Corte Laser

Rivera Sánchez Alicia

OBJETIVO

Conocer la maquinaria de prototipos rápidos, en este caso: Maquinaria por sustracción de material. Cortadora laser Versalaser y aplicar dichos conocimientos para la elaboración de un producto de diseño industrial, Diseño de una familia de joyería.

No. De practica 9

Caracteristicas del maquinado

VLS460 Versa Laser cuenta con un área de grabado de 610 x 457 mm. Se utiliza pare el grabado o marcado en una variedad de materiales  como madera, plástico, acrílico, vidrio, espejos, mármol, papel, caucho, corcho, metales revestidos, acero inoxidable

Se pueden cortar maderas blandas, acrílico, plástico, papel, cartulina, goma, corcho, tela.

Realiza grabado plano y con un accesorio extra el grabado rotatorio.

Son similares a las de serie de escritorio. El rango de potencial es de 10 a 60 watts, su trabajo eficiente depende de la potencia del laser, y el estado de la interfaz del usuario.

Objeto a realizar:

•Familia de joyería en este caso : Aretes y anillo

Requerimientos:

•Acrílico de 3 mm 

Trazado del corte en Corel Draw 12

Concepto del objeto:

•Es un juego de aretes y anillo, mi intención fue ver que tan pequeños detalles podía hacer el corte laser por lo que elegí figuras pequeñas en el diseño trazando así unos pies con dedos.

Trazado en corel draw

Piezas cortadas y armadas

Tiempo de diseño: 1 hora

Tiempo de corte laser : 10 min 

Tiempo de armado final: 30

Además del acrílico se utilizaron accesorios para joyería como cadenas, arillos y unas pinzas para colocarlos,

Conclusion

•La ventaja que encuentro con este tipo de maquinado es que las piezas que se realizan aquí pueden ser complejas y tener un gran numero de detalles y el maquinado es rápido. La única desventaja que encuentro es que no corta tan fácilmente cualquier tipo de material, unos los desgasta mas que otros y hay algunos que con el espesor tan grande no pueden ser cortados.

 



Impresión 3D

Objetivo

Conocer la maquinaria de prototipado rápido en este caso:
Maquinaria por Adición de material. Impresora 3D 310 ZCorp y aplicar dichos conocimientos para la elaboración de un producto de Diseño Industrial.

Practica 2

Maquinaria a utilizar

 Impresora 3D 310 ZCorp

Características del maquinado

Esta impresora trabaja a través de un programa CAD que le proporciona las características necesarias para poder realizar la tercera dimensión, la impresora se encarga de poner capas, una a la vez solidificando polvo;  solidifica capa por capa, hasta configurar la pieza en su totalidad, lo que le brinda una amplio abanico de posibilidades en cuanto a formas e incluso a diferencia de otras técnicas de prototipos rápidos, se pueden obtener piezas huecas, sin afectar d ninguna manera la forma o la estructura del prototipado. La impresora 3D es una herramienta que fue creada para crear diversos objetos en volumen, al igual que una impresora convencional en 2D, esta trabajo por medio de programas de cómputo que traducen los datos para poder ofrecer no solo dos dimensiones sino tres, proporcionando volumen a la impresión.

Objeto a realizar

  Un anillo en impresión 3D no superior a los 3.5x3.5x3.5cm elaborado 100% en polvo  con aglutinante para demostrar la capacidad de la impresión 3D y algunas de sus posteriores aplicaciones.

Requerimientos

Realizar un anillo 100% en polvo de la impresora 3D 310 ZCorp, no superior a los 3.5x3.5x3.5cm, utilizando un software de modelado 3D en este caso  3D Max, exportando el archivo en las extensiones permitidas por la maquina, tales como: STL o VRML.

Concepto de objeto

El concepto de mi anillo es meramente ornamental, tiene una guitarra que representa mi gusto por la música y aros curveados que le dan movimiento al objeto.

Procedimiento

Se realiza el modelado del anillo en 3Ds max que no rebase las medidas indicadas anteriormente. Se exporta el archivo en las extensiones STL o VRML. Se abre en el programa de interfaz de la impresora, y se escala correctamente,  se acomoda adecuadamente dentro del área de la máquina y se manda a imprimir, la maquina da un tiempo estimado de maquinado, en este caso se enviaron varias piezas juntas y duro alrededor de 30 minutos. Una vez que se terminó el proceso de impresión se debe de proceder a desenterrar el objeto, esto se realiza con mucho cuidado ya que las piezas impresas pueden ser muy frágiles, una vez desenterrado el objeto se deja reposar 30 min y se limpia con aire a presión para retirar el exceso de polvo.  Puede colocarse un pegamento que endurezca el objeto para evitar quiebres. Para volver a mandar a imprimir otro objeto se debe de colar el polvo de la máquina para evitar que algún residuo grande la dañe.

Exportación del archivo

Maquinado

Conclusiones

La impresora 3D es una herramienta que nos puede ayudar en el desarrollo de proyectos muy completos o detallados, ya que al realizarse en un programa de 3d nos podemos dar una idea más clara de cómo quedara el objeto impreso, ayuda en la creación de objetos huecos, muy detallados,  etc.. Utilizando solo el material necesario sin necesidad de desperdiciarlo, una de las desventajas de la impresión es que el objeto puede quebrarse fácilmente si no se le da el grosor adecuado o si no se desentierra cuidadosamente.  

Geometrización digital

Impresion 3D EQUIPO

Objetivo

Conocer la maquinaria de prototipado rápido en este caso:
Maquinaria por Adición de material. Impresora 3D 310 ZCorp y aplicar dichos conocimientos para la elaboración de un producto de Diseño Industrial.

Maquinaria a utilizar

 Impresora 3D 310 ZCorp

Características del maquinado

Esta impresora trabaja a través de un programa CAD que le proporciona las características necesarias para poder realizar la tercera dimensión, la impresora se encarga de poner capas, una a la vez solidificando polvo;  solidifica capa por capa, hasta configurar la pieza en su totalidad, lo que le brinda una amplio abanico de posibilidades en cuanto a formas e incluso a diferencia de otras técnicas de prototipos rápidos, se pueden obtener piezas huecas, sin afectar d ninguna manera la forma o la estructura del prototipado. La impresora 3D es una herramienta que fue creada para crear diversos objetos en volumen, al igual que una impresora convencional en 2D, esta trabajo por medio de programas de cómputo que traducen los datos para poder ofrecer no solo dos dimensiones sino tres, proporcionando volumen a la impresión.

Objeto a realizar

  Huevo ornamental basándonos en la fragmentación de objetos. Se realizaron dos huevos con el fin de que cada integrante del equipo se quedara con uno, en la parte superior del huevo se colocaron las iniciales de cada uno para identificarlos.

Requerimientos

Realizar un objeto ornamental en polvo de la impresora 3D 310 ZCorp, con medidas de 7.5 x 5 cm, utilizando un software de modelado 3D en este caso  Solid Works, exportando el archivo en las extensiones permitidas por la maquina, tales como: STL o VRML.

Concepto de objeto

El concepto de los huevos es  ornamental , nos basamos en la fragmentación de objetos con el fin de ahorrar material y reducir costos.

Procedimiento

Se realiza el modelado del anillo en 3Ds max que no rebase las medidas indicadas anteriormente. Se exporta el archivo en las extensiones STL o VRML. Se abre en el programa de interfaz de la impresora, y se escala correctamente,  se acomoda adecuadamente dentro del área de la máquina y se manda a imprimir, la maquina da un tiempo estimado de maquinado, en este caso se enviaron varias piezas juntas y duro alrededor de 30 minutos. Una vez que se terminó el proceso de impresión se debe de proceder a desenterrar el objeto, esto se realiza con mucho cuidado ya que las piezas impresas pueden ser muy frágiles, una vez desenterrado el objeto se deja reposar 30 min y se limpia con aire a presión para retirar el exceso de polvo.  Puede colocarse un pegamento que endurezca el objeto para evitar quiebres. Para volver a mandar a imprimir otro objeto se debe de colar el polvo de la máquina para evitar que algún residuo grande la dañe.

Geometrización digital

Exportación del archivo

Conclusiones

La impresora 3D es una herramienta que nos puede ayudar en el desarrollo de proyectos muy completos o detallados, ya que al realizarse en un programa de 3d nos podemos dar una idea más clara de cómo quedara el objeto impreso, ayuda en la creación de objetos huecos, muy detallados,  etc.. Utilizando solo el material necesario, una de las desventajas de la impresión es que el objeto puede quebrarse fácilmente si no se le da el grosor adecuado o si no se desentierra cuidadosamente.  



Practica 3

Practica 1 Lampara en Router CNC

Conocer la maquinaria de prototipado rápido en este caso: Maquinaria por sustracción de material. Router CNC ArtismanS3103 y aplicar dichos conocimientos para la elaboración de un producto de Diseño Industrial.Router CNC 

ArtismanS3103

Diseñar una lámpara, en madera (MDF o Triplay), con reminiscencia teotihuacana, a través del corte generado por el router CNC ArtismanS3103 y utilizando módulos idénticos o similares para la misma.

Se comenzó con el bocetaje de la lámpara, de las diferentes propuestas se seleccionó la más viable de realizar.  Se determinaron las medidas reales de la lámpara y se procedió a trazar las piezas necesarias en el programa Corel draw, se exporto el archivo a WMF  y se guardó en usb. Se compró el material una sección de tablero de 122 x  140 cm. Una vez en la maquina se pasó abrió el archivo en el programa de la máquina y se configuro para que la maquina cortara el tablero una vez que se configuro el archivo se comenzó con el corte, se debía de supervisar que la maquina no tuviera algún error de programación o con el material. El proceso de corte duro 40 minutos. Una vez que salieron las piezas se les hizo un ángulo en dos de los cantos para que embonaran las piezas. Se lijaron, se pegaron y se entintaron. Para que tuviera mayor resistencia y para decorar la misma se colocó en los orificios lazo azul. Se realizó el armado de la iluminación con el socket, el foco, el alambre y la clavija y se colocó en la base de la lámpara.

SLS

Sinterización selectiva por láser

SLS fue desarrollado y patentado por el Dr. Carl Deckard en la Universidad de Texas en Austin en la década de 1980, bajo el patrocinio de la DARPA. 

En que consiste:

SLS es realizado por máquinas llamadas sistemas SLS. La tecnología SLS es de uso generalizado en todo el mundo debido a su capacidad para hacer fácilmente geometrías muy complejas directamente de datos digitales de CAD.

La sinterización selectiva por láser es una técnica de prototipo rápido que fabrica las piezas por capas

¿Cómo funciona?

El material de base es un polvo cuyas partículas miden casi 50 μm. Las sucesivas capas se van depositando unas sobre otras. El software de la máquina hace capas o secciones de hasta 0,08 Mm. de espesor y las envía al escáner de la máquina que escanea la superficie, activando un láser de CO2 sólo en aquellas zonas donde existe espesor de pieza.

 Durante la activación del láser, el material alcanza su temperatura de fusión. Cuando ha terminado una superficie entera, el rodillo añade una nueva capa de material y se procede a sinterizar la siguiente sección de la pieza.

Después de cada sección se analiza, el lecho de polvo se reduce en un espesor de capa, una nueva capa de material se aplica en la parte superior, y el proceso se repite hasta que la pieza está terminada.

SLS: aspecto real

¿Qué materiales utiliza?

Los materiales que se emplean son generalmente poliamidas. Al emplear polvo en lugar de líquido no es necesario crear estructuras de soporte, con lo que se pueden anidar varias piezas.

Estos incluyen  también polímeros tales como nylon, (puro, fibra de vidrio o con otros rellenos) o poliestireno, metales como el acero, titanio, aleación de mezclas y compuestos y arena verde

¿Qué tamaños se pueden obtener?

• Tamaño de las piezas máximo en cm diámetro 30*38
• ¿Qué  aplicaciones tiene?
• Es excelente para la fabricación de moldes de prototipos.
• Costos
• Precio en euros 350000 a 400000

Ventajas:

• Más firme que el SLA, se usa para fabricar piezas estructurales y funcionales.
• Soportan la humedad y temperaturas moderadamente elevadas (hasta 180º C) sin que se vean afectadas ni sus dimensiones ni las características del material.
• Debido a la inexistencia de columnas de soporte en la generación de las piezas, existe una mayor libertad de generación.
• Es posible anidar piezas (unas sobre otras en la misma cubeta)
• -Piezas terminadas en 1 día, sin tratamientos posteriores
• -Análisis de producto antes de fabricación definitiva.
• -Poder efectuar cambios de diseño a bajo costo.
• -Análisis de mercado con muestras físicas a bajo costo.
• -Implementación de los sistemas de producción, ensamble y empaque
• EL sinterizado selectivo con láser es la tecnología mas eficaz en este momento.

Desventajas:

• Acabado superficial rugoso debido a las microesferas del material utilizado.
• Desviaciones dimensionales superiores a otras tecnologías, al realizar el proceso a temperaturas elevadas.

Comparativa con otras tecnologías

• En comparación con otros métodos de fabricación aditiva, SLS pueden producir piezas a partir de una gama relativamente amplia de materiales en polvo disponible en el mercado.
• A diferencia de algunos otros procesos de fabricación de aditivos, tales como la estereolitografía (SLA) y el modelado por deposición fundida (FDM), SLS no requiere de estructuras de apoyo, debido al hecho de que la parte que se construyó rodeada de polvo sinterizado en todo momento.

Empresas que manejan dicho Proceso

• La empresa que lidera el mercado es DTM corp. Con costos para sus maquinas de alrededor de 250.000 y 500.000 dólares americanos.
• Esta tecnología e sutilizada en los departamentos de diseño 3d y de modelos de prototipos finales.

 Conclusiones

Este proceso además de ser rápido nos permite utilizar gran variedad de materiales su aplicación en el diseño industrial es muy amplia, desde la creación de moldes para prototipos hasta el mismo prototipo, su tecnología permite generar varias piezas a la vez, reutilizar el material sobrante y agilizar la producción.

• Fuentes de información
• http://sinterizado.blogspot.com/2009/06/sinterizado-selectivo-con-laser-sls.html
• http://www.qpi-sl.com/sls.html
• http://ingenieriaymantenimiento.blogspot.com/2007/09/tecnologias-de-prototipado-rapido.html
• http://isa.umh.es/isa/es/asignaturas/tftm/Tema%208%20Prototipado.pdf http://www.caddyspain.com/I3Dindex.htm

EBM

Haz de electrones de fusión

Haz de electrones de fusión (EBM) es un tipo de fabricación aditiva de piezas de metal.

            A menudo es clasificada como una fabricación rápida método. La tecnología de fabricación de piezas de fundición de metal en polvo capa por capa con un haz de electrones de alto vacío. A diferencia de algunos de metal sinterizado técnicas, las piezas son completamente densa, sin atrapamiento de aire-, y extremadamente fuerte.

Aplicaciones. Formas complejas que se pueden obtener

 para el sector biomédico mediante EBM

¿Cómo funciona?

La máquina EBM lee datos de un modelo CAD en 3D y se establecen las sucesivas capas de material en polvo. Estas capas se funden la utilización de un haz de electrones controlado por ordenador. De esta manera se va formando las partes. el proceso se lleva acabo en vacío lo que hace adecuado para la fabricación de piezas de materiales reactivos al oxigeno como el titanio

EBM: aspecto conceptual

EBM: aspecto real

Ventajas

Al obtenerse piezas solidas como las de la fundición, se tienen resistencias y características iguales, pero a un menor costo en pequeñas series, dentro de las aplicaciones también en autos de carreras se utiliza el proceso.

Desventajas

Como desventajas del proceso tenemos  muy pocas ya que a pesar de que el costo de este tipo de prototipado es alto, en las aplicaciones que se utiliza el costo no es considerado como desventaja.

Comparativa con otros procesos

El material fundido es de una aleación de puro en forma de polvo del material final para ser fabricado (sin relleno).

No requiere tratamiento térmico adicional para obtener las propiedades mecánicas completa de las partes.

Este aspecto permite la clasificación de la MBE con selectivos de fusión láser (SLM), donde las tecnologías competidoras como SLS y LMD requieren un tratamiento térmico después de la fabricación.

Se han  utilizado con éxito los siguientes materiales en el proceso de la MBE:

• Aluminuro de titanio
• Inconel (625 y 718)
• De acero inoxidable (por ejemplo, 17-4)
• Acero para herramientas (por ejemplo, H13)
• De aluminio (por ejemplo 6061)
• Metales pesados ​​(por ejemplo, NIWC)
• De cobre (por ejemplo, GRCop-84)
• Berilio (por ejemplo, AlBeMet)
• Metales amorfos
• Niobio
• Invar

Algunas aplicaciones

 MBE (fusión por haz de electrones) de fabricación de metal rápido y el sistema de creación de prototipos para diseñar y construir los implantes de titanio para su inserción en el cuerpo.

Cótilos con la estructura exterior

 Fémur con estructura espacial

Empresas que manejan el proceso

• Arcam  AB en Suecia
• Avio SpA para la producción de palas de la turbina en γ-TiAl de motores de avión.
• Adler Ortho y LTO-Lima
• La tecnología Electron Beam Melting pertenece a la empresa sueca Arcam AB http://www.arcam.com/

Conclusiones

Este proceso de prototipado, es muy útil cuando se trata de realizar el modelo o prototipo en metal, y como se obtienen piezas solidas y resistentes se pueden someter a pruebas de resistencia. si se necesita una producción única como es el caso de las prótesis e implantes médicos, el mismo prototipo se utiliza, en casos como los de la industria aeronáutica, y la industria de los autos de carreras donde se necesitan producciones bajas el costo de la producción es considerable, pero seria mas si se hicieran las fundiciones y el maquinado de las piezas, esto tomando en cuenta la infraestructura que se necesitaría y todo esto lo evitamos con este tipo de prototipos obtenidos por EBM

                La tecnología se está convirtiendo en muy popular porque tiene la capacidad para construir densas partes que son similares a cualquier material forjado.

 Fuentes de información:

• http://www.gizmag.com/go/6657/
• http://www.arcam.com/technology/faq/electron-beam-melting-ebm.aspx
• http://www.interempresas.net/MetalMecanica/Articulos/49381-Fabricacion-aditiva-de-aluminio-y-aleaciones-ligeras-(ANF-Forming).html