Diseño y fabricación de herramientas modulares implementadas para sistemas de manufactura aditiva

Abstract

El objetivo general de este trabajo es modelar y fabricar diseños que permitan implementar herramientas modulares de manufactura aditiva y sustractiva para una impresora 3D Makerbot Replicator 2. Para esto se siguieron distintos objetivos específicos que guiaron el desarrollo del proyecto hacia el cumplimiento del objetivo general. Dentro de estos objetivos se encuentra el diseño de una unión que permita el cambio rápido de herramientas, así como el diseño y fabricación de las propias herramientas a utilizar y desarrollar un código que permita controlar e integrar todos los sistemas que se desarrollaron.

Para esto se definieron criterios de diseño bajo los que se desarrolló el proyecto, se realizaron cálculos que permitieron definir ciertos componentes y además se crearon simulaciones con las que se validó el diseño de las piezas diseñadas. Posteriormente se fabricaron todas las piezas necesarias para el funcionamiento del sistema. Todo esto se unificó utilizando el firmware Marlin, con el que se controlaron las herramientas de corte para grabado PCB y de impresión 3D. El funcionamiento del equipo se comprobó mediante pruebas experimentales en las que se utilizaron las herramientas para la fabricación de piezas impresas y placas de circuito impreso. También, se evaluó la rentabilidad del proyecto mediante los costos totales de este mismo.

Como resultado se obtuvo que las piezas que componen las herramientas y la unión universal debían ser de aluminio 2017 para que fuera capaz de resistir las altas temperaturas y grandes esfuerzos relacionados a la impresión 3D y al corte de piezas, respectivamente. También se fabricaron piezas en plástico PLA mediante impresión 3D y otras en acrílico. Todas estas piezas se ensamblaron en el equipos para la realización de pruebas de funcionamiento en las que se obtuvieron resultados que indican que el equipo funciona y tiene una gran capacidad de mejora. Por otro lado, el presupuesto con el que se realizó el trabajo indica que el proyecto es rentable.

Como conclusión, esta trabajo cumplió los objetivos planteados al comienzo, logrando construir un equipo capaz de realizar distintos tipos de manufactura mediante el uso de herramientas modulares intercambiables. Además, se pudo implementar todas las funciones dentro de una interfaz. Sin embargo, de igual forma se identificaron puntos de mejora, como la estabilidad de la cama y el sistema de extrusión. El proyecto es de gran importancia pues sienta un precedente en cuanto a la reutilización de equipos en desuso para mejorar la calidad de los laboratorios de la Universidad de Chile agregando equipamiento útil.