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• Daniel Lara

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Practica # 2 Laboratorio de Prototipos Rápidos 11 de febrero del 2013

Juan Luis Tobías Ávila 1535214 Ingeniería en Mecatrónica

REORTE PRACRTICA 2 ¿Por qué es importante utilizar guantes al usar la impresora 3D? El polvo que utiliza la máquina del laboratorio debe preparase antes de realizar alguna impresión, y para que el proceso funcione correctamente el polvo debe estar libre de impurezas. Es importante usar guantes de látex porque al manipular los materiales se pueden contaminar los insumos de la máquina, lo que produciría imperfecciones en la impresión final. Procesos de impresión y prototipado Proceso de inyección 3D Una representante del proceso de inyección 3D es la tecnología de impresión tridimensional (3DP), desarrollada originalmente por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en 1993. La impresión 3DP forma la base del proceso de prototipado de Z corporation. La tecnología de impresión por inyección crea un prototipo físico solidificando capas de polvo usando un adhesivo líquido. Este sistema requiere que el polvo sea esparcido precisa y equivalentemente por la plataforma de construcción. Como muestra la figura 2.1a, la impresora 3D realiza esta tarea usando un pistón de alimentación y una plataforma, la cual se eleva incrementalmente para cada capa. Un mecanismo de rodillo esparce el polvo del pistón de alimentación a la plataforma de construcción. Una vez que la capa de polvo está extendida en la plataforma, los cabezales de inyección de tinta imprimen la sección transversal de la primera capa o para la del fondo de la pieza pegando el polvo como muestra la figura 2.1b. Entonces un pistón desciende el grosor de una capa, para extender otra capa en la parte superior. Los cabezales de impresión aplican la información de la siguiente sección transversal a la nueva capa la cual se une a la capa anterior. Este proceso se repite para todas las capas de la pieza. El proceso de impresión 3D crea un modelo físico exacto de la geometría representada por la información del modelo 3D.

Una característica única del proceso de impresión por inyección es la capacidad de imprimir a todo color. Los usuarios también pueden utilizar el color para representar los resultados del análisis directamente en el modelo o para anotar y etiquetar los cambios de diseño para mejorar aún más el valor de la comunicación del modelo.

Prof. Dr. Francisco Ramírez Cruz Universidad autónoma de nuevo león Facultad de ingeniería Mecánica y Eléctrica

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Diferentes tipos de procesos de prototipado e impresión 3D En el reporte anterior se describieron algunos procesos existentes de prototipado rápido, pero quedaron algunos inconclusos. A continuación se listan los procesos ya mencionados en el reporte anterior: 1. Estereolitografía. 2. Proceso Basado en Máscaras. 3. Proceso de extrusión sólida. lista de procesos de prototipado rápido que fueron mencionados en el reporte anterior, pero quedó pendiente su descripción a detalle. Con esto se pretende profundizar un poco más en los diferentes procesos de prototipado rápido. 1. Proceso a base de inyección de líquido. 2. Proceso de congelado rápido. 3. Proceso a base de corte de contorno. 4. Proceso de consolidado ultrasónico. 5. Proceso de sinterizado por láser. 6. Deposición directa de metal. 7. Proceso de fusión por rayo de electrones. 8. Proceso de remoción y deposición de material hibrido. Proceso a base de inyección de líquido El cabezal de inyección se desplaza hacia adelante y atrás por el eje x, depositando una única capa muy delgada de fotopolímero sobre la bandeja deconstrucción. Inmediatamente después de construir cada capa, bombillas ultravioleta colocadas a los lados del cabezal de inyección emiten luz ultravioleta, curando y endureciendo cada capa. Este paso elimina la necesidad de un proceso de curado adicional tras el modelado, a diferencia de otras tecnologías. La bandeja de inyección interna se mueve hacia abajo con extrema precisión, y la cabeza de inyección comienza a construir la siguiente capa. Se utilizan dos materiales diferentes para la construcción; uno se usa para el modelo actual, mientras que el otro material tipo gel se usa como soporte. Similar a otros procesos de prototipado rápido la geometría se la estructura de soporte esta pre-programada para cumplir con geometrías complicadas, como cavidades, voladizos y socavados o características delicadas y secciones delgadas. Prof. Dr. Francisco Ramírez Cruz Universidad autónoma de nuevo león Facultad de ingeniería Mecánica y Eléctrica

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Se pueden usar diferentes materiales en este proceso. Por ejemplo, el FullCure 720 puede crear objetos transparentes. Provee buena resistencia al impacto y permite la visibilidad de flujo líquido y detalles internos . Los materiales de Tango son flexibles y parecidos al caucho, que permite crear modelos que pueden parecerse a productos flexibles. Las aplicaciones incluyen electrónica de consumo, zapatos, juguetes, aplicaciones industriales en general y rapid tooling. Proceso de congelado rápido Otro proceso interesante de prototipado a base de líquido se llama prototipado de congelado rápido. (RFP por sus siglas en inglés Rapd Freeze Prototyping), en la cual una fuente de frío se usa para congelar el líquido punto por punto y así convertir el líquido en una pieza sólida. Este proceso produce una pieza tridimensional de hielo a partir de un modelo de CAD al depositar y congelar rápidamente agua, capa por capa. Este es un proceso de bajo costo porque utiliza agua y equipo barato para construir la pieza. Un diagrama de este proceso se muestra en la figura 2.6. Como se muestra, el agua se expulsa gota a gota desde la boquilla de una cabeza de deposición y se deposita en una superficie de hielo previamente solidificada. El modelo construido se mantiene en un ambiente controlado a una temperatura menor al punto de congelación del agua. Para construir piezas 3D que requieren el uso de una estructura de soporte, la solución de azúcar eutéctica, que tiene una temperatura de fusión de -5.6 ºC ha sido identificado como un buen material de soporte. La construcción de la pieza de hielo en este caso se realiza con un congelador más frío que la temperatura de fusión del material de soporte, para poder derretir el material de soporte sin afectar la pieza de hielo. La figura 2.7 muestra una pieza de hielo antes y después de remover el material de soporte. Proceso de corte de contorno Un proceso de corte de contorno utiliza la técnica de manufactura por capas para el prototipado rápido. Sin embargo, difiere del resto de los proceso de prototipado rápido en que, en lugar de construir una pieza agregando material a una pila en un proceso formador, las capas de material, como papel, plástico o compuestos, son adjuntados a una pila y un láser corta las porciones restantes. Un proceso representativo de corte de contorno es la Manufactura de Objetos Laminados (LOM) desarrollado por Helisys inc. en 1985. El proceso comienza con una computadora que rebana un modelo sólido 3D de una pieza en secciones transversales bidimensionales. Es capaz de producir piezas que pueden ser maquinadas o lijadas para obtener un buen acabado El papel se desenrolla de un alimentador (A) sobre una pila y se une a una capa anterior usando una rueda caliente (B). La rueda derrite una cubierta de plástico en el fondo del papel para crear la unión entre capas. Los perfiles se trazan por un sistema óptico que está montado en la unión del eje X-Y (C). El Prof. Dr. Francisco Ramírez Cruz Universidad autónoma de nuevo león Facultad de ingeniería Mecánica y Eléctrica

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proceso genera una considerable cantidad de humo. Se requiere alguna chimenea o algún sistema de filtrado (E) y el área de construcción (F) debe estar sellada. Después de completar los cortes de la geometría de la capa, el papel excedente se separa de la capa de la red. El papel extra de la red se enrolla en un rodillo recogedor (D). Las áreas de la sección transversal que serán removidas en el objeto final son cortadas en partes con el láser para facilitar su remoción. En el proceso de corte de contorno, el material se posiciona sobre la plataforma d construcción y un rodillo caliente se mueve a través de la superficie del material, uniéndolo con la pila de material. Una mesa de posicionamiento X-Y con espejos y focos refleja y enfoca el rayo láser de CO2, el cual corta un perfil de la pieza El área del material que rodea el material el perfil de la pieza se corta en un patrón de divisiones cruzadas para facilitar su futura remoción. El exceso de material que queda en el bloque de construcción funciona como estructura de soporte para la siguiente capa. La plataforma desciende para acomodar otra capa de material, en la cual los rodillos avanzan y la rueda térmica la pega con la pila como muestra Proceso de consolidado ultrasónico El proceso de consolidado ultrasónico (UC) es un método de manufactura de estado sólido inventado y patentado por Solidica Inc. para el prototipado rápido y la manufactura directa al metal. Las aplicaciones del proceso ultrasónico incluyen el formado al vacío, moldeado por soplado, el moldeado por inyección y piezas prototipadas directo en aluminio.

Proceso de sinterizado láser Prof. Dr. Francisco Ramírez Cruz Universidad autónoma de nuevo león Facultad de ingeniería Mecánica y Eléctrica

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El proceso de sinterizado láser es un proceso térmico que utiliza un láser para fundir capas de material termoplástico en polvo para formar objetos sólidos tridimensionales. El polvo necesita granos finos y propiedades termoplásticas para que sea viscoso, fluya, y después se solidifique rápidamente. Su principal ventaja reside en las propiedades de los materiales. El proceso de sinterizado láser básicamente consiste en tres camas de polvo y un láser. Dos de las camas de polvo sostienen el alimentador de polvo y la tercera cama sostiene la pieza. La cama de la pieza está en medio de las otras dos y el láser actúa directamente sobre esta pieza. El proceso es similar a la estereolitografía en su principio. El polvo termoplástico se extiende por un rodillo sobre la superficie de un cilindro de construcción. El pistón dentro del cilindro se mueve hacia abajo una capa de espesor para acomodar la nueva capa de polvo. En este caso, sin embargo, un rayo láser se traza sobre la superficie de polvo fuertemente compactado hecho de material termoplástico . El polvo se extiende por un rodillo sobre la superficie de un cilindro de construcción. Un pistón se mueve una capa de espesor hacia abajo para acomodar la siguiente capa de polvo.

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