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[Escribir texto] PROYECTO FIN DE CARRERA ANÁLISIS Y DESARROLLO DE METODOLOGÍA Y ACCESORIOS PARA OBTENCIÓN DE PROTOTIPOS MEDIANTE MOLDES DE SILICONA Y DE RESINA FOTOPOLIMERIZABLE ESPECIALIDAD: MECÁNICA Autor: Sergio Guerra Lacambra Director: Francisco Javier Brosed Dueso Codirector: Jorge Santolaria Mazo Dpto. de Ingeniería de Diseño y Fabricación Escuela de Ingeniería y Arquitectura, Universidad de Zaragoza Septiembre de 2013 2 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 2 ÍNDICE GENERAL ÍNDICE GENERAL 1. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………………..5 1.1. INTRODUCCIÓN Y MARCO………………………………………………………………….5 1.2. ALCANCE……………………………………………………………………………………….5 1.3. OBJETIVOS…………………………………………………………………………………….6 1.4. DESCRIPCION DEL PROYECTO…………………………………………………………...6 1.5. RESUMEN DEL PRESUPUESTO………………………………………………………...…8 2. ESTADO DEL ARTE……………………………………………………………………………...9 2.1. SILICONA RTV…………………………………………………………………………………9 2.2. TIPOS DE RESINAS PARA COLADAS……………………………………………………11 2.2.1. RESINA DE POLIESTER………………………………………………………………11 2.2.2. RESINAS ACRÍLICAS………………………………………………………………….13 2.2.3. RESINA DE POLIURETANO………………………………………………………….13 2.2.4. RESINA EPOXI…………………………………………………………………………14 2.2.5. RESINA VINILESTER………………………………………………………………….15 2.3. MOLDES DE SILICONA……………………………………………………………………..15 3. SELECCIÓN DE MATERIALES Y PROVEEDORES………………………………………..17 4. PRUEBAS INICIALES Y EQUIPO NECESARIO…………………………………………….18 4.1. EQUIPO NECESARIO……………………………………………………………………….18 4.2. PRUEBAS INICIALES……………………………………………………………………….20 5. MOLDES DE SILICONA………………………….………………………………….………….23 5.1. PROCEDIMIENTOS PARA HACER MOLDES DE 1 Y 2 CARAS……………………..23 5.2. FABRICACIÓN DE LOS MOLDES…………………………………………………………24 6. COLADAS DE RESINA EN MOLDES DE SILICONA……………………………………….28 6.1. DESARROLLO DE LAS COLADAS………………………………………………………..28 6.2. RESULTADOS (TOLERANCIAS)…………………………………………………………..30 6.2.1. RESINA ACRÍLICA……………………………………………………………………..31 6.2.2. RESINA DE POLIESTER………………………………………………………………34 6.2.3. RESINA EPOXI…………………………………………………………………………37 6.3. COMPARACIÓN DE LAS RESINA EN MOLDES DE 1 CARA…………………………39 6.4. VIDA ÚTIL…………………………………………………………………………………….40 7. MOLDES DE RESINA……………………………………………………………………………..41 8. TEMPERATURA (PICO EXOTÉRMICO)……………………………………………………..44 8.1. MEDIDA DE LA TEMPERATURA CON MASA DE 1 PROBETA………….……………44 8.2. RESINA ACRÍLICA (MASA / TEMPERATURA)…………………………………………..46 8.3. RESINA DE POLIESTER (MASA / TEMPERATURA)…………………………………...47 8.4. RESINA EPOXI (MASA / TEMPERATURA)………………………………….…………...48 9. CÁMARA DE VACÍO………………………………………………………………………………49 9.1. ELECCIÓN DEL MÉTODO………………………………………………………………….49 9.2. DISEÑO Y FABRICACIÓN DEL RECIPIENTE……………………………………………50 9.3. COMPRA Y MONTAJE DEL CIRCUITO NEUMÁTICO………………………………….56 9.4. FUNCIONAMIENTO DE LA CÁMARA DE VACÍO………………………………………..58 10. CONCLUSIONES Y DESARROLLO FUTURO………………………………………………63 10.1. CONCLUSIONES…………………………………………………………………….63 10.2. DESARROLLO FUTURO……………………………………………………………64 11. PRESUPUESTO……………………………………………………………………………………65 12. BIBLIOGRAFÍA....................................................................................................................66 13. ANEXOS…………………………………………………….………………………………………67 13.1. ANEXO 1. PROVEEDORES………………………………………………………..67 3 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 3 INDICE DE ILUSTRACIONES INDICE DE ILUSTRACIONES ILUSTRACIÓN 1 – MATERIALES…………………………………………..………………………..…17 ILUSTRACIÓN 2 – PRUEBAS INICIALES………………………….…………………………….…...21 ILUSTRACIÓN 3 – FICHA DE LEGO Y 1ª REPRODUCCIONES………………….………..……...22 ILUSTRACIÓN 4 – PROBETA NORMALIZADA TIPO EN SOLIDEDGE…………………..………25 ILUSTRACIÓN 5 – PROBETA TIPO B FABRICADA EN IMPRESORA 3D………………..……...25 ILUSTRACIÓN 6 – MOLDEO DELA PLASTILINA…………………………………….……….……..26 ILUSTRACIÓN 7 – 2º CARA Y RESULTADO FINAL…………………………………………..…….26 ILUSTRACIÓN 8 – MOLDE DE DOS CARAS EN POSICIÓN VERTICAL………………..……….29 ILUSTRACIÓN 9 – PROBETAS DE RESINA………………………………………………..………..31 ILUSTRACIÓN 10 – COLADAS EN MITAD DEL MOLDE……………………………………..…….33 ILUSTRACIÓN 11 – MOLDE CON ESCUADRAS COMO APRIETE………………………..……..33 ILUSTRACIÓN 12 – MOLDES DE RESINA EN SOLIDEDGE………………………………...…….41 ILUSTRACIÓN 13 – MOLDES DE RESINA……………………………………………………..…….42 ILUSTRACIÓN 14 – MOLDE DE RESINA CON AGUJEROS PARA EXPULSORES……...……42 ILUSTRACIÓN 15 – MOLDE DE RESINA UNIDO CON UN GATO…………………………...……43 ILUSTRACIÓN 16 – MEDIDA DE LA TEMPERATURA EN LAS RESINAS…………………...…..44 ILUSTRACIÓN 17 – EYECTOR DE VACÍO………………………………………...………...……….49 ILUSTRACIÓN 18 – ESQUEMA EYECTOR DE VACÍO…………………………………………..…49 ILUSTRACIÓN 19 – CILINDRO DE 1 MM DE ESPESOR EN SOLIDEDGE…………………..….50 ILUSTRACIÓN 20 – CILINDRO DE 1 MM. TENSIONES………………………………………..…..50 ILUSTRACIÓN 21 – CILINDRO DE 1 MM. DESPLAZAMIENTOS……………………………..…..51 ILUSTRACIÓN 22 – REPRESENTACIÓN PERFIL BASE EN SOLIDEDGE…………………..….51 ILUSTRACIÓN 23 – BASE EN SOLIDEDGE……………………………………………………..…..52 ILUSTRACIÓN 24 – BASE. DESPLAZAMIENTOS……………………………………………..……52 ILUSTRACIÓN 25 – BASE. TENSIONES………………………………………………………..……52 ILUSTRACIÓN 26 – RECIPIENTE CUADRADO EN SOLIDEDGE……………………………..….53 ILUSTRACIÓN 27 – RECIPIENTE CUADRADO. TENSIONES………………………………..…...53 ILUSTRACIÓN 28 – RECIPIENTE CUADRADO. DESPLAZAMIENTOS…………………………..54 ILUSTRACIÓN 29 – TAPA DE METACRILATO EN SOLIDEDGE………………………………….54 ILUSTRACIÓN 30 – TAPA DE METACRILATO. TENSIONES……………………………...………55 ILUSTRACIÓN 31 – TAPA DE METACRILATO. DESPLAZAMIENTOS……………...……………55 ILUSTRACIÓN 32 – RECIPIENTE CÁMARA DE VACÍO………………………………………..…..56 ILUSTRACIÓN 33 – CIERRE HERMÉTICO……………………………………………………...……56 ILUSTRACIÓN 34 – ESQUEMA CIRCUITO NEUMÁTICO……………………………………...…..57 ILUSTRACIÓN 35 – REGULADOR DE CAUDAL……………………………………………………..57 ILUSTRACIÓN 36 - UNIÓN PASA-TABIQUES CON ARANDELA DE SILICONA…………….....58 ILUSTRACIÓN 37 – CÁMARA DE VACÍO……………………………………………………………..58 ILUSTRACIÓN 38 – COMPARACIÓN PROBETA EPOXI DESGASIFICADA CON OTRA SIN DESGASIFICAR………………………………………………………………………………………......60 ILUSTRACIÓN 39 – COMPARACIÓN PROBETA POLIÉSTER DESGASIFICADA CON OTRA SIN DESGASIFICAR…………………………………………………………………………………..…61 ILUSTRACIÓN 40 – DESGASIFICACIÓN DE LA SILICONA………………………………………..61 4 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 4 INDICE DE TABLAS INDICE DE TABLAS TABLA 1 – PLANNING DEL PROYECTO……………………………………………………………..6 TABLA 2 – RESUMEN DEL PRESUPUESTO………………………………………………………..8 TABLA 3 – MEDIDAS FICHAS DE LEGO…………………………………………………………..22 TABLA 4 – MEDIDAS EN MM DE LAS PROBETAS PATRON……………………………………26 TABLA 5 – RESUMEN DE % Y TIEMPOS DE GEL Y CURADO…………………………………28 TABLA 6 – TOLERANCIAS. NORMA UNE EN - ISO 3127:2002………………………………....30 TABLA 7 – ESPESOR ACRÍILICAS…………………………………………………………………..31 TABLA 8 – B2 ACRÍLICAS…………………………………………………………………………….32 TABLA 9 – B1 ACRÍLICAS…………………………………………………………………………….32 TABLA 10 – ESPESOR ACRÍLICAS (UNA PARTE DEL MOLDE DE DOS CARAS)…………..33 TABLA 11 – MEDIDAS ACRÍLICAS CON ESCUADRAS COMO APRIETE……………………..34 TABLA 12 – ESPESOR POLIÉSTER…………………………………………………………………34 TABLA 13 – B2 POLIÉSTER…………………………………………………………………………..35 TABLA 14 – B1 POLIÉSTER…………………………………………………………………………..35 TABLA 15 – ESPESOR POLIÉSTER (UNA PARTE DEL MOLDE DE DOS CARAS)…….……36 TABLA 16 – COMPARACIÓN MOLDE ACRILICAS – POLIÉSTER………………………………36 TABLA 17 – MEDIDAS POLIÉSTER CON ESCUADRAS COMO APRIETE…………………….37 TABLA 18 – ESPESOR EPOXI………………………………………………………………………..37 TABLA 19 – B2 EPOXI…………………………………………………………………………………38 TABLA 20 – B1 EPOXI…………………………………………………………………………………38 TABLA 21 – ESPESOR EPOXI (UNA PARTE DEL MOLDE DE DOS CARAS)…………………39 TABLA 22 – MEDIDAS EPOXI CON ESCUADRAS COMO APRIETE…………………………...39 TABLA 23 – COMPARACIÓN RESINAS (MOLDE DE UNA CARA)……………………………...40 TABLA 24 – COMPARACIÓN PICO EXOTÉRMICO (20GR)……………………………………...45 TABLA 25 – ACRÍLICAS (MASA-TEMPERATURA…………………………………………………46 TABLA 26 – POLIÉSTER (MASA-TEMPERATURA)……………………………………………….47 TABLA 27 -. EPOXI (MASA-TEMPERATURA)……………………………………………………...48 TABLA 28 – CARACTERISTICAS DEL EYECTOR…………………………………………………59 TABLA 29 – RESUMEN DESGASIFICACIÓN DE RESINAS Y SILICONA………………………59 5 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 5 INTRODUCCION 1 INTRODUCCION 1.1 INTRODUCCIÓN Y MARCO Hoy en día, las siliconas se han convertido en uno de los materiales más usado en la realización de moldes. Su uso ha revolucionado la elaboración de moldes flexibles, debido a las propiedades derivadas de su estructura química que las convierten en un excelente material para la reproducción de piezas. Una de las aplicaciones más útil, es que podemos conseguir prototipos de muy buena calidad. Estos permiten testar un objeto antes de que entre en producción, detectar errores, deficiencias, etcétera. Por otro lado, la irrupción en el mercado de las impresoras 3D, abre nuevas posibilidades en la fabricación de piezas y prototipos. El prototipado rápido es la manera más rápida de obtener una reproducción exacta de un diseño generado mediante una aplicación CAD en 3D. Este proyecto ha sido propuesto por el Dpto. de Ingeniería de Diseño y Fabricación con la intención de abrir una nueva línea de investigación. El propósito es recopilar la información, realizar los ensayos oportunos y analizar los resultados necesarios para fabricar piezas y prototipos en resinas, ya sea mediante moldes de silicona como de moldes fabricados mediante prototipado rápido. El análisis debe servir como referencia a la hora de escoger el método y los materiales más adecuados para la reproducción de piezas y prototipos con resinas. 1.2 ALCANCE En este este proyecto queda definida la información relacionada con la silicona empleada en los distintos tipos de moldes y las resinas más utilizadas para la fabricación de piezas y prototipos por colada. Esto conlleva una exhaustiva selección de material para comenzar a diseñar y realizar diferentes tipos de ensayos. Se establecen los procedimientos para la realización de los moldes de silicona, así como la comprobación de que estos moldes aceptan y reproducen las coladas de forma correcta. También se ha llevado a cabo un análisis de la temperatura alcanzada por las resinas en el proceso de solidificación (pico exotérmico) y el diseño y fabricación de una cámara de vacío para desgasificar dichas resinas. 6 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 6 INTRODUCCION Por otro lado quedan reflejadas las pruebas con moldes elaborados con la impresora 3D en resina y un estudio de su posible viabilidad. 1.3 OBJETIVOS Los objetivos de este proyecto son:  Recopilar información acerca de las siliconas para moldes y de las resinas más utilizadas para coladas.  Elaborar los procedimientos para realizar los distintos tipos de moldes y piezas.  Comprobar si se cumplen las tolerancias exigidas en la Norma UNE ENISO 3127:2002. Plásticos. Probetas para usos múltiples. en las piezas moldeadas.  Comprobar la vida útil de los moldes dependiendo del tipo de resina.  Análisis del pico exotérmico de las diferentes resinas.  Estudiar la viabilidad de utilizar máquinas de prototipado rápido para fabricar moldes de resina.  Diseño y fabricación de una cámara de vacío para conseguir la desgasificación de las resinas. 1.4 DESCRIPCION DEL PROYECTO En este apartado se van a explicar los principales apartados de los que consta este proyecto. La tabla refleja el desarrollo temporal del proyecto. PLANNING abril mayo junio julio Agosto Búsqueda de información x x Compra de materiales x x x Pruebas iniciales x Elaboración de moldes y coladas x x Medidas de temperatura x x Medidas de las probetas y mejora del método x x Pruebas con moldes de resina x Cámara de vacio x x Conclusiones y redactar el proyecto x Tabla 1. Planning del proyecto 7 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 7 INTRODUCCION Búsqueda de información. Debido al desconocimiento en esta materia, fue necesaria una exhaustiva búsqueda de información antes de empezar a realizarlo y así poder diseñar los ensayos a realizar.  Clasificación de las resinas liquidas más comunes para coladas  Tipos de silicona para moldes  Métodos para hacer moldes de silicona  Pico exotérmico de las resinas  Cámara de vacío Compra de materiales. Dos etapas. Por un lado la compra de la silicona, utensilios para hacer los moldes y los tipos de resinas para hacer las coladas. La segunda etapa para comprar el circuito neumático y la tapa de metacrilato para la fabricación de la cámara de vacío. Pruebas iniciales. Primeros moldes y coladas con el fin de familiarizarnos con los métodos a realizar. Elaboración de moldes y coladas. Fabricación de los moldes para ensayar probetas y elaboración continúa de probetas. Medidas de temperatura. Estudio del funcionamiento del ALMEMO 2590 y medida de la temperatura que alcanzan las resinas en el proceso de catalización. Dos partes. Masa de una probeta y relación Masa / Temperatura. Medida de las probetas y mejora del método. Comprobación de que las probetas cumplen las tolerancias de la Norma UNE EN-ISO 3127:2002. Análisis y cambio de métodos para mejorar resultados. Pruebas con moldes de resina. Iniciación en la reproducción de piezas en moldes de resina. Análisis de primeros problemas y planteamiento de las futuras soluciones. Conclusiones y redacción del proyecto. Valoración final de los objetivos cumplidos y redactar todos los pasos que hemos llevado a cabo. 8 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 8 INTRODUCCION 1.5 RESUMEN DEL PRESUPUESTO SECCION PRESUPUESTO (IVA incluido) % DEL TOTAL SILICONAS Y RESINAS 242,29 56,33 CAMARA DE VACIO 187,86 43,67 TOTAL 430,15 100,00 Tabla 2. Resumen del presupuesto En este presupuesto aparecen reflejados todos los materiales que se necesitan para la elaboración de este proyecto. También está incluido el sueldo del operario que colaboro en la fabricación de la cámara de vacío. El presupuesto total de este proyecto es la suma de la compra de la silicona y tipos de resinas utilizados más todo lo relacionado con la elaboración de la cámara de vacío. La cifra asciende a CUATROCIENTOS TREINTA CON QUINCE EUROS (IVA incluido). 9 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 9 ESTADO DEL ARTE 2 ESTADO DEL ARTE En este apartado están documentados los temas a tratar posteriormente, ya que es importante tener una idea generalizada de los conceptos con los que vamos a trabajar. 2.1 Silicona RTV (Room Temperature Vulcanization) La silicona para moldes también conocida como Silicona RTV es una pasta fluida que endurece mediante la acción de un catalizador y endurece a temperatura ambiente. De éste modo se obtiene una gama de siliconas con durezas comprendidas entre 15 Shore A a 40. Características Silicona RTV  Elevada fluidez y facilidad en el manejo  Baja contracción  Alta resistencia al desgarre  Dureza media  Resistencia a temperaturas altas y ácidos  Resistencia a la intemperie  Repelente al agua Aplicaciones Silicona RTV  SELLADOR La silicona RTV es un sellador de construcción muy común, especialmente en cocinas y baños. La mayor parte del calafateo está hecho de silicona RTV o contiene silicona RTV. Se presta especialmente bien como un sellador porque es repelente al agua, a los adhesivos y es maniobrable.  ADHESIVO Y JUNTAS El RTV de silicona no es un adhesivo extremadamente fuerte. Sin embargo, tiene una combinación única de propiedades adhesivas suaves y propiedades de caucho. La combinación puede crear una junta adhesiva del tipo que se puede usar en muchas aplicaciones para pegar dos superficies y proporcionar una pequeña cantidad de cojín, como dos piezas de encimera de mármol. El RTV también se utiliza específicamente para juntas. En altas temperaturas se utilizan algunos selladores RTV para su uso en los motores, como una junta o sellador. 16 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 16 ESTADO DEL ARTE Un aspecto importante es seguir las indicaciones de seguridad del fabricante en el manejo y manipulación de estos productos. Es aconsejable no comprar mucho material si no lo vamos a utilizar en un plazo corto. El material puede perder propiedades a partir de 9 meses desde su producción 17 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 17 SELECCIÓN DE MATERIALES Y PROVEEDORES 3 SELECCIÓN DE MATERIALES Y PROVEEDORES La búsqueda se centró en conseguir los tipos de resinas liquidas con mayor y menor pico exotérmico, es decir, las resinas que mayor y menor temperatura alcanzan en el proceso de solidificación y la silicona apropiada para la fabricación de este tipo de moldes. Tras no encontrar una respuesta unánime, se decidió pedir consejo a diferentes empresas punteras del sector con el fin de comparar sus respuestas y así tener una idea más global. Empresas como Feroca, Resinascastro, Hegardt.s.l. o Resineco disponen de una extensa gama de resinas con diferentes picos exotérmicos. Así se encontró una clara similitud en sus respuestas. La elección fue la siguiente:  Mayor pico exotérmico -> poliéster  Intermedio -> epoxi  Menor -> acrílicas El proveedor seleccionado ha sido FEROCA, algunos factores que han influido en esta decisión aparte del precio de los productos que es muy similar en todos los casos ha sido la rapidez de respuesta a los correos o la claridad de las fichas técnicas y hojas de seguridad proporcionadas. También es necesario el aprovisionamiento de silicona RTV adecuada para este tipo de coladas, desmoldeante para silicona y plastilina de modelar. Ilustración 1. Materiales 18 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 18 EQUIPO NECESARIO Y PRUEBAS INICIALES 4 EQUIPO NECESARIO Y PRUEBAS INICIALES Las primeras pruebas fueron realizadas con el fin de familiarizarse con las técnicas de fabricación de moldes de silicona y coladas de resinas. Además fue necesaria una recopilación de todos los utensilios que se necesitan durante todo el proyecto. Lo primero y muy importante fue un exhaustivo estudio de las fichas técnicas y hojas de seguridad para equiparse de los medios necesarios y así empezar a trabajar de forma segura. 4.1 EQUIPO NECESARIO  MEDIDAS DE SEGURIDAD Guantes de látex, mascarilla y gafas con protecciones laterales son los medios indispensables con los que trabajar ya que tanto la silicona como las resinas son tóxicas en contacto con la piel y además desprenden vapores que pueden ser peligrosos si se inhalan en exceso.  SILASTIC 3481 (A) / CATALIZADOR S-81 (B) Elastómero de silicona para fabricar moldes con los que hacer piezas de poliéster, poliuretano y epoxi. Se caracteriza por su elevada resistencia a este tipo de coladas que permiten numerosas reproducciones con un mismo molde. Además posee una excelente fluidez y elasticidad lo que conlleva a una capacidad de desmoldeo superior, y por tanto facilidad en la reproducción de piezas complejas.  FEROSIL V 32 Desmoldeante para siliconas. Se utiliza para separar dos capas de silicona o para tapar poros en la pieza original.  PLASTILINA INDUSTRIAL Plastilina de uso industrial para hacer moldes en dos partes, cubrir poros, etc. 19 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 19 EQUIPO NECESARIO Y PRUEBAS INICIALES  ACRYSTAL BASIC (A) / ACRYSTAL PRIMA (B) La resina acrílica, es una resina ecológica bicomponente, que cura a temperatura ambiente con la ayuda de un catalizador en base de agua. Especialmente adecuada para la realización de coladas y laminación.  EPOFER EX – 401 (A) / EPOFER E432 (B) Sistema no cargado diseñado para la reproducción de piezas en molde de silicona, formado por una Resina Epoxy (EX-401) y un endurecedor (E-432) que polimeriza a temperatura ambiente.  FERPOL 3501 (A) /ACELERADOR CH-8 (B) /CATALIZADOR F-11(C) Resina de poliéster insaturado, ortoftálica de baja reactividad y baja viscosidad, lo que la hace indicada para la fabricación de piezas en molde aumentando incluso la vida de éste, especialmente si está realizado en caucho de silicona.  RESINA DE POLIESTER TA Resina de poliéster preacelerada  ALCOHOL POLIVINILICO Desmoldeante para resinas. Se utiliza para separar dos capas de resina. Crea una fina película sobre la pieza que facilita el desmoldeo.  UTILES DE MODELAR Paletas de distintas formas para modelar la plastilina en la realización de moldes de dos caras y pinceles para impregnar el desmoldeante en las superficies de silicona y resina.  FICHAS DE LEGO Fichas de lego para fabricar las paredes de los moldes que contendrán la silicona.  VASOS DE PLASTICO Vasos de plástico de distintos tamaños para hacer las mezclas de la silicona y resinas.  UTILES DE LIMPIEZA 20 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 20 EQUIPO NECESARIO Y PRUEBAS INICIALES Acetona, trapos, jabón para las manos.  PIE DE REY ELECTRONICO Utilizado para medir las dimensiones de las probetas y moldes fabricados. Tiene una resolución de 0.01 mm y un rango de 150mm.  BASCULA DE PRECISIÓN Bascula de precisión para medir los porcentajes de material utilizados en las coladas. Tiene una resolución de 0.1 gramos y un peso máximo de 2000 gramos.  TEMPERATURA Instrumento de medida universal con hasta 4 entradas de medida, ALMEMO 2590 de la marca AHLBORN. Ofrece la posibilidad de conectar diferentes tipos de sensores (temperatura, presión, humedad,..). Las características de este instrumento están disponibles en: http://www.ahlborn.com/getfile.php?1883.pdf 4.2 PRIMERAS PRUEBAS Estas pruebas se inician con la fabricación de un molde de una cara para modelar una ficha de Lego. Así comienza el proceso de aprendizaje que se debe seguir para una correcta elaboración de los futuros procedimientos. Los pasos seguidos fueron los siguientes: 1. Montaje de las paredes del molde con fichas de Lego 2. Colocación de la pieza anclada al suelo y en el centro del recipiente 3. Mezcla de la silicona siguiendo los porcentajes establecidos por el fabricante (5% de catalizador con respecto a la cantidad de silicona empleada) 4. Vertido de la silicona en el molde lentamente. 5. Esperar el tiempo de curado (aprox. 24 h) 21 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 21 EQUIPO NECESARIO Y PRUEBAS INICIALES Ilustración 2. Pruebas iniciales Una vez terminado el primer molde, se llevan a cabo las pruebas con resinas. La primera colada de resina acrílica está mezclada con un porcentaje 2:1. El tiempo de solidificación de la mezcla es aproximadamente de unas dos horas, muy por encima del tiempo estimado por los fabricantes para este tamaño de pieza (aprox.35 minutos). Releyendo la ficha técnica se comprueba que los porcentajes empleados son para piezas con espesores de muy pocos milímetros, por lo que la siguiente colada se realiza al 2,5 :1 y esta vez sí que se cumple el tiempo estipulado. La siguiente colada de epoxi resulta perfecta en cuanto a tiempo y porcentajes, sin embargo, con la colada de poliéster surge el siguiente problema. El porcentaje de acelerante es demasiado pequeño como para poder controlarlo con la báscula disponible. Al hacer piezas pequeñas del orden de 10-20gr, la cantidad de acelerante oscila entre 0.02 – 0.04 gr. Esta cantidad es imposible de medir con la bascula cuya precisión mínima era de 0.1 gr. Se plantea comprar una nueva bascula con mayor precisión pero el precio es bastante elevado (200€ mínimo). Finalmente, se toma la decisión de comprar una resina de poliéster preacelerada que apenas supone 7 €. La utilización de esta nueva resina es mucho más sencilla debido a que solo hay que mezclarla con el catalizador adecuado (peróxido de mek.) al 2% y se evita el 0.02% de acelerante que como ya hemos mencionado anteriormente es imposible de pesar con exactitud con los medios de que se disponen. 22 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 22 EQUIPO NECESARIO Y PRUEBAS INICIALES Las medidas de las primeras reproducciones fueron las siguientes: Unidades en mm Modelo Acrílica 1 Acrílica 2 Epoxi Poliéster Ancho 15,83 15,85 15,82 15,67 15,62 Largo 31,83 31,86 31,81 31,62 31,4 Alto 9,56 9,97 9,81 9,48 9,49 Circulo 4,87 4,87 4,85 4,81 4,68 Tabla 3. Medidas fichas de lego Ilustración 3.Ficha de lego original y 1ª reproducciones Conclusiones pruebas iniciales:  Las medidas en la altura no son controlables con exactitud al estar el molde abierto por esa cara.  Las medidas en las acrílicas salen casi idénticas.  Las resinas epoxi y sobre todo las de poliéster sufren contracción. 23 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 23 ELABORACIÓN MOLDES DE SILICONA 5 ELABORACIÓN MOLDES DE SILICONA 5.1 PROCEDIMIENTOS PARA HACER MOLDES DE 1 Y 2 CARAS El primer paso es establecer un procedimiento para hacer los moldes de una y otro para los de dos caras. Con la experiencia obtenida en las pruebas iniciales y la continua documentación se elaboran los siguientes procedimientos. PROCEDIMIENTO PARA HACER MOLDES DE 1 CARA 1 Preparar un recipiente donde se vaya a echar la silicona: -Medir las distancias del modelo dejando un margen como mínimo de 1 cm en cada dirección. -Montar la caja con las medidas adecuadas ( las fichas de Lego son muy útiles) 2 Situar el modelo fijo en el centro del recipiente, es aconsejable sujetarla al suelo (pegamento, plastilina,..) ya que si no al verter la silicona la pieza se levantará y el molde saldrá defectuoso. 3 Untar las paredes del recipiente con desmoldeante para siliconas para facilitarnos el desmoldeo (NO la pieza porque influirá en las medidas y detalles del molde.) 4 Preparar la silicona según especificaciones del fabricante, para saber la cantidad que vamos a utilizar se puede comparar con arroz, ya que ambas densidades son muy similares. (aprox. 1 gr/cm³) 5 Verter la silicona lentamente, desde la misma esquina y desde una altura de unos 70 mm para romper las burbujas de aire que se forman en la silicona y que luego nos pueden ocasionar fallos en el molde 6 Tiempo de curado aproximado de 24 horas 24 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 24 ELABORACIÓN MOLDES DE SILICONA PROCEDIMIENTO PARA HACER MOLDES DE 2 CARAS 1 Preparar un recipiente donde se vaya a echar la silicona: -Medir las distancias del modelo dejando un margen lo suficientemente grande para asegurarnos que el apriete del molde no afecta a las dimensiones de la pieza ya que la silicona es muy flexible. -Montar la caja con las medidas adecuadas (las fichas de Lego son muy útiles) 2 Introducir la mitad del modelo (plano de partición del molde) en una base de plastilina para hacer la primera parte del molde. 3 Introducir unas espigas de alineamiento en la plastilina o hacer unas marcas para posicionarlo una vez acabadas las dos partes. 4 Recubrir la plastilina y las paredes del recipiente con desmoldeante para facilitar el desmoldeo y evitar que la silicona se pegue (NO recubrir el modelo con desmoldeante). 5 Preparar la silicona según especificaciones del fabricante, para saber la cantidad que vamos a utilizar se puede comparar con arroz, ya que ambas densidades son muy similares. (aprox. 1 gr/cm³) 6 Verter la silicona lentamente, desde la misma esquina y desde una altura de unos 70 mm para romper las burbujas de aire que se forman. 7 Tiempo de curado aproximado de la silicona 24 horas. 8 Una vez catalizada la silicona, se elimina la plastilina sin extraer la otra mitad del modelo que debe quedar descubierta y sin restos de plastilina. 9 Hacer tantos bebederos como sea necesario dependiendo de la complejidad de la pieza, se puede utilizar la plastilina sobrante. 10 Cubrir la silicona, bebederos y paredes de la caja con desmoldeante para que no se adhiera la segunda parte del molde a la primera. 11 Verter la silicona de la misma manera que antes. 5.2 FABRICACIÓN DE LOS MOLDES A partir de los resultados obtenidos tras las pruebas iniciales descritas anteriormente se decide hacer los moldes de las probetas de dos caras. La necesidad de poder controlar el espesor en las probetas es fundamental, ya que dichas probetas son fabricadas para pruebas como la de tracción. Las 25 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 25 ELABORACIÓN MOLDES DE SILICONA dimensiones de las probetas están establecidas según la Norma UNE EN-ISO 3127:2002 Plásticos. Probetas para usos múltiples. Acabado el diseño de la probeta con el programa SolidEdge, es necesario adaptar el formato para que la impresora 3D pueda fabricarlas. Ilustración 4.Probeta normalizada tipo B en SolidEdge Ilustración 5. Probeta tipo B fabricada en impresora 3D 32 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 32 COLADAS DE RESINA EN MOLDES DE SILICONA Tabla 8. B2 acrílicas Tabla 9 B1 acrílicas Estas probetas están hechas con un molde de dos caras colocado en posición vertical. Hay que tener en cuenta las dimensiones de las probetas patrón. El molde utilizado para la reproducción de las probetas con resina acrílica está fabricado con la probeta 2, por lo que las referencias para valorar las tolerancias serán las dimensiones tomadas en dicha probeta. Por ejemplo, el espesor es de 3,96 en vez de 4,00 mm que es el nominal. Tanto en B2 como en B1 las dimensiones entran en el rango de ±0.2, es decir las tolerancias se cumplen. 19,8 19,85 19,9 19,95 20 20,05 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 distancia (mm) nº de probeta B2 abajo arriba 9,75 9,8 9,85 9,9 9,95 10 10,05 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 distancia (mm) nº de probeta B1 abajo arriba 33 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 33 COLADAS DE RESINA EN MOLDES DE SILICONA Las medidas en el espesor oscilan entre 3,7 - 3,98 mm, es decir las tolerancias no se cumplen todas las veces. Analizando las tablas 7, 8 y 9 se puede apreciar que alguna medida es significativamente diferente a la anterior. Esto está ocasionado porque no se puede controlar que la fuerza ejercida con el celo (para unir las dos partes del molde) sea siempre la misma en cada colada y por tanto, es evidente que la presión ejercida por el celo influye en las medidas de la pieza. Para corroborar esta teoría se utiliza una sola cara del molde y así poder comprobar que efectivamente el apriete influye en las medidas. Iustración 10. Coladas en mitad del molde. Tabla 10. Espesor acrílicas (una parte del molde de dos caras) Sin la utilización del celo se observa que las medidas son prácticamente idénticas a las de la probeta patrón. Además, las medidas son constantes a lo largo de toda la probeta, al contrario que si se utiliza el celo como apriete. Estos resultados indican que las tolerancias con este tipo de resina se pueden cumplir sin ningún problema y que el fallo ha sido provocado por el escaso espesor de pared en el molde de silicona. Con el fin de mejorar el método se fabrican unas escuadras de acero de 1 mm de espesor para distribuir uniformemente la presión de apriete y intentar conseguir mejores resultados. Ilustración 11. Molde con escuadras como apriete. 3,88 3,89 3,9 3,91 3,92 3,93 3,94 3,95 3,96 15 16 17 18 19 20 dimensiones en mm nº de probeta espesor (1 cara del molde) abajo medio arriba 34 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 34 COLADAS DE RESINA EN MOLDES DE SILICONA acrílicas espesor abajo medio arriba 20 3,79 3,83 3,82 21 3,92 3,88 3,9 Tabla 11. Medidas resina acrílica con escuadras como apriete Las tolerancias se cumplen y se aprecia que al estar la presión de apriete distribuida a lo largo de todo el molde, el espesor es mucho más uniforme en toda su longitud. Sigue habiendo diferencia entre las medidas de las probetas por lo que la presión de apriete sigue afectando a las dimensiones de la pieza. 6.2.2 Resinas de poliéster Para estas resinas se han seguido los mismos procedimientos que para la acrílica, es decir moldes de dos caras, una sola parte del molde y finalmente las escuadras. El modelo utilizado para la realización de este molde es la probeta 1. Tabla 12. Espesor poliéster 3,4 3,45 3,5 3,55 3,6 3,65 3,7 3,75 3,8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 distancia (mm) nº de probeta ESPESOR abajo medio arriba 35 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 35 COLADAS DE RESINA EN MOLDES DE SILICONA Tabla 13. B2 poliéster Tabla 14. B1 poliéster En las tablas 12, 13 y 14 se observa como las resinas de poliéster no cumplen las tolerancias en ninguna de las longitudes medidas. Ya en las pruebas iniciales se puede apreciar que las piezas obtenidas con esta resina no salen con las medidas adecuadas. Esto se debe en gran parte a la contracción que sufren y al igual que en las resinas acrílicas, al apriete del celo. La influencia del celo se puede distinguir en la diferencia de las medidas entre una probeta y otra, que en algunos casos es de hasta 0.15 mm. A continuación se vierten varias coladas con mitad del molde para comprobar hasta qué punto afecta el celo y la contracción del material. 19,4 19,45 19,5 19,55 19,6 19,65 19,7 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 distancia (mm) nº de probeta B2 abajo arriba 9,45 9,5 9,55 9,6 9,65 9,7 9,75 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 distancia (mm) nº de probeta B1 abajo arriba 36 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 36 COLADAS DE RESINA EN MOLDES DE SILICONA Tabla 15. Espesor poliéster. (Una parte del molde de dos caras) Viendo los datos de la tabla 15 se puede justificar que el apriete del celo influye considerablemente en las dimensiones de las piezas, al igual que pasa en las acrílicas. Las medidas están en el límite de las tolerancias. Para asegurarse de que el molde tiene las medidas correctas y que efectivamente la resina de poliéster sufre contracción, se ejecuta una colada de resina acrílica en el molde utilizado para la resina de poliéster y viceversa. Medidas en mm espesor abajo medio arriba Acrílica en molde de acrílica 3.92 3.94 3.9 acrílica en molde de poliéster 3,89 3,91 3,93 Poliéster en molde de poliéster 3.76 3.78 3.82 poliéster en molde acrílica 3,78 3,81 3,79 Tabla 16. Comparación molde acrílicaspoliéster 3,72 3,74 3,76 3,78 3,8 3,82 3,84 3,86 13 14 15 16 distancia (mm) nº de probeta Espesor (1 cara del molde) abajo medio arriba 37 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 37 COLADAS DE RESINA EN MOLDES DE SILICONA Una vez comprobado que la resina de poliéster sufre contracción, se aplican las escuadras para comprobar la influencia del celo. Medidas en mm espesor poliéster abajo medio arriba 17 3,6 3,56 3,58 18 3,55 3,56 3,57 Tabla 17. Molde poliéster con escuadras como apriete. Como en las resinas acrílicas el espesor es uniforme a lo largo de toda la probeta. 6.2.3 RESINA EPOXI Mismos procedimientos que en las resinas anteriores. El modelo utilizado para hacer este molde ha sido la probeta 1. Tabla 18. Espesor epoxi 3,6 3,65 3,7 3,75 3,8 3,85 3,9 3,95 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Título del eje nº de probeta ESPESOR abajo medio arriba 38 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 38 COLADAS DE RESINA EN MOLDES DE SILICONA Tabla 19. B2 epoxi Tabla 20. B1 epoxi Observando las gráficas anteriores se puede observar que los resultados obtenidos en las tolerancias de las resinas epoxi se encuentran a mitad de camino entre las dos resinas anteriores. Por un lado se percibe que la diferencia de medidas entre una y otra probeta indica que el apriete del celo influye. Por otro lado se obtienen mejores resultados en las medidas lo que indica que tiene menor contracción que las resinas de poliéster. Sin embargo no todas las medidas entran en el rango de las tolerancias. 19,65 19,7 19,75 19,8 19,85 19,9 19,95 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 distancia (mm) nº de probeta B2 abajo arriba 9,7 9,75 9,8 9,85 9,9 9,95 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 distancia (mm) nº de probeta B1 abajo arriba 39 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 39 COLADAS DE RESINA EN MOLDES DE SILICONA Tabla 21. Espesor epoxi (una parte del molde de dos caras) En la tabla 21 se observa que sin la influencia del celo las tolerancias se cumplen ya que el espesor real del modelo es de 3,96 mm. Sin embargo la diferencia con las medidas del modelo es mayor que con las resinas acrílicas epoxi espesor abajo medio arriba 16 3,69 3,7 3,73 17 3,72 3,72 3,71 18 3,75 3,72 3,73 Tabla 22. Medidas epoxi con escuadras como apriete Al igual que en las resinas anteriores se consigue mayor uniformidad en la medida del espesor pero sigue afectando el apriete. Un aspecto a tener en cuenta en las coladas de resina epoxi es que penetra muy bien en todas las huecos. Esto es positivo para alcanzar un elevado grado de detalle pero también penetra por la cavidad que une a las dos partes del molde. Esto provoca la necesidad de aumentar la fuerza de apriete en relación con las resinas acrílicas y poliéster. 6.3 COMPARACIÓN DE LAS RESINAS EN MOLDE DE UNA CARA Ya hemos visto que el apriete del celo debido al insuficiente espesor de pared de los moldes ocasiona variaciones en las medidas de la pieza. 3,76 3,78 3,8 3,82 3,84 3,86 3,88 12 13 14 15 distancia (mm) nº de probeta espesor ( 1 cara del molde) abajo medio arriba 40 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 40 COLADAS DE RESINA EN MOLDES DE SILICONA Para analizar más detalladamente el fenómeno de la contracción se comparan las tres resinas en un mismo molde de 1 cara, ya que no afecta ningún tipo de apriete y al ser el mismo molde, las medidas de la cavidad son las mismas en las tres resinas. acrílicas B2 B1 B2 1 19,93 9,93 19,93 2 19,97 9,96 19,97 epoxi 1 19,91 9,91 19,89 2 19,87 9,88 19,86 poliéster 1 19,72 9,74 19,7 2 19,72 9,76 19,73 Tabla 23.Comparación resinas (molde de una cara) En la tabla 23 se confirma cómo la resina de poliéster es la que más contracción tiene. La resina epoxi se contrae ligeramente pero cumple las tolerancias sin ningún problema, al igual que la acrílica, cuyas reproducciones son casi idénticas a las de la probeta patrón. Como ya hemos mencionado antes, el problema de estos moldes es que no permiten controlar el espesor en la cara abierta. 6.4 VIDA ÚTIL DE LOS MOLDES La vida útil de los moldes es el número de piezas que es capaz de reproducir sin deteriorarse. Este era uno de nuestros objetivos del proyecto pero la gran durabilidad de los moldes de silicona RTV ha provocado que no se alcancen sus límites de uso. Tras fabricar alrededor de veinte probetas en cada molde siguen en un estado óptimo para la reproducción. 41 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 41 MOLDES DE RESINA 7 MOLDES DE RESINA En este apartado se muestran las pruebas iniciales que se han llevado a cabo para analizar la fabricación de piezas en moldes de resina hechos en la impresora 3D (prototipado rápido). El planteamiento inicial consiste en elaborar los moldes adecuados y posteriormente comprobar la viabilidad de dicho proceso analizando factores como el desmoldeo, la temperatura que soportan los moldes o las tolerancias obtenidas. El primer paso es diseñar los moldes en SolidEdge, se imprimen cuatro moldes (uno para pruebas iniciales y otros tres para cada tipo de resina). Con el fin de ahorrar material de la impresora, se aplica una escala de 2:1 a la probeta a excepción del espesor que se mantiene en 4 mm. Además cuenta con un ángulo de desmoldeo de 1,5º para favorecer la expulsión de la pieza. Ilustración12. Molde de resina en SolidEdge 48 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 48 TEMPERATURA (PICO EXOTÉRMICO) 8.4 RESINA EPOXI (MASA / TEMPERATURA) Tabla 27. Epoxi (masa-temperatura) En la tabla 27 se puede comprobar que mientras las anteriores resinas cumplían la temperatura estimada por los fabricantes, está no las cumple. Según Feroca, la máxima exoterma con 100 gr de mezcla debería de ser de 40 ºC, sin embargo se calienta mucho más. Además hay que destacar la variación de temperatura que sufre la resina en el proceso de solidificación dependiendo de la masa utilizada, 40ºC de una pieza de 20gr a una de 70gr. Los tiempos hasta alcanzar la máxima temperatura son similares. 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 medidas en mm Tiempo (min) TEMPERATURA / TIEMPO RESINA EPOXI TEMP. AMB.= 24 -25 ºC 20GR 40GR 50GR 70GR 49 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 49 CÁMARA DE VACÍO 9 CÁMARA DE VACÍO 9.1 ELECCIÓN DEL MÉTODO La idea de construir una cámara de vacio surgió de la necesidad de encontrar una solución a las burbujas que se producen tanto en las coladas de resina como en las de silicona. De esta manera se mejora las características y apariencia de las piezas y moldes. Después del planteamiento de varias alternativas como la utilización de un compresor de nevera para conseguir el vacío o incluso la compra de un compresor nuevo se decidió aprovechar la toma de aire a presión ya existente en el taller. Para ello, se contemplo la idea de construir un tubo de venturi con el que conseguir el vacío. No obstante, viendo catálogos de sistemas de vacío de diferentes proveedores como Tecyser y tras una serie de consultas con el personal de ventas de dicha empresa se tomó la decisión de comprar un eyector de vacío. Los eyectores generan vacío gracias al efecto Venturi. El aire comprimido entra por el eyector A y fluye a través del inyector B. Esto resulta en un descenso de presión (vacío) justo detrás de la punta del inyector y el aire es enviado a través de la entrada del vacío D. Este aire y el aire comprimido son expulsados a través del silenciador C. Ilustración 17.eyector de vacío Ilustración 18. Esquema eyector de vacío Según las características utilizadas en fuentes revisadas acerca de la eliminación de burbujas mediante vacío, se define la presión óptima necesaria para conseguir el vacío (aprox. -90KPa) . 50 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 50 CÁMARA DE VACÍO 9.2 DISEÑO Y FABRICACIÓN DEL RECIPIENTE En este apartado se explican los pasos a seguir en el diseño y construcción del recipiente para contener el vacío. Mediante SolidEdge se diseñan las distintas partes (base, cuerpo, tapa) con la finalidad de tener unos buenos coeficientes de seguridad con respecto al límite elástico del material. Este recipiente está diseñado para que soporte -100KPa. El material elegido para fabricar la base y el cuerpo ha sido acero. Además no ha sido necesario comprar los perfiles y chapa utilizados ya que estaban disponibles en el taller de construcciones mecánicas (nave 4). Después de varias pruebas para el aprendizaje del modo simulación del programa se empieza a diseñar el recipiente en forma de cilindro. El cilindro tiene una base con 250 mm de diámetro y una altura de 250 mm. La chapa de 1 mm de espesor resulta idónea para las paredes del cilindro ya que la curvatura aporta mucha rigidez. Ilustración 19. Cilindro de 1 mm de espesor en SolidEdge Ilustración 20. Cilindro de 1 mm. Tensiones. 51 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 51 CÁMARA DE VACÍO Ilustración 21. Cilindro de 1 mm. Desplazamientos Sin embargo la base del cilindro supera el límite elástico del material. Esto conlleva a un aumento del espesor de la base para no sobrepasar el límite elástico, lo que aumenta considerablemente la dificultad de fabricación. Finalmente para construir la base se utilizan perfiles con forma rectangular (30x10x1.5) disponibles en el taller. Tras la representación de dichos perfiles en SolidEdge, se confirma que no sobrepasan el límite elástico. La base consta de 9 perfiles en paralelo. Ilustración 22. Representación perfil base en SolidEdge 52 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 52 CÁMARA DE VACÍO Ilustración 23. Base en SolidEdge Ilustración 24. Base. Desplazamientos Ilustraciones 25 Base. Tensión 53 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 53 CÁMARA DE VACÍO A parte del diseño definitivo, se hicieron pruebas con otro tipo de geometrías antes de decantarse por el recipiente cilíndrico. El recipiente en forma cubica con espesor de 1,5mm no soporta la presión y las tensiones ocasionadas superan el límite elástico, además la forma de conformarlo es más compleja. Ilustración 26. Recipiente cuadrado en SolidEdge Ilustración 27. Recipiente cuadrado. Tensiónes 54 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 54 CÁMARA DE VACÍO Ilustración 28.Recipiente cuadrado. Desplazamientos Con el fin de poder observar el proceso de desgasificación, se toma la decisión de poner la tapa de metacrilato. El metacrilato es un material plástico transparente, muy rígido y resistente, que se utiliza como sustituto del vidrio en diversas aplicaciones. Los datos obtenidos tras la simulación en SolidEdge indican que se requiere una placa de 15 mm de espesor aproximadamente. La placa de 10 mm no supera el límite elástico pero tiene un desplazamiento en el medio de la tapa de casi 1 cm. Ilustración 29. Tapa de metacrilato en SolidEdge 55 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 55 CÁMARA DE VACÍO Ilustración 30. Tapa de metacrilato. Tensiones Ilustración 31. Tapa de metacrilato. Desplazamientos Una vez acabado el proceso de diseño, el recipiente es fabricado en el taller de construcciones mecánicas (nave 4). Los pasos hasta su completa finalización son: - Corte de la chapa con las medidas adecuadas ( 250x250 mm ) - Taladrado del agujero de succión del vació (12,5 Ø mm ) - Doblado de la chapa (cuerpo del cilindro). - Corte de los 9 perfiles de la base ( 30x10 x1,5 – 270 mm) - Soldadura de la base y la chapa mediante TIG (Estanqueidad perfecta) - Lijado de los bordes - Pintado de la superficie para mejorar apariencia y protección superficial. 56 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 56 CÁMARA DE VACÍO Ilustración 32. Recipiente de la cámara de vacío El siguiente paso es buscar una solución para la línea de contacto entre el recipiente y la tapa, ya que se precisa un material que nos proporcione un cierre hermético en el momento de generar el vacío. Con dos plásticos de diferente rigidez se consigue adaptar la junta a ambas partes. Ilustración 33. Cierre hermético 9.3 SELECCIÓN Y MONTAJE DEL CIRCUITO NEUMATICO Una vez construido el recipiente y decidido el método para conseguir el vacío, es necesario elegir los elementos neumáticos para completar el circuito. 57 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 57 CÁMARA DE VACÍO ESQUEMA DEL CIRCUITO NEUMATICO Ilustración 34. Esquema del circuito neumático Para el montaje de dicho circuito fue necesario comprar todos los componentes a excepción del regulador de caudal. Este elemento ya se disponía en la UZ. Ilustración 35. Regulador de caudal En la siguiente lista aparecen los elementos del circuito junto a las referencias que tienen en sus respectivos catálogos. - Eyector de vacío (EVK2B) - Vacuómetro (INDRB 40) - Unión desigual Ø6-10 (3106 06 10) - Rosca de entrada macho (3175 06 13) - Te orientable (3198 06 10) - Unión pasa-tabiques Ø6 (3116 06 00) - Tubo poliuretano azul Ø6-4 (25m.) ref:1025U06 04 Los enlaces a los catálogos correspondientes quedan reflejados en la bibliografía del proyecto. Es necesario incorporar una arandela de silicona fabricada por nosotros mismos en la unión pasa-tabiques para eliminar las fugas de aire que se producen debido a la rigidez y curvatura del cilindro. 64 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 64 CONCLUSIONES Y DESARROLLO FUTURO Respecto a la fabricación de piezas de resina en los moldes fabricados por prototipado rápido: 1) La utilización de moldes rígidos de una sola pieza con un ángulo de desmoldeo de 1,5º y la aplicación de alcohol polivinilico como desmoldeante no es suficiente para expulsar las piezas satisfactoriamente. El método mejora utilizando moldes formados por varias partes y utilizando expulsores. Respecto a la desgasificación de la silicona y de las resinas estudiadas: 1) Los factores a tener en cuenta en el proceso de desgasificación de resinas son: la depresión y el caudal de aspiración. 2) Con el eyector de vacío utilizado en este proyecto solo se consigue eliminar las burbujas en la silicona y en la resina epoxi ya que no aporta el caudal de aspiración suficiente para las otras resinas. 3) La desgasificación de la resina acrílica según mi valoración es factible únicamente a nivel industrial ya que para conseguir el caudal de aspiración estimado por los fabricantes (1000 l/min) es necesaria una inversión económica importante. 10.2 Desarrollo futuro  Analizar los métodos para fabricar moldes de silicona para piezas grandes. Moldes de recubrimiento con silicona vertida y Moldes de recubrimiento con silicona aplicada con brocha.  Desarrollar el método para construir moldes de resina con la impresora 3D. Probar a fabricar los moldes similares a los moldes de inyección (con diferentes partes y eyectores incluidos).  Analizar el comportamiento de los moldes de resina frente a la temperatura.  Utilización de diferentes tipos de resina como el poliuretano para realizar las coladas.  Analizar la contracción de la resina de poliéster para compensar dicha contracción en las dimensiones del molde.  Valorar la desgasificación de las resinas acrílicas e investigar en lo referente a desgasificación de las resinas epoxi. 65 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 65 PRESUPUESTO 11 PRESUPUESTO descripción cantidad unidad proveedor precio (€) EPOFER EX-401 E-01 1 Kgr. FEROCA 16,30 EPOFER E-432 E-0,320 1 Env. FEROCA 5,90 FERPOL 3501 CV2,5 E-01 1 Kgr. FEROCA 6,50 ACELERADOR CH-8 E-0,020 1 Env. FEROCA 2,30 CATALIZADOR F-11 E-0,025 1 Env. FEROCA 2,20 SILASTIC 3481 E-01 2 Kgr. FEROCA 48,00 CATALIZADOR S-81 E-0,050 2 Env. FEROCA 3,60 FEROSIL V 32 E-0,100 2 Env. FEROCA 4,40 PLASTILINA INDUSTRIAL 350GR. 2 Unid. FEROCA 5,00 ACRYSTAL BASIC E-05 5 Kgrs. FEROCA 40,00 ACRYSTAL PRIMA E-02 2 Kgrs. FEROCA 16,00 PORTES POBLACIONES 1 FEROCA 15,00 PRECIO SIN IVA 165,20 PRECIO + 21% IVA 199,89 ALCOHOL POLIVINILICO 1 Env. GILCA 2,50 RESINA DE POLIESTER PREACELERADA 1 kgr. GILCA 6,50 CATALIZADOR MEKP 1 Env. GILCA 0,80 SILICONA BLANCA + CATALIZADOR 1 kgr. GILCA 32,60 PRECIO CON IVA INCLUIDO 42,40 EYECTOR DE VACIO (EVK2B) 1 Unid. TECYSER 38,73 VACUOMETRO (INDRB 40) 1 Unid. TECYSER 10,61 UNION DESIGUAL Ø6-10 (3106 06 10) 1 Unid. TECYSER 4,16 ROSCA DE ENTRADA MACHO (3175 06 13) 1 Unid. TECYSER 1,84 TE ORIENTABLE (3198 06 10) 1 Unid. TECYSER 4,07 UNION PASATABIQUES Ø6 (3116 06 00) 1 Unid. TECYSER 3,43 TUBO DE PUR Ø6-4 (25m.) ref:1025U06 04 1 Unid. TECYSER 17,52 SPRAY DE PINTURA (BLANCO) 1 Env. GILCA 2,5 PLACA DE METACRILATO( 250x250x15) 1 Unid. METACRILATOS MALPICA 35,00 CHAPA DE ACERO 0,2 m² HIERROS ALFONSO 5,00 PERFILES DE ACERO (30x10x1,5) x 270 9 Unid. HIERROS ALFONSO 5,00 MANO DE OBRA 2 Hora. OPERARIO 60,00 PRECIO CON IVA INCLUIDO 187,86 PRECIO TOTAL 430,15 66 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 66 BIBLIOGRAFIA 12 BIBLIOGRAFIA Fuentes virtuales  http://www.legris.com  http://www.tecyser.es/  http://www.ar-vacuum.com/  http://tienda.resineco.com  http://www.resinascastro.com  http://www.metacrilatosmalpica.es/  http://www.feroca.com/es/  http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.es/2011/05/polimetacrilatode-metilo.html  http://www.youtube.com/watch?v=XMdicfz5Ouk  http://www.youtube.com/watch?v=9sN0KT-tRsY  http://spanish.alibaba.com/products/venturi-vacuum.html  http://ellaboratorioloco.wordpress.com/2006/02/22/taller-construccion-deun-compresor-vacio-i/  http://es.scribd.com/doc/98261398/Exposicion-Silicona-y-SusCaracteristicas  http://www.quiminet.com  http://www.sellsilicone.es  http://www.ehowenespanol.com  http://www.ahlborn.com/getfile.php?1883.pdf  http://www.wikipedia.org/  www.resinapoliester.es  http://www.ahlborn.com/getfile.php?1883.pdf Fuentes escritas  Ingeniería de materiales para industria y construcción. Jesús Martín San José; María Antonieta Madre Sediles; José Manuel Franco Gimeno. Mira Editores.  Industria del plástico. Plástico Industrial. Richardson & Lokensgard. Paraninfo.  Plastics. Materials and Processing. A.Brent Strong  Apuntes de asignaturas cursadas: tecnología mecánica, ciencia de materiales y neumática 67 P.F.C. Sergio Guerra Lacambra 67 ANEXOS 13 ANEXOS 13.1 ANEXO 1. PROVEEDORES  FEROCA c/ calle del Españoleto / Madrid Teléfono: + 34 914481271 / Fax: +34 915934956 E-mail: [email protected] / [email protected]  TECYSER Ronda de la Feria de Muestras, nº 20 / Zaragoza Código postal: 50197 Teléfono: +34 976 730777 / Fax:+34 976 731473 E-mail: [email protected] / [email protected]  GILCA Paseo las Damas nº 27 / Zaragoza Código postal: 50008 Teléfono de atención al cliente: 976 457648 E-mail: [email protected]  METACRILATOS MALPICA Pol.Malpica. C/ Parque Empresarial Inbisa-Malpica 2 Nave 11 / Zaragoza Teléfono: 976 588400 E-mail: [email protected]