PROTOTIPADO RPIDO

Tcnicas de Prototipado Rpido

TCNICA DE MODELADODeposicin de Hilo Fundido (FDM)FUNCIONAMIENTO FDM

MATERIAL DE IMPRESINAPLICACIONES DE LA IMPRESIN 3DAcrilonitrilo Butadieno Estireno

Estndar inalmbrico IEEE 802.15.4COMUNICACIN INALMBRICA

PARMETROS DE DISEO

Tamao estimado de la mquina: (500x500x700) mm3Medidas mximas del modelo impreso: (200x200x200) mm3Estructura mecnica: Estructura rgida y livianaMaterial de extrusin: Filamentos plsticos estandarizados de ABSTipo de Software: Plataforma Libre.Temperatura de trabajo: 240C (Fundidor) - 110C (Base de Deposicin)Caractersticas especiales: Control inalmbrico

SUBSISTEMASSubsistema A: Estructura y Sistema de MovimientoSubsistema B: Mecanismos de TransmisinSubsistema C: ExtrusorSubsistema D: Base de DeposicinSubsistema E: ElectrnicaSubsistema F: Sistema de ControlEscala de calificacin, ponderacin y su interpretacin

Subsistema A: Estructura y Sistema de MovimientoMOVIMIENTO - HP DESIGNJET 3DIMPRESORA HP DESIGNJET 3D

Subsistema B: Mecanismos de TransmisinPOLEAS - CORREA DE SINCRONIZACINTORNILLO TUERCA SISTEMA DE GUIADOACTUADORES

Subsistema C: ExtrusorFUNDIDORSISTEMA DE RUEDAS MOTRICESFundidor Budaschnozzle 1.2

Subsistema D: Base de DeposicinPLACAS PCBPCB MK2

Subsistema E: ElectrnicaRAMPS Y ARDUINO MEGACONTROLADOR DEL MOTOR PAPDRIVER A4988

Subsistema F: Sistema de ControlSISTEMAS DE CONTROL PARA LA MQUINA

ElementoSistema de controlMotor a PasosControl en Lazo Abierto Sensores de PosicinControl On-OffCalefactores Control On-Off con histresis

MECANISMO EXTRUSORDinmica del fundidor:

MECANISMOS X-YDiseo de Ejes Material: Acero Inoxidable - AISI 304Resistencia a la fluencia (Sy): 205 MPaFactor de seguridad (N): 2Mdulo de elasticidad (E): 200GPa

MECANISMOS X-YAnlisis de deformacin ejes X - Y

MECANISMOS X-YMaterial: Polmero - ABSResistencia a la flexin (Sy): 45 MPaFactor de seguridad (N): 1.5Anlisis de Esfuerzos y deformacin en el Soporte Extrusor

MECANISMOS X-YMaterial: Polmero - ABSResistencia a la flexin (Sy): 45 MPaFactor de seguridad (N): 1.5Anlisis de Esfuerzos y deformacin en el Soporte Lateral Y

MECANISMOS X-YDiseo del Sistema de Transmisin en X-YPolea-Correa GT2 = =0,44 =0,343

MECANISMO ZMaterial: Acero AISI - SAE 1018Mdulo de elasticidad (E): 205 GpaConstante K (art.-art.) : 1Longitud del tornillo: 445 mmd = 12,7 mm (1/2 in )=108,07 N

MECANISMO ZDiseo del Tornillo de Potencia

SISTEMA DE CONTROL DE LA IMPRESORA 3D

Arduino Mega Shield DIAGRAMA ELECTRNICO

SOFTWARE DE COMUNICACIN Y CONTROL - CURAEs un software que nos va a permitir convertir los archivos STL que contienen nuestro diseo 3D en piezas fsicas en un solo entorno de trabajo.Posee opciones de configuracin ms simples y una interfaz grfica algo mas intuitiva a la par que sencilla.Capacidad de generar laminados mucho ms rpido o poder generar varios laminados a la vez en paralelo.Cura tiene como objetivo no slo actuar como programa de laminado sino tambin como anfitrin (host) de la impresin.

IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA MECNICO

IMPLEMENTACIN DE ELEMENTOS DEL MECANISMO EXTRUSOR

IMPLEMENTACIN DE ELEMENTOS DEL MECANISMO X

IMPLEMENTACIN DE ELEMENTOS DEL MECANISMO Y

IMPLEMENTACIN DE ELEMENTOS DEL MECANISMO Z

IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA DE CONTROL

PARMETROS DEL SOFTWARE DE CONTROL CURAOpciones BsicasOpciones Avanzadas

COMUNICACIN INALAMBRICAEstndar inalmbrico IEEE 802.15.4Frecuencia: 2.4 GHzVelocidad: 115200 BDCanal: 16

ANLISIS DE ESPECTROS DE LACOMUNICACIN INALAMBRICA Chanalyzer + Wi-Spy DbxAgilent Spectrum Analyzer + Antena Log PeridicaOnda de la seal ZigBee

PRUEBAS DE RESOLUCIN EN LOS EJES (X-Y)

PRUEBAS DE PRECISIN Y RESOLUCIN EN EL EJE (Z)

PRUEBAS DE TEMPERATURAEN CALEFACTORESTEMPERATURAMEDIANTE SOTFWARE TEMPERATURA MEDIDA CON MULTIMETRO

PRUEBAS DE TRACCIN SEGN LA NORMA ASTM D638-10

PRUEBAS DE TRACCIN SEGN LA NORMA ASTM D638-10Probetas NegrasProbetas Azules

IMPRESIONES 3D DE LA MQUINA

ANLISIS TCNICO - ECONMICO MQUINAS SEMEJANTES AL PROYECTO ESTN A UN COSTO DE $ 24.900,00COSTO BENEFICIO $ 22.155,00

VALIDACIN DE LA HIPTESIS El diseo y construccin de una impresora 3D auto-replicable, permitir realizar la impresin de prototipos u objetos mediante la utilizacin de software libre e implementacin de tecnologas inalmbricas para su manejo y monitoreo?

El diseo y construccin de una impresora 3D auto-replicable, permiti realizar la impresin de prototipos u objetos mediante la utilizacin de software libre con la implementacin de tecnologas inalmbricas para su manejo y monitoreo. Este proyecto ser til para prcticas en el Laboratorio CNC de la ESPE extensin Latacunga, siendo este un proyecto de Investigacin Cientfica.

CONCLUSIONESSe dise y construy una Impresora 3D auto-replicable controlada inalmbricamente para el prototipado de piezas plsticas de bajo costo, mediante software libre, con el fin de ahorrar tiempo y dinero.Se pudo controlar y monitorear el proceso de impresin, a travs de un medio de transmisin guiado (cable USB) y tambin con comunicacin inalmbrica.Se seleccion y configuro el software de cdigo abierto Cura para el manejo y control de la impresora 3D. Se obtuvo de forma ptima piezas plsticas elaboradas a base de un polmero econmico (ABS).El anlisis y la seleccin de las alternativas ms adecuadas para el proyecto planteado fueron de gran utilidad, ya que permitieron realizar un diseo viable y tcnicamente fundamentado.Para el diseo del sistema mecnico se manej el software SolidWorks, con el fin de conocer las diferentes fallas de diseo y corregirlas de manera que satisfaga las necesidades y parmetros planteados.El control de la mquina se basa en dos tarjetas principales, el Arduino Mega 2560 como tarjeta de control y la Arduino Mega Shield como tarjeta de interface; debido a su bajo costo y prestaciones para satisfacer las necesidades del diseo de la impresora 3D.Por medio de programas de cdigo abierto se pueden implementar sistemas ms econmicos que permitan trabajar libremente sin estar restringidos a licencias de programas costosos.

RECOMENDACIONESPara la construccin de este proyecto se recomienda el uso de mquinas de corte por lser, para obtener mayor precisin en la construccin de su estructura con el fin de mejorar los niveles de tolerancias en construccin. Para imprimir geometras ms complejas se recomienda aumentar un segundo extrusor para que coloque material de soporte.Se recomienda cambiar el tornillo de potencia por un husillo de bolas para obtener mejor precisin y resolucin de impresin, puesto que con el actual tornillo de potencia tiene un pequeo juego entre la tuerca y la rosca, lo que dificulta la calibracin de la base de deposicin.Para un manejo ptimo de la mquina se recomienda revisar el manual de usuario y operaciones. Para evitar cualquier dao hacia la mquina o hacia el operador seguir todas las Instrucciones Generales de Seguridad que se encuentran el Manual de Operacin y Mantenimiento de la Impresora 3D.Se recomienda seleccionar de manera adecuada los perfiles de impresin, acorde al modelo del tamao a imprimir, para evitar cualquier anomala en la calidad de impresin.

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