pueden garantizar espesores inferiores a 0,6 mm

2. Sinterización Selectiva Láser (SLS)

Se deposita una capa de polvo, de unas décimas de mm, en una cuba que se ha calentado

a una temperatura ligeramente inferior al punto de fusión del polvo. Seguidamente un

láser CO2 sinteriza el polvo en los puntos seleccionados (causando que las partículas se

fusionen y solidifiquen).

La máquina utilizada en este caso consta de:

Un láser de CO2

Un rodillo

Un elevador

Dos tanques de polvo

Figura 2. Esquema de Sinterización selectiva por láser

Ventajas

Soportan temperaturas más elevadas que en el caso de la Estereolitografía.

Son elementos especialmente indicados para conjuntos en los que se prevé un

montaje y desmontaje en la fase de prueba.

Aplicaciones

Facilidad para la fabricación de piezas de geometría muy compleja directamente de los

modelos digitales CAD. Mientras que comenzó a utilizarse como un método de obtención

de prototipos rápido, se está cada vez usando más en la producción de tiradas cortas de

piezas para uso final.

3. Fabricación por corte y laminado (LOM)

Esta tecnología pega y recorta láminas de papel. La parte inferior del papel tiene una capa

adhesiva que cuando es presionada y se le aplica calor hace que se pegue con el folio

anterior. El folio es recortado siguiendo el contorno de la sección de la pieza.

La máquina utilizada está compuesta por:

Un laser

Dos rodillos mediante los cuales el papel se va renovando

Un rodillo que presiona cada capa de papel antes de ser cortado por el laser

Una plataforma móvil

Figura 3. Esquema de Fabricación por corte y laminado

Aplicaciones

Cubre un amplio espectro de industrias, incluyendo la aeroespacial y la automoción,

productos de consumo y dispositivos médicos que va desde instrumentos a prótesis.

Permite ver la forma la forma final, el tamaño y la función de los prototipos así como

producir un pequeño volumen de productos terminados.

Se suele usar para visualizar un producto en sus dimensiones exactas, lo cual permite

tener una réplica real del producto realizando pruebas de consumo, introducción en

su comercialización, muestras de embalaje, etc.

4. Deposición por hilo fundido (FDM)

El proceso fundamental FDM implica calentar un filamento de polímero termoplástico

extrusionarlo siguiendo la forma de las secciones para formar las piezas por capas.

La máquina utilizada está compuesta por:

Un cabezal móvil, el cual vierte el filamento de poliéster.

Una plataforma fija

Rollo de poliéster

Figura 2. Esquema de Deposición por hilo fundido

Aplicaciones

Modelado conceptual y prototipado funcional

Fijaciones

Utillajes

Piezas de uso final

5. Moldes de Silicona / Coladas de Resina

Como complemento a las tecnologías de sinterizado y estereolitografía se pueden

producir moldes de silicona utilizando los prototipos como másteres, obteniendo hasta

20 juegos en material semi-bueno, imitando polipropileno, ABS, policarbonato,

poliamida.

6. Fabricación por CNC

La fabricación por CNC consiste en fabricar por medio de una herramienta cuya

trayectoria y velocidad es controlada por un software de CAM en una computadora. Este

método es considerado uno de los más comunes métodos de RP con las ventajas de que

el material del que se produce el RP no cambian debido al proceso, las máquinas son

relativamente económicas comparadas con los otros métodos, sin embargo, para algunas

aplicaciones aún con 5 ejes simultáneos no es posible reproducir geometrías complejas

por las que la herramienta no puede entrar.

Diseño y Construcción de una Impresora 3D Auto-replicable Controlada

Inalámbricamente para el Prototipado de Piezas Plásticas, mediante Software Libre

Susana Chancusi, Paúl Navarrete

La técnica en la cual se basa la máquina es la de Deposición de Hilo Fundido (FDM)

En base a las especificaciones de las Impresoras 3D disponibles en el mercado, se establece

los siguientes parámetros:

o Accionamiento de la máquina: Eléctrico a 110 V AC.

o Tamaño de la máquina: (500x500x700) mm3.

o Volumen máximo impreso: (200x200x200) mm3.

o Estructura mecánica: rígida y liviana.

o Material de extrusión: Filamento plástico de ABS.

o Tipo de Software: Software de Plataforma Libre.

o Temperatura de trabajo: 240ºC (según la temperatura de extrusores comerciales).

o Características especiales: Control inalámbrico, Lector de memorias SD.

IMPRESORA 3D

Área de construcción:

Tamaño máximo 203 x 203 x 305 mm

Materiales:

Plástico ABS blanco azul, amarillo, negro, rojo ó verde

Estructuras de soporte:

El Catalyst crea automáticamente las estructuras de soporte necesarias. El sistema

WaterWorks permite una fácil limpieza, al ser soluble en agua.

Cartuchos de Material:

Un cartucho autocargable de material ABS (950 cc.). Un cartucho autocargable de material

de soporte (950 cc.)

Alturas de capa:

.245 mm (.010 in.) ó .33 mm. (.013 in.) de material y soporte ABS.

Medidas y Requerimientos:

Tamaño: 686 x 914 x 1041 mm (27 x 36 x 41 in.) Peso: 136 kg (300 lbs.)

Requerimientos de energía:

110-120 VAC, 60 Hz,

15A max o 220-240 VAC, 50/60 Hz, 7A max.

CONCLUSIONES

Estereolitografía (SLA)

Método económico y rápido

Su finalidad es proporcionar una visión física y funcional del diseño

Posibles aplicaciones: modelos conceptuales y estética, detalles de partes y

exactitud, padrones maestros para procesos secundarios.

Sinterización Selectiva por Laser (SLS)

Permite hacer ensayos de resistencia y durabilidad

Posibilidad de manejar diferentes materiales

Piezas muy resistentes

Posibles aplicaciones: prototipos y patrones de plástico y metal, mecanizados

complejos, partes de alta durabilidad, partes con pequeños rasgos, pequeños lotes

de piezas metálicas o plásticas.

Fabricación por Corte y Laminado (LOM)

Materia prima muy económica. A mayor tamaño de pieza, mayor ahorro.

Precisión de 0,1 mm (altura de la capa).

La materia prima no se transforma en el proceso, por lo que obtenemos una pieza

estable.

No existe postproceso de curado de la pieza.

Deposición por hilo fundido (FDM)

Gran rapidez (101 mm/seg)

Tamaño de la pieza a crear sin límite, únicamente los de la máquina.

Pieza obtenida resistente y que no necesita ser mecanizada.

Material dúctil como cualquier polímero.

BIBLIOGRAFÍA

Extraído el 07 de diciembre del 2014 de: http://www.impresoras3d.com/prototipado-

rapido-usos-situacion/

Extraído el 07 de diciembre del 2014 de: http://es.wikipedia.org/wiki/Prototipado_rápido

Extraído el 07 de diciembre del 2014 de:

http://webs.uvigo.es/disenoindustrial/docs/protorapid.pdf

Extraído el 07 de diciembre del 2014 de:

http://www.egrafica.unizar.es/ingegraf/pdf/Comunicacion17068.pdf

Extraído el 07 de diciembre del 2014 de: http://tfmrimuned.wordpress.com/fabricacion-

por-corte-y-laminado-lom/