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IMPRESORA 3D: Diseño de Muebles (silla)

Hola, Los Profesores de la Escuela Técnica 2 “Independencia” Concordia, Entre Ríos, República Argentina; les queremos presentar la técnica del modelado por deposición fundida (MDF) que es un proceso de fabricación utilizado para el modelado de maquetas y prototipos a pequeña escala.

Este Post tiene antecedentes en otro Post donde enseñaba como diseñar una por modelado tridimensional (3D) con software SketchUp: http://www.taringa.net/posts/animaciones/18749726/Diseno-en-madera-silla-curuXu—MERCOSUR.html

Lo que aquí vamos a hacer es ver como pasar de ese software computacional o modelado digital o Computer-Aided Design (CAD) al modelado por deposición fundida o Fused-Deposition-Modeling (FDM) que utiliza una técnica aditiva, depositando el material en capas, para conformar la pieza. Un filamento plástico o metálico que inicialmente se almacena en rollos, es introducido en una boquilla. La boquilla se encuentra por encima de la temperatura de fusión del material y puede desplazarse en tres ejes controlada electrónicamente. La boquilla normalmente la mueven motores a pasos o servomotores La pieza es construida con finos hilos del material que solidifican inmediatamente después de salir de la boquilla. Esta tecnología fue desarrollada por S. Scott Crump a finales de la década de 1980 y fue comercializada en 1990.1

El término en inglés, Fused Deposition Modeling, y sus siglas, FDM, son marcas registradas de Stratasys Inc.2 El término equivalente, fused filament fabrication (fabricación con filamento fundido) y sus siglas FFF, fueron acuñados por la comunidad de miembros del proyecto RepRap para disponer de una terminología que pudieran utilizar legalmente sin limitaciones.

IMPRESORA 3D: Diseño de Muebles (silla)

Imagen 1: Modelado de deposición fundida. 1) Boquilla depositando material fundido, 2) material depositado (pieza moldeada), 3) plataforma móvil

La impresora 3D trabaja con un compuesto químico llamado poliácido láctico (PLA o ácido poliláctico) es un polímero constituido por moléculas de ácido láctico, con propiedades semejantes a las del tereftalato de polietileno (PET) que se utiliza para hacer envases, pero que además es biodegradable. Se degrada fácilmente en agua y óxido de carbono. Es un termoplástico que se obtiene a partir de almidón de maíz (EE.UU.) o de yuca o mandioca (mayormente en Asia), o de caña de azúcar (resto del mundo).

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Imagen 2: Unidad estructural del polímero PLA.

Veamos una imagen del diseño digitalizado de la silla en 3D en el software SketcUp:

IMPRESORA 3D: Diseño de Muebles (silla)

Ahora veamos una imagen de la impresora 3D cuyo principio de funcionamiento es FDM y trabaja con material PLA y acaba de imprimir el diseño CAD 3D (software SektcUp):

IMPRESORA 3D: Diseño de Muebles (silla)

Imagen 3: En color verde se observa la silla

IMPRESORA 3D: Diseño de Muebles (silla)

Para entender como simplifica el proceso de fabricación manual del maquetizado y/o prototipo de pequeñas piezas esta impresora 3D es necesario entender como se realizaban antes las maquetas de un modo manual. A continuación mostramos unas fotos de las piezas de las partes de las sillas (maqueta) realizadas en fibrofacil:

IMPRESORA 3D: Diseño de Muebles (silla)

Imagen 4: Estas piezas en Escala 1:4 se construyen de modo manual

Ahora comparen esta foto de la Imagen 4 con la siguiente imagen del video de la impresora 3D trabajando, donde se puede observar como la máquina construye las piezas:

IMPRESORA 3D: Diseño de Muebles (silla)

Para ver el video, seguir el siguiente link de Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=4BZDdSscrao

Video de la impresora 3D trabajando en las piezas de la silla en el link que esta a continuación:

https://www.youtube.com/watch?v=4BZDdSscrao

La impresora 3D FDM trabaja con una placa de ARDUINO (microcontrolador) que es una plataforma de hardware libre , basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares.

IMPRESORA 3D: Diseño de Muebles (silla)

Imagen 5: Arduino Uno. Revision 3. MIcrocontrolador de placa simple.

IMPRESORA 3D: Diseño de Muebles (silla)

Imagen 6: Placa Arduino RS232.

Arduino puede tomar información del entorno a través de sus entradas analógicas y digitales, puede controlar luces, motores y otros actuadores. El microcontrolador en la placa Arduino se programa mediante el lenguaje de programación Arduino (basado en Wiring) y el entorno de desarrollo Arduino (basado en Processing). Arduino controla a la impresora 3D FDM que imprime por PLA.

Espero que les haya gustado el Post, todo esto fue útil en la etapa de desarrollo del producto de la silla cuyo prototipo finalmente quedó así en Escala 1:1. Pensada para ser hecha en madera MDF (melamima) por cortado láser (aunque el prototipo fue realizado con caladora de mano):

IMPRESORA 3D: Diseño de Muebles (silla)

Imagen 7: Foto del prototipo realizado por los alumnos de la Escuela Técnica 2 “Independencia”

Finalmente un panel de presentación del producto Silla Curuxu (Cruz del Sur):

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Felices de haber compartido esta grata experiencia con todos ustedes !!!

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