Metodología de trabajo conjunto de escaneado e impresión 3D

Morón Alguacil, Carlos (2018). Metodología de trabajo conjunto de escaneado e impresión 3D. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM), Madrid.

Descripción

Título: Metodología de trabajo conjunto de escaneado e impresión 3D
Autor/es:
  • Morón Alguacil, Carlos
Director/es:
  • Martínez Muneta, María Luisa
  • Carretero Díaz, Antonio María
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Grado: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Fecha: Febrero 2018
Materias:
Palabras Clave Informales: Tecnología 3D, fabricación aditiva, impresión 3D, escáner 3D, control de proceso. Technology, additive manufacturing, 3D printing, 3D scanner, process control.
Escuela: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Departamento: Ingeniería Mecánica
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

Motivación. El desarrollo de este trabajo surge como una oportunidad para la introducción en el ámbito de la digitalización tridimensional y de la fabricación mediante el uso de tecnologías de impresión 3D, campo en constante evolución y que de cara al futuro laborable el conocimiento adquirido sobre la materia puede resultar de gran utilidad. Además, el presente proyecto supone un punto de entrada al campo de la experimentación, por lo que ha servido para adquirir conocimientos sobre la realización experimental, así como de las técnicas de diseño y análisis de experimentos. Objetivos del proyecto. El fin último de este trabajo es de establecer una metodología de trabajo que integre el funcionamiento de un escáner 3D y una impresora 3D, de manera que se establezca la base de operación para el uso de ambos equipos, y pueda servir de desarrollo de nuevos proyectos que amplíen lo aprendido con nuevos trabajos de investigación. Para el desarrollo de la metodología es necesario realizar primeramente un proceso de aprendizaje de los equipos, de tal manera que se identifiquen los factores que influyen en un proceso en el que trabajan de forma integrada un equipo escáner 3D y una impresora 3D. Para ello, se realiza un procedimiento de aprendizaje de los equipos, en los que se busca identificar y calificar los efectos que influyen en el proceso de operación, así como de cuantificar los efectos de cada factor y de las interacciones entre ellos. Gracias al entendimiento del funcionamiento del sistema, se es capaz de establecer un protocolo de actuación, de forma que el uso del equipo integrado sea independiente del objeto implicado en el proceso. Metodología. La estructura seguida para la realización de este Trabajo de Fin de Grado es la siguiente. En primer lugar, se ha realizado un estudio de las tecnologías existentes en el campo de la digitalización e impresión 3D, para así conocer las ventajas que presenta el uso de los equipos disponibles respecto al resto, y de esa manera adaptar el enfoque de la toma de datos en dirección al cumplimiento de los objetivos. En segundo lugar, se desarrolla un proceso de aprendizaje de los equipos disponibles. Dicho proceso supone la realización de pruebas de diferente naturaleza, en las que se varían los componentes del proceso, en un esfuerzo para comprender el funcionamiento intrínseco, mediante la identificación de los parámetros que afectan al proceso, y de la manera en que éstos varían según la situación en la que se realizan. Seguidamente, ante la cantidad de factores identificados y el desconocimiento del modo en los que cada combinación de factores afecta al proceso, se decide adoptar un enfoque estadístico mediante técnicas de diseño experimental. Se desarrolla un análisis previo en los que se descartan aquellos factores que son considerados menos influyentes, y se desarrollan dos experimentos conectados según el diseño de experimentos factoriales, uno para el escáner y el otro para la impresora. El procedimiento seguido para la realización de los experimentos ha sido el siguiente: 1. Elección de la pieza objetivo. 2. Realización de los ensayos correspondientes al experimento del escáner 3D, resultando un total de ocho pruebas y, por lo tanto, en la obtención de ocho modelos tridimensionales de la pieza diferentes. 3. A partir de un análisis de calidad de los modelos obtenidos, elección del prototipo más cercano a la pieza original para ser analizado en el experimento de la impresora 3D. 4. Realización de los ensayos correspondientes al experimento de la impresora 3D, resultando en un total de cuatro pruebas y, por lo tanto, la fabricación de cuatro objetos diferentes para ser analizados y comparados con la pieza original. Finalmente, se realiza un análisis de los datos recogidos en los experimentos, comprobando el efecto de cada factor sobre el proceso y el efecto que tiene cada configuración de factores para entender el modo de interacción entre ellos. Resultados y conclusiones. El diseño experimental factorial analiza la influencia de cada factor analizado, así como las interacciones de diferente orden entre los factores. Realizar experimentos factoriales en los que se analicen todos los factores identificados supone una tarea cuya extensión y dificultad resulta fuera del alcance de este proyecto. Por lo tanto, se decide reducir la lista de factores a estudiar, con lo que se espera, por un lado, hacer posible el estudio de la importancia de cada factor, y por otro, obtener una representación lo suficientemente precisa respecto a la cantidad de factores inicial que permita extraer conclusiones válidas para el desarrollo de la metodología. Se han realizado dos experimentos factoriales a dos niveles. Los factores considerados se muestran en la siguiente tabla. Los resultados del análisis del experimento “Escáner” muestran como el factor C marcadores es el factor más influyente para todas las variables respuesta controladas. La inclusión de marcadores como factor se ha realizado como una solución a la medida de la varianza del proceso en función del objeto digitalizado, sin tener que cambiar éste mismo durante el experimento. La gran influencia de dicho factor proporciona información de cómo varía la dificultad del proceso en función del objeto escaneado, es decir, la disparidad observada en los valores del tiempo necesario, número de imágenes que forman el modelo y la calidad final obtenida en función de su similitud con la pieza original. Los resultados del experimento “Impresora” muestran una mayor variabilidad de la influencia de los factores sobre las variables respuesta. La influencia de los factores sobre las dimensiones finales del producto obtenido no muestra una tendencia clara, habiéndose obtenido resultados diferentes para cada dimensión analizada. Por último, es necesario destacar el resultado global de la metodología desarrollada obtenido. En el caso analizado en este proyecto, el producto final obtenido tras el proceso de digitalización de la pieza utilizada en el experimento, y su posterior fabricación mediante el uso de la impresora 3D, ha resultado en una variación dimensional inferior al 3% para el caso más desfavorable.

Más información

ID de Registro: 50348
Identificador DC: http://oa.upm.es/50348/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:50348
Depositado por: Biblioteca ETSI Industriales
Depositado el: 20 Abr 2018 16:52
Ultima Modificación: 20 Abr 2018 16:52
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