“Reducción del tiempo de impresión en impresora 3D que utiliza tecnología de deposición de filamento fundido”
Fecha
2019-05
Autores
Ramos Lozano, Secundino
Título de la revista
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Título del volumen
Editor
Universidad Autónoma de Ciudad Juárez
Resumen
Las impresoras 3D tienen una amplia gama de aplicaciones en la mayoría de las disciplinas de la ciencia, aunque se han hecho importantes avances en esta tecnología, una de las principales desventajas de la impresión 3D para los diseñadores es el tiempo de impresión de una pieza, ya que su impresión puede tardar desde unas cuantas horas hasta días completos dependiendo de la complejidad y tamaño del modelo a imprimir. Entre los factores que impiden la disminución del tiempo de impresión, se encuentran la vibración, el material de impresión, la velocidad de deposición, los parámetros de temperatura y algoritmo de programación. La calidad de la pieza a imprimir tiene relación directa con el tiempo de impresión, ya que a mayor calidad el tiempo de procesamiento es mayor, esto debido a que, al incrementar la velocidad, y consecuentemente reducir el tiempo de impresión se originan efectos no deseados tales como vibración en la estructura de la impresora que finalmente afectan el modelo terminado.
Uno de los métodos de impresión más ampliamente usados en la manufactura aditiva es el modelado de deposición fundida (FDM por sus siglas en inglés) ya que puede imprimir con precisión prototipos a un costo moderado por lo que el objetivo de este trabajo de investigación se centra en encontrar un sistema de impresión que permita reducir el tiempo total de impresión en 3D.
En este trabajo se presenta una fundamentación teórica en la cual se describe el funcionamiento de manera general de las secciones principales de las impresoras 3D, los tipos de tecnologías y su evolución con un enfoque en la tecnología FDM, los antecedentes de la metodología de superficie de respuesta y superficie de respuesta dual entre otros, además de una introducción al diseño experimental.
Se busca encontrar la manera de reducir del tiempo total de impresión mediante el mejoramiento y optimización de los procesos actuales de impresión 3D, Se encontró que una manera efectiva de reducir el tiempo total de impresión es mediante la modificación de la impresora 3D para poder lograr la división de tareas de impresión de una pieza entre dos o más extrusores manteniendo la pieza impresa dentro de parámetros aceptables de calidad. Además, se proponen nuevos métodos para la evaluación del desempeño dimensional, geométrico y de rugosidad de la impresora se utiliza el concepto del bias del manual MSA, analizando muestras impresas bajo las especificaciones recomendadas del fabricante y por los parámetros obtenidos a través de un DOE para determinar el rendimiento y exactitud de la impresora. El material utilizando para las pruebas es PLA en forma de filamento de 1.75 mm de diámetro. También, se hace un análisis volumétrico donde se utiliza la metodología de superficie de respuesta dual generando modelos matemáticos, uno que describen el
comportamiento de la media y otro que describe el comportamiento de la varianza en el volumen de impresión. El método propuesto genera un traslape entre las secciones adyacentes en las que se divide el modelo que también fue analizado para verificar la fortaleza de la unión.
Los resultados de este trabajo fue que se logró crear un método de impresión con el que se logra reducir el tiempo total de impresión en hasta un 46% así como la creación de un diseño de impresora para colocar más de un extrusor que sean capaces de imprimir en forma simultánea que permiten correr el nuevo proceso de impresión.
Descripción
Las impresoras 3D tienen una amplia gama de aplicaciones en la mayoría de las disciplinas de la ciencia, aunque se han hecho importantes avances en esta tecnología, una de las principales desventajas de la impresión 3D para los diseñadores es el tiempo de impresión de una pieza, ya que su impresión puede tardar desde unas cuantas horas hasta días completos dependiendo de la complejidad y tamaño del modelo a imprimir. Entre los factores que impiden la disminución del tiempo de impresión, se encuentran la vibración, el material de impresión, la velocidad de deposición, los parámetros de temperatura y algoritmo de programación. La calidad de la pieza a imprimir tiene relación directa con el tiempo de impresión, ya que a mayor calidad el tiempo de procesamiento es mayor, esto debido a que, al incrementar la velocidad, y consecuentemente reducir el tiempo de impresión se originan efectos no deseados tales como vibración en la estructura de la impresora que finalmente afectan el modelo terminado.
Uno de los métodos de impresión más ampliamente usados en la manufactura aditiva es el modelado de deposición fundida (FDM por sus siglas en inglés) ya que puede imprimir con precisión prototipos a un costo moderado por lo que el objetivo de este trabajo de investigación se centra en encontrar un sistema de impresión que permita reducir el tiempo total de impresión en 3D.
En este trabajo se presenta una fundamentación teórica en la cual se describe el funcionamiento de manera general de las secciones principales de las impresoras 3D, los tipos de tecnologías y su evolución con un enfoque en la tecnología FDM, los antecedentes de la metodología de superficie de respuesta y superficie de respuesta dual entre otros, además de una introducción al diseño experimental.
Se busca encontrar la manera de reducir del tiempo total de impresión mediante el mejoramiento y optimización de los procesos actuales de impresión 3D, Se encontró que una manera efectiva de reducir el tiempo total de impresión es mediante la modificación de la impresora 3D para poder lograr la división de tareas de impresión de una pieza entre dos o más extrusores manteniendo la pieza impresa dentro de parámetros aceptables de calidad. Además, se proponen nuevos métodos para la evaluación del desempeño dimensional, geométrico y de rugosidad de la impresora se utiliza el concepto del bias del manual MSA, analizando muestras impresas bajo las especificaciones recomendadas del fabricante y por los parámetros obtenidos a través de un DOE para determinar el rendimiento y exactitud de la impresora. El material utilizando para las pruebas es PLA en forma de filamento de 1.75 mm de diámetro. También, se hace un análisis volumétrico donde se utiliza la metodología de superficie de respuesta dual generando modelos matemáticos, uno que describen el
comportamiento de la media y otro que describe el comportamiento de la varianza en el volumen de impresión. El método propuesto genera un traslape entre las secciones adyacentes en las que se divide el modelo que también fue analizado para verificar la fortaleza de la unión.
Los resultados de este trabajo fue que se logró crear un método de impresión con el que se logra reducir el tiempo total de impresión en hasta un 46% así como la creación de un diseño de impresora para colocar más de un extrusor que sean capaces de imprimir en forma simultánea que permiten correr el nuevo proceso de impresión.
Palabras clave
Impresión 3D, Manufactura aditiva, Deposición de filament, División de tareas, Extrusión