Equa ion Chap e 1 Sec ion 1
T abajo Fin de Más e
Ingenie ía Elec ónica, Robó ica y Au omá ica
Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e
Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
Au o : Juan Ignacio Med ano T ujillo
Tu o : José Manuel Que o Reboul
Dp o. Ingenie ía Elec ónica
Escuela Técnica Supe io de Ingenie ía
Uni e sidad de Se illa
Se illa, 2024
iii
T abajo Fin de Más e
Ingenie ía Elec ónica, Robó ica y Au omá ica
Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e
Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
Au o :
Juan Ignacio Med ano T ujillo
Tu o :
José Manuel Que o Reboul
Ca ed á ico
Dp o. de Ingenie ía Elec ónica
Escuela Técnica Supe io de Ingenie ía
Uni e sidad de Se illa
Se illa, 2024
T abajo Fin de Más e : Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D
SLA
Au o :
Juan Ignacio Med ano T ujillo
Tu o :
José Manuel Que o Reboul
El ibunal nomb ado pa a juzga el P oyec o a iba indicado, compues o po los siguien es miemb os:
P esiden e:
Vocales:
Sec e a io:
Acue dan o o ga le la cali icación de:
Se illa, 2024
El Sec e a io del T ibunal

ii
A mi amilia
A mis amigos
A mis p o eso es
ix
Ag adecimien os
Me gus a ía ag adece la ayuda apo ada po el que ha sido mi u o du an e la elabo ación del T abajo Fin de
Más e . José Manuel, muchas g acias po su paciencia, con ianza, empeño y ayuda pa a acili a me alcanza es a
me a.
Du an e es a e apa, he con i ido con muchas pe sonas que han que ido apo a su g ani o de a ena,
desin e esadamen e, man eniéndome mo i ado y cen ado en acaba es e camino, compañe os y amigos. He
ap endido mucho de odos, g acias. Ag adece a An onio, po su ines imable ayuda siemp e que se lo he pedido.
Ag adecido siemp e a mi amilia, po el apoyo, el aguan e de mis soliloquios eca gados sob e el ema y es a
siemp e en los baches du an e el camino. En especial, a mi pad e y su incon able ayuda, aun cuando no salían
las cosas bien, él me o ien aba y me daba alas pa a pode e mina es a e apa. Os quie o.
G acias.
Juan Ignacio Med ano T ujillo
Se illa, eb e o de 2024
4.4 Resul ado inal. Lec u a de go as 47
5 Conclusión y Mejo as Fu u as 57
5.1 Conclusión 57
5.2 Mejo as u u as 59
Re e encias 61
Anexo A: Código 63
Anexo B: Fab icación de la PCB 67
Anexo C: Hojas de Ca ac e ís icas 69

x ii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figu a 1 – Ejemplo de ci cui o mic o luídico 2
Figu a 2 – Ejemplo de PCB 3
Figu a 3 – Ejemplos de mic osis emas 5
Figu a 4 – Disc e ización de luidos inmiscibles 6
Figu a 5 – Geome ía lujo ocalizado 7
Figu a 6 – Geome ía co lujo 7
Figu a 7 – Geome ía unión T 7
Figu a 8 – Gene ación go as en unión T 8
Figu a 9 – Ejemplos de ci cui os mic o luídicos 9
Figu a 10 – Imp esión FDM 10
Figu a 11 – Imp esión SLA 10
Figu a 12 – Imp esión DLP 11
Figu a 13 – Imp esión SLS 11
Figu a 14 – Imp esión EBM 12
Figu a 15 – Resina o osensible 13
Figu a 16 – a) PCB, b) Fo o ansis o SMD 14
Figu a 17 – C oquis del mic osis ema inal in eg ado 14
Figu a 18 – P isma de dispe sión de la luz 15
Figu a 19 – Tipos de e lexión de la luz 16
Figu a 20 – Ejemplo e lexión y e acción 16
Figu a 21 – Tipos de len es 17
Figu a 22 – Cálculo del pun o ocal 17
Figu a 23 – Diseño CAD ci cui o mic o luídico (I) 20
Figu a 24 – Diseño CAD ci cui o mic o luídico (II) 21
Figu a 25 – Diseño CAD ci cui o mic o luídico inal 21
Figu a 26 – Diseño en KiCad del ci cui o de de ección 22
Figu a 27 – Ci cui o PCB en 3D 22
Figu a 28 – Simulación de len es en Op icalRayT ace 23
Figu a 29 – Ci cui o mic o luídico con len es 24
Figu a 30 – Pieza con di e en es ipos de len es 25
Figu a 31 – Cálculo de la len e en la PCB 25
Figu a 32 – Simulación de la in eg ación 26
Figu a 33 – Másca a de esina pa a el ci cui o elec ónico 27
Figu a 34 – Resul ado inal de in eg ación 27
Figu a 35 – Modelo imp eso a Anycubic Pho on Mono X2 29
Figu a 36 – In e az so wa e AnycubicPho onWo kshop 30
Figu a 37 – Selección modelo imp eso a 31
Figu a 38 – Con igu ación pa áme os de imp esión 32
Figu a 39 – P e isualización de la pieza a imp imi 32
Figu a 40 – Resina ámba Den al ma ca UniZ 33
Figu a 41 – R.E.R.F es de calib ación 33
Figu a 42 – Resul ados del es de calib ación 34
Figu a 43 – Pa áme os de imp esión 34
Figu a 44 – Pieza ab icada en esina ámba 34
Figu a 45 – Resina anspa en e Plan -based ma ca Sunlu 35
Figu a 46 – Resul ado calib ación esina anspa en e 35
Figu a 47 – De alles es de calib ación 36
Figu a 48 – Pieza ab icada en esina anspa en e (I) 37
Figu a 49 – Pieza ab icada en esina anspa en e (II) 37
Figu a 50 – Resina anspa en e Basic ma ca Anycubic 37
Figu a 51 – A duino 38
Figu a 52 – Ci cui o de ección sob e p o oboa d 39
Figu a 53 – Compa a i a de e e encias de ensión in e na de A duino 39
Figu a 54 – Ci cui o de ección PCB 40
Figu a 55 – Sin el ci cui o de esina 41
Figu a 56 – Con el ci cui o de esina 41
Figu a 57 – Len e menisco 41
Figu a 58 – Len e bicónca a 42
Figu a 59 – Len e bicon exa 42
Figu a 60 – Comp obación dimensiones pla o de imp esión 43
Figu a 61 – Posición de la pieza 44
Figu a 62 – Cin a doble ca a 50mm ancho 44
Figu a 63 – Fijación al pla o de imp esión 45
Figu a 64 – Imp esión de esina sob e PCB 45
Figu a 65 – Ci cui o elec ónico y de esina 46
Figu a 66 – Resul ado de imp esión. Elec ónica y esina 46
Figu a 67 – P o o ipo de mic ocaudalime o 47
Figu a 68 – Ci cui o den o del encapsulado 48
Figu a 69 – Valo de 𝛼 48
Figu a 70 – Con igu ación de la p ueba 49
xix
Figu a 71 – Gene ación de go as y espues a en el osciloscopio 49
Figu a 72 – Gene ación de go as a di e en es a ios de caudales 50
Figu a 73 – Da os se ial de A duino 51
Figu a 74 – Comp obación ecuación de gene ación de go as 51
Figu a 75 – Análisis a iomé ico amaño/caudal 52
Figu a 76 – Da os A duino: Qoil = 30µL/min (I) 53
Figu a 77 – Da os A duino: Qoil = 30µL/min (II) 53
Figu a 78 – Da os A duino: Qoil = 30µL/min (III) 53
Figu a 79 – Da os A duino: Qoil = 30µL/min (IV) 54
Figu a 80 – Da os A duino: Qwa e = 30µL/min (I) 54
Figu a 81 – Da os A duino: Qwa e = 30µL/min (II) 54
Figu a 82 – Da os A duino: Qwa e = 30µL/min (III) 55
Figu a 83 – Da os A duino: Qwa e = 30µL/min (IV) 55
Figu a 84 – Da os A duino 55
Figu a 85 – Falla en el ci cui o de esina 58
Figu a 86 – Pieza an es y después de aplica esina c uda sob e supe icie 58
Figu a 87 – Másca a del ci cui o de de ección 67
Figu a 88 – Fab icación PCB 67
xxi
NOTACIÓN
ADC
Analog-Digi al Con e e
ADN
Ácido desoxi ibonucleico
CAD
Diseño asis ido po compu ado a
DLP
Digi al Lig h P ocessing
FDM
Fused Deposi ion Modelling
LED
Ligh Emmi ing-Diode
LCD
Lyquid C ys al Display
PCB
P in ed Ci cui Boa d
PDMS
Polidime iloxano
PLA
Tipo de ilamen o de imp eso as FDM
SLA
S e eoli hog aphy
SLS
Selec i e Lase Sin e ing
SLM
Selec i e Lase Mel ing
SMT
Su ace Moun ing Technology
SMD
Su ace Moun ing De ice
RF
Radio F ecuencia
RERF
Resin Exposu e Range Finde
THT
Th ough-Hole Technology
UV
Ul a iole a
:
Tal que
<
Meno que
>
Mayo que
Backslash
⇔
Si y sólo si
o
G ados ángulo
m/s
Me os po segundo
µL/s
Caudal: Mic oli os po segundo
µm
Mic óme o
mm
Milíme o
mm2
Dimensión de supe icie. Milíme os cuad ados
V
Vol ios

1
1 INTRODUCCIÓN
n es e capí ulo se pone de mani ies o el pun o de pa ida del p oyec o ealizado, a in de comp ende y
escla ece la mo i ación del desa ollo ealizado, además de expone los obje i os del abajo.
Du an e los úl imos años, la con inua e olución de la ecnología ha lle ado a la con e gencia en e disciplinas
apa en emen e dispa es en el campo de la ingenie ía, dando luga a una e olución en el diseño y la o ma en
que concebimos y aplicamos sis emas en minia u a, con un alcance que aba ca campos desde la medicina has a
la bio ecnología y la química.
Los a ances en es as á eas han pe mi ido el desa ollo de disposi i os capaces de manipula , analiza y con ola
luidos a escalas mic oscópicas, desbloqueando nue as on e as en la de ección y comp ensión de enómenos
a ni el molecula y celula .
1.1 Mic osis emas
Como se puede ex ae de la palab a, un mic osis ema es el diseño de un écnica o es uc u a a a és del uso de
a e ac o o a e ac os de escala educida, es deci , más pequeños de los que se encuen a en gene al.
En el pano ama de la inno ación ecnológica, los mic osis emas [1] eme gen pa a se una con e gencia única
en e disciplinas apa en emen e dispa es, pe o in ínsecamen e complemen a ias. Son diseños que aúnan
écnicas mic oelec ónicas con écnicas de disciplinas dis in as a la elec ónica. Es as á eas de conocimien o,
cuando se usionan en mic osis emas ab en un abanico de posibilidades eniendo en cuen a el diseño, la
p oducción y la aplicación de es e conjun o.
En el ámbi o de la ingenie ía, los mic osis emas se enume an según las p opiedades y en ajas de su uso. De
es e modo, se sabe que:
▪ El uso de ma e iales es bajo, po an o, el uso de ecu sos na u ales ambién lo se ía.
▪ Se pueden ealiza minia u as de la aplicación educiendo el cos e y siendo menos in asi o.
▪ Se usan ma e iales desechables, ayudando a disminui la con aminación.
▪ Son capaces de ab ica se múl iples unidades, aumen ando la lexibilidad y educiendo cos es.
En es e apa ado, explo amos los undamen os y las con ibuciones de la mic o luídica y la elec ónica pa a
con e ge en un mic osis ema, y cómo su sine gia puede e oluciona la o ma en que in e ac uamos y
comp endemos sis emas en minia u a.
La mic o luídica, como pa e esencial de los mic osis emas, se aden a en el ámbi o de los luidos en olúmenes
minúsculos, en el ango de mic oli os y nanoli os. A es a escala, los luidos e elan p opiedades únicas y
e ec os que di ie en signi ica i amen e de su compo amien o a mayo escala. La mic o luídica se cen a en
comp ende y ap o echa es os e ec os pa a c ea sis emas que pe mi an el anspo e, la mezcla y la eacción
de luidos con una p ecisión y con ol sin p eceden es.
E
In oducción
2
Figu a 1 – Ejemplo de ci cui o mic o luídico
Es a disciplina, p esen a en ajas compe i i as como pueden se los bajos cos es de p oducción y consumo, la
capacidad de epe i i idad, la p ecisión al maneja escalas mic omé icas o la segu idad en e a agen es
con aminan es, en e o as. En en e, el g an incon enien e de se una ecnología poco madu a y en desa ollo,
además, de p oduci se e ec os de escala ad e sos.
La mic o luídica ha impulsado una gama di e sa de aplicaciones en di e en es campos de in es igación. En
biología, pe mi e el análisis a ni el celula , la manipulación de moléculas y la ealización de ensayos en pa alelo
que acele an la in es igación genómica y p o eómica. En medicina, ha dado paso a disposi i os de diagnós ico
po á iles y sis emas de adminis ación de á macos con olados. Su capacidad pa a sepa a pa ículas, ealiza
mezclas p ecisas y lle a a cabo eacciones químicas en olúmenes ín imos ha ans o mado la o ma en que
abo damos p oblemas cien í icos y ecnológicos.
La elec ónica, o o componen e esencial de los mic osis emas, ha desencadenado una e olución digi al
ans e sal en odos los aspec os de nues as idas. Desde el desa ollo de mic op ocesado es cada ez más
po en es has a la p oli e ación de disposi i os mó iles. La elec ónica ha demos ado su capacidad pa a
minia u iza componen es y maximiza la e iciencia de sis emas complejos. Es a minia u ización cons an e ha
allanado el camino pa a su in eg ación en escalas aún más pequeñas.
Den o de los mic osis emas, la elec ónica apo a una dimensión c ucial: la capacidad de de ec a , p ocesa y
comunica in o mación. Los senso es y ac uado es elec ónicos pe mi en la medición de magni udes ísicas con
al a p ecisión y sensibilidad. Los mic ocon olado es y ci cui os digi ales ges ionan y au oma izan p ocesos,
mien as que los sis emas de comunicación pe mi en la in e conexión y el in e cambio de da os en iempo eal.
La elec ónica pe mi e que los mic osis emas in e p e en y espondan a las señales del en o no y del usua io.
3
3
Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
Figu a 2 – Ejemplo de PCB
La usión de es as disciplinas acili a el p oceso de in es igación y desa ollo, g acias a la sencillez de
implemen a una uncionalidad a ni el de p o o ipado usando es as ca ac e ís icas.
1.2 Con ex o y mo i ación
La capacidad de manipula con p ecisión luidos en en o nos mic oscópicos ha desencadenado un cambio de
modelo en múl iples á eas cien í icas y ecnológicas. La mic o luídica, una ama in e disciplina ia, se ha
con e ido en mo o de inno ación al pe mi i el desempeño de expe imen os y análisis en olúmenes pequeños
en una a iedad de aplicaciones. Sin emba go, pa a ealiza mediciones p ecisas y con ola los lujos líquidos
en es os en o nos, es esencial con a con disposi i os de de ección al amen e sensibles y sis emas de con ol
adap a i os. En es e sen ido, la in eg ación de sis emas elec ónicos y mic o luídicos se p esen a como una
solución p ome edo a.
Los sis emas con encionales de de ección de caudal han demos ado su u ilidad, pe o su aplicación a escalas
mic oscópicas p esen a desa íos únicos. La in eg ación p ecisa de componen es elec ónicos y mic o luídicos
en un espacio educido exige en oques inno ado es y ecnologías a anzadas. Es aquí donde la imp esión 3D
SLA eme ge como un habili ado cla e. Es a ecnología, que pe mi e la ab icación de es uc u as de alladas en
capas sucesi as de ma e ial, o ece la lexibilidad necesa ia pa a ma e ializa diseños complejos, comple os y
compac os, allanando el camino pa a la c eación de disposi i os híb idos que ap o echan an o la mic o luídica
como la elec ónica.
En es a in e sección de disciplinas, el p esen e abajo se si úa con el p opósi o de explo a y con ibui al
desa ollo y ab icación de un mic osis ema compues o de un ci cui o mic o luídico usando la ecnología de
imp esión 3D de esina sob e una PCB con la uncionalidad de de ección de un lujo de go as.
1.3 Obje i os
El p opósi o p incipal de es e abajo inal de más e es in es iga , desa olla y ab ica ci cui os mic o luídicos
sob e sus a o PCB median e el uso de una imp eso a 3D SLA. Además, den o de la uncionalidad p ác ica del
abajo, se p e ende implemen a un sis ema de de ección elec ónica de bu bujas pa a elabo a un p o o ipo de
mic ocaudalime o. Se enume an los pun os esenciales de es e abajo que se desglosan en p incipales y
secunda ios:
Obje i os p incipales:
o Es udio e in es igación de la ecnología de imp esión po es e eoli og a ía, así como esinas y
pa áme os adecuados pa a la imp eso a de la ma ca y modelo Anycubic Pho on Mono X2.
Fundamen os Teó icos
10
imp esión 3D. Todas ienen la inalidad compa ida de consegui cons ui una pieza en 3D uncional, pe o el
modo de consegui lo es di e en e en e cada una de ellas:
▪ Imp eso as 3D FDM: es as son las imp eso as más conocidas en el me cado. El é mino FDM hace
e e encia a la ex usión de ma e ial en el que un mo o empuja un ilamen o de plás ico a a és de una
obe a que se encuen a a la empe a u a de usión de ese ma e ial. Ese ilamen o se a deposi ando
sob e una base que se en ía a cada capa epi iendo es e p oceso has a e mina la pieza. Suelen ene
una p ecisión de unas 100 mic as. El cos e de imp esión es ela i amen e bajo, es ácil de usa y pe mi e
a iedad de colo es y ma e iales. El man enimien o ambién suele se bajo. El acabado p esen a al a
po osidad y po an o no asegu a un esul ado es anco.
Figu a 10 – Imp esión FDM
▪ Imp eso as 3D SLA: es as imp eso as son las más an iguas del me cado. Tienen un uncionamien o
más complejo. Se compone de un anque con una base anspa en e y una supe icie an iadhe en e donde
se ie e la esina. La pla a o ma de imp esión baja hacía el anque de esina, donde po el o o lado, un
láse es di igido hacia la lámina anspa en e del anque donde se encuen a el líquido, en ese momen o
se cu a una capa de esina. El pla o con la capa cu ada asciende pa a deja que luya la esina limpia po
debajo epi indose el p oceso has a e mina la imp esión. Tienen una esolución de 50 mic as y cuen a
con una g an a iedad de esinas lexibles, biocompa ibles, anspa en es. Una ez la imp esión es á
inalizada, se necesi a de un pos -p ocesado donde se la a la pieza y se cu a de nue o en seco. Las
esinas suelen ene un olo ue e y con iene u iliza las en espacios en ilados. Exis e una a ian e que
es la MSLA (Masked S e eoli hog aphy), que u iliza una ma iz de LED como uen e de luz a a és de
una pan alla LCD.
Figu a 11 – Imp esión SLA

11
Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
▪ Imp eso as 3D esina DLP: sigue un uncionamien o simila al SLA. La di e encia es, que en ez de se
un láse el que incide sob e la esina, lo hace un p oyec o p oduciendo que oda la capa se cu e al
mismo iempo. La luz se e leja en un disposi i o de mic o espejos digi ales Es o ha p oducido que las
imp eso as de esina bajen en cos e. Aunque es meno en calidad que las SLA, es e ipo de ecnología
de imp esión ob iene unos esul ados de buena calidad y con un g an acabado. Al se una pan alla
compues a po pixeles cuad ados, el esul ado es una capa o mada po ec ángulos. Cuen a con una
g an a iedad de esinas y equie e ambién de una segunda e apa de la ado y cu ado en seco.
Figu a 12 – Imp esión DLP
▪ Imp eso as 3D SLS con usión de pol o: es simila a la SLA. Un láse incide sob e una cuba de pol o
de políme o cu ando la capa. Es capaz de imp imi piezas de geome ía compleja y su calidad y acabado
son al os. Es a ecnología se es á ab iendo camino a una come cialización de usua io, aunque de
momen o suelen usa se en labo a o ios y emp esas debido a su al o cos e.
Figu a 13 – Imp esión SLS
▪ Imp eso as 3D SLM imp esión de me al: es a ecnología o ece la posibilidad de pode ealiza piezas
en me al. Su uncionamien o es pa ecido a las an e io es. En el anque se deposi a el pol o me álico y
un láse se enca ga de i adia en la supe icie has a cu a la capa, una ez inalizado, se deposi a una
capa de pol o me álico pa a i e a el p oceso con el in de comple a la imp esión. Los me ales que
suelen u iliza es as imp eso as son algunos como el aluminio, el ace o, la pla a o el i anio, en e o os.
Fundamen os Teó icos
12
▪ Fusión po haz de elec ones (EBM): u iliza un haz de al a ene gía pa a induci la usión de en e las
pa ículas de pol o me álico, solidi icando el ma e ial. O ecen una elocidad de cons ucción supe io ,
pe o unos de alles bajos debido a que el g oso de la capa es mayo . Es as piezas se ab ican en acio y
el p oceso solo se pude aplica a ma e iales conduc o es.
Figu a 14 – Imp esión EBM
▪ Fusión po cho o múl iple (MJF): du an e el p oceso, la imp eso a deposi a una capa de ma e ial en
pol o sob e la supe icie de imp esión. Pos e io men e, un cabezal de inyección de in a eco e el pol o
y deposi a sob e él un agen e de usión en las zonas a imp imi y un agen e de de alle en las que no.
Luego se calien a median e in a ojos y la zona del agen e de usión se solidi ica. Es e p oceso elimina
la necesidad de c ea sopo es pa a el modelo ya que cada capa in e io del pol o si e como sopo e.
Su cos e es ele ado y suelen gene a piezas ágiles, pe o de buen acabado y una gama de colo es y
ma e iales al os.
Exis en o os ipos como D op on Demand (DoD), inyección de aglu inan e (BJ) o inyección de ma e ial (MJ)
que son de i adas en uncionamien o de las desc i as an e io men e. Como se in uye, el campo de la imp esión
3D es á en aumen o y cada ez es á eniendo más ele ancia hoy día, g acias sob e odo a su acabado y calidad,
el bajo cos e y la acilidad de ab icación en se ie, e olucionando el me cado y a o eciendo el p o o ipado
ápido en emp esas, pe mi iendo aumen a el po encial del sec o en el que se encuen e.
En es e p oyec o, la ecnología usada es la de imp esión 3D de esina MSLA. Es una ecnología menos cos osa,
debido al p ecio de las pan allas LCD y, po an o, la mayo ía de las imp eso as 3D del me cado des inadas al
usua io suelen usa es a ecnología.
Tan impo an e es sabe qué ecnología y modelo de imp eso a se usa como el ipo de ma e ial que emplea. Po
es e mo i o, en el siguien e apa ado se habla á de las esinas adecuadas a es a écnica de ab icación adi i a, así
como de sus ca ac e ís icas y p opiedades.
2.1.4 Tipos de esinas SLA
El SLA [8] es la ecnología que usa ma e ial o osensible compues o po una mezcla de monóme os que se
endu ecen cuando se expone a luz ul a iole a. Cuando el haz ul a iole a incide sob e la esina en una capa
especi ica, es a se solidi ica. Exis en di e en es esinas que disc epan en e ellas en sus p opiedades ísicas y
químicas, como el colo , la anspa encia, la du eza o su lexibilidad. Po ello, es impo an e elegi con cuidado
qué ipo de esina se a a usa y lee de enidamen e cada una de las p opiedades que adjun a el ab ican e.
Una clasi icación gene al de las esinas se puede da po su composición o po sus p opiedades ísicas. A
con inuación, se enume a án las clases de esinas más usadas y una lis a de las p opiedades más impo an es:
13
Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
▪ Resinas es ánda (Basic): son las esinas más comunes y e sá iles u ilizadas en la imp esión 3D. Es as
esinas pueden es a o muladas a base de di e en es políme os como ac ílicos, epoxi y poliu e ano. No
suelen o ece unas p opiedades ísicas muy exigen es y po an o son las más sencillas de u iliza y
con igu a en la imp esión 3D.
▪ Resinas a base de plan as (Plan -based): es as esinas u ilizan ma e iales biodeg adables y sos enibles,
como almidón de maíz, acei e de soja u o os de i ados de plan as. Son espe uosas con el medio
ambien e y su olo desp endido es meno cuando se cu a. También se encuen an en ecnologías de
imp esión FDM. Necesi a de una con igu ación de pa áme os más igu oso debido a las p opiedades
del ma e ial.
▪ Resinas den ales: son especí icamen e diseñadas pa a su uso en aplicaciones den ales, po an o, deben
cumpli con unos es ánda es de segu idad y biocompa ibilidad igu osos.
Además, den o de cada uno de los ipos de esinas, exis en di e en es ca ac e ís icas ísicas pa a elegi el ma e ial
adecuado pa a la aplicación. De es e modo, los más impo an es son:
▪ Du eza: las esinas pueden ene di e en es g ados de du eza, que se pueden medi usando la escala
Sho e o la escala Rockwell. Pueden a ia desde esinas muy sua es y lexibles has a esinas ígidas.
También, algunas esinas son más esis en es a los impac os que o as y son adecuadas pa a aplicaciones
donde se espe an ca gas de choque.
▪ Resis encia al calo : es impo an e sabe si la esina en uso puede sopo a al as empe a u as sin
deg ada se, sob e odo pa a aplicaciones donde la empe a u a ambien e sea al a. Algunas esinas son
e moes ables y pueden sopo a empe a u as ele adas, mien as que o as son más sensibles al calo .
▪ Resis encia química: capacidad de una esina a esis i la in e acción con p oduc os químicos.
▪ Colo : se encuen an di e en es colo es pa a las esinas. Es a ca ac e ís ica se iene en cuen a
especialmen e an es de u iliza la, ya que a ían los pa áme os de la imp eso a con cada colo , de modo
que sea necesa io modi ica los iempos de exposición an o de las capas iniciales como las del es o.
Se pueden encon a ambién esinas anspa en es o anslucidas que necesi a especial a ención a la
ho a de con igu a la imp eso a, ya que suele necesi a unos iempos de exposición di e en es al es o
de colo es es ánda es.
▪ Conduc i idad eléc ica: algunas esinas pueden se conduc o as eléc icas. Es a p opiedad es ele an e
pa a aplicaciones eléc icas o elec ónicas.
Es as son algunas de las p opiedades ísicas de las esinas u ilizadas hoy día en la imp esión 3D. La elección
de la esina adecuada depende á de las p opiedades que exija la aplicación especí ica. Sin emba go, cada
ez son más los ab ican es que a an de mejo a las p opiedades de las esinas, haciendo hincapié sob e
odo en la educción de los iempos de exposición y en la composición de las mismas, dejando de lado o as
p opiedades como la igidez o lexibilidad.
Figu a 15 – Resina o osensible
Du an e es e p oyec o, se ha hecho uso de es ipos de esinas di e en es, es o ha pe mi ido comp oba las
di e encias en e cada una de ellas. Se ha usado un ipo de esina den al de colo ámba , o a anspa en e plan -
based y la úl ima que es con la que se ab ica el p o o ipo inal es anspa en e y de ipo básico. Más adelan e se
de alla án los esul ados con cada una y sus con igu aciones.
Fundamen os Teó icos
14
2.2 Elec ónica
Ya que la aplicación lle a consigo la implemen ación de un ci cui o de de ección del paso del luido a a és de
los mic ocanales, es necesa io habla de la elec ónica.
La elec ónica o ma pa e de la mayo ía de los mic osis emas y ha desencadenado una e olución digi al
ans e sal en odos los aspec os de nues as idas. En es e abajo se diseña, desa olla y ab ica una PCB sob e
la que se imp imi á el disposi i o mic o luídico. El obje i o es, pode se capaz de de ec a el lujo de la bu buja
gene ada den o de la ca idad. Pa a ello, se con a á con la ayuda de un mic ocon olado y componen es de
o ogene ación y o ode ección, así como elemen os pasi os auxilia es.
El uso de la elec ónica y la óp ica en un mic osis ema des aca con impo ancia a la ho a de ealiza ci cui os
mic o luídicos. Es os sis emas combinan la capacidad de p ocesamien o elec ónico con la manipulación de la
luz pa a comple a un mic ocaudalíme o. Es o se log a a a és de la in eg ación de senso es óp icos que,
consiguen de ec a el mo imien o de las bu bujas y apo a la in o mación del compo amien o den o del
mic ocanal
Figu a 16 – a) PCB, b) Fo o ansis o SMD
Un o odiodo o o o ansis o [9] es un componen e elec ónico que depende de la exposición a la luz pa a
unciona . Cuando la luz incide sob e la unión, luye una co ien e in e samen e p opo cional. Se u ilizan mucho
pa a de ec a impulsos luminosos y con e i los en señales eléc icas analógicas o digi ales. O ece una g an
ganancia, bajo cos e y e sa ilidad. Son sensibles a la luz, incluido la luz sola , po lo que, en unción de la
aplicación, se end á que conside a el uso de il os o elemen os opacos que dejen pasa poca luz sola . Muchas
eces, es os mismos componen es suelen ae un il o sola pa a una longi ud de onda especí ica.
Figu a 17 – C oquis del mic osis ema inal in eg ado
La idea es usa la enología de mon aje en supe icie SMT pa a odos los componen es ya que su amaño es
meno y así se a o ece a encon a una dis ancia meno pa a la de ección del paso de la bu buja y el a co c eado
po el LED y el o o ansis o . Se usa á un A duino pa a el p ocesamien o de la señal gene ada po el
o o ansis o .
15
Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
2.3 Óp ica
Debido al sis ema que se quie e desa olla , es indiscu ible pensa que, además se lle a a cabo den o de o o
campo de es udio como es la óp ica. El obje o del uso de es a disciplina no es u iliza los ecu sos y es udios que
hay en elación con la luz, poniéndose en p ác icas di e en es ipos de len es y analizando el esul ado den o de
la ca idad mic o luídica de esina. Pa a ello, se han u ilizado cálculos básicos de geome ía pa a encon a y
ab ica un ci cui o de esina con di e en es óp icas o len es y así, de es e modo ob ene qué len e pod ía a o ece
que los senso es u ilizados consigan un mejo endimien o de abajo.
La óp ica es la ama de la ísica que se enca ga del es udio del compo amien o y las p opiedades de la luz,
incluidas sus in e acciones con la ma e ia, así como la cons ucción de ins umen os que se si en de ella o
la de ec an. La óp ica gene almen e desc ibe el compo amien o de la luz isible, de la adiación ul a iole a y
de la adiación in a oja [10].
La mayo ía de los enómenos óp icos pueden explica se u ilizando la desc ipción elec odinámica clásica de la
luz. Sin emba go, la óp ica p ác ica gene almen e u iliza modelos simpli icados. El más común de es os modelos,
la óp ica geomé ica, a a la luz como una colección de ayos que iajan en línea ec a y se des ían cuando
a a iesan o se e lejan en las supe icies. La óp ica ísica es un modelo de la luz más comple o, que
incluye e ec os ondula o ios como la di acción y la in e e encia, que no se pueden abo da median e la óp ica
geomé ica [10].
Figu a 18 – P isma de dispe sión de la luz
2.3.1 Óp ica geomé ica
La óp ica geomé ica usa una ap oximación del compo amien o de la luz; se p opaga en línea ec a dependien e
del medio a una elocidad de 3𝑥108𝑚/𝑠. Es o pe mi e acili a el cálculo de p opagación de la luz y
esumiéndolos en ayos abso bidos, e lejados o des iados siguiendo las leyes de la mecánica. Es os
undamen os se án los que se u ilicen pa a mejo a el diseño del ci cui o mic o luídico, como se ha comen ado
an e io men e, a a és del uso de di e en es óp icas sob e las que el haz de luz del diodo emiso a a iese y
consiga p o oca un e ec o de concen ación mayo en la ca idad del canal y pos e io men e en el ecep o ,
aumen ando la capacidad de de ección del ci cui o.
El enómeno más sencillo es el de la e lexión. Idealmen e, el ángulo que o man el ayo inciden e y el e lejado
con la no mal a la supe icie de sepa ación es el mismo. Dependiendo de las i egula es del medio puede ocu i
una e lexión especula , cuando las i egula idades en el medio son pequeñas, y di usa cuando las i egula idades
en el medio son del o den de magni ud compa able a la longi ud de onda inciden e [11].

Fundamen os Teó icos
16
Figu a 19 – Tipos de e lexión de la luz
O o enómeno que ocu e es el de e acción, que p oduce un cambio en la di ección de los ayos emi idos as
pasa de un medio anspa en e a o o ambién anspa en e en el que la luz se p opaga con dis in a elocidad.
De acue do con es os concep os, la ley de e lexión nos indica que el ángulo inciden e es el mismo que el
e lejado (2) y la ley de e acción añade que el ayo inciden e, el e ac ado y la no mal a la supe icie en el
pun o de incidencia es án en el mismo plano. Además, la Ley de Snell de la e acción dice que el índice de
e acción “n” de un medio es á elacionado con la elocidad de la luz en el acio “c” y la elocidad de ese
medio “ ” (3).
𝜃𝑖= 𝜃𝑟
𝑛= 𝑐
𝑣
Finalmen e, el índice de e acción de la luz que elaciona el ángulo de incidencia con el e ac ado es el de la
ecuación (4), donde 𝜃𝑖 es el ángulo de incidencia, es el ángulo e ac ado y 𝑛1, 𝑛2 los índices de e acción
del medio de incidencia y e ac ado.
𝑠𝑖𝑛(𝜃𝑖)
𝑠𝑖𝑛(𝑟) = 𝑛2
𝑛1
Figu a 20 – Ejemplo e lexión y e acción
(2)
(3)
(4)
17
Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
2.3.2 Len es
Las len es [12] se usan pa a en oca o dispe sa un haz de luz po medio de la e acción. Suelen es a cons uidas
po un medio anspa en e limi ado po dos supe icies siendo cu o al menos uno de ellos. Las len es más
comunes es án basadas en los dis in os g ados de e acción de la luz al incidi en ella. Se encuen an di e en es
ipos y según la o ma que adop en pueden clasi ica se en con e gen es o di e gen es.
Len es con e gen es:
▪ Bicon exas: o mada po dos supe icies con exas
▪ Planocon exas: o mada po una supe icie con exa y o a plana
▪ Cónca o-con exas (menisco posi i o): o mada po una supe icie con exa y o a lige amen e cónca a
Len es di e gen es:
▪ Bicónca as: o mada po dos supe icies cónca as
▪ Planocónca as: o mada po una supe icie cónca a y un plano
▪ Con exo-cónca a (menisco nega i o): o mada po una supe icie cónca a y una lige amen e con exa
Figu a 21 – Tipos de len es
En es e caso, la esina inal que se usa á es de colo anspa en e y con ella se quie e elabo a di e en es len es
haciendo uso de la imp eso a 3D. La acilidad que iene añadi una len e en el ci cui o de esina es en ajosa ya
que puede apo a una capacidad de colima los ayos del haz de luz del diodo hacia el o ode ec o . Es
impo an e conoce cuales son los cálculos pa a ajus a de mane a adecuada an o la posición de la len e, como
la de los senso es, emiso y ecep o .
A a és de la ecuación de len es (5), se puede halla la dis ancia ocal de una len e, que es el pun o donde se
unen la mayo ía de los ayos del haz de luz. En es e caso, se halla la posición donde debe es a si uado el senso
ecep o . Es a ecuación se usa á pa a dis ancias muy pequeñas, ya que hablamos de que la ca idad es a ía po
debajo de 1mm de ancho y la dis ancia en e el emiso y el ecep o es del o den de los 12mm.
1
𝑓=(𝑛−1)[1
𝑅1−1
𝑅2+(𝑛−1)𝑑
𝑛𝑅1𝑅2]
Figu a 22 – Cálculo del pun o ocal
(5)
Fundamen os Teó icos
18
De la ecuación an e io se sabe que,
es la dis ancia ocal de la len e,
n
el índice de e acción de la esina, 𝑅1
el adio de cu a u a de la supe icie más ce cana al haz de luz, 𝑅2 el adio de cu a u a de la supe icie más
alejada al haz de luz y
d
el g oso de la len e.
En el siguien e capí ulo se de alla án los pasos seguidos pa a esol e es a ecuación en conni encia con los
demás da os que se u ilizan en es e abajo, en unción de la capacidad pa a ob ene mayo esolución con la
esina y las ca ac e ís icas de los componen es elec ónicos del ci cui o de de ección
19
3 DISEÑO DEL MICROSISTEMA
n es e apa ado, se expond án los pasos a segui pa a comple a un ci cui o mic o luídico con elec ónica.
De es e modo, hay que de ini el mé odo pa a consegui la o mación de la bu buja en la unión T, indicando
esul ados y mejo es opciones pa a log a que sean de un amaño su icien e pa a pode se medi a a és del
ci cui o de de ección que incluye es e mic osis ema.
3.1 Conside aciones de diseño mic o luídico
El p incipio de la ecnología de imp esión es e oli og a ica sigue un p oceso de o opolime ización que con ie e
la esina líquida en obje os sólidos, median e el cu ado capa a capa del líquido. Es a écnica de cu ado se basa
en ene una uen e de luz ul a iole a con olada en el ondo de la base donde se deposi a á la esina o osensible
que a cu ando (endu eciendo) las zonas de inidas p e iamen e median e so wa e. La en aja de usa es e
mé odo es la de consegui un esul ado p eciso y, además, es capaz de p oduci piezas con geome ías in e nas
y supe icies lisas complejas.
O a ca ac e ís ica des acable de es a ecnología es la g an a iedad de ma e iales disponibles de esinas, con
di e en es p opiedades mecánicas, colo es y ca ac e ís icas pa a c ea piezas con di e en es a ibu os, lo que
con ie e es e mé odo en una solución e sá il pa a aplicaciones de cualquie campo.
Una ez se iene el modelo CAD, el siguien e paso es u iliza un so wa e slice que di ide el modelo 3D en
capas ex emadamen e delgadas, dependiendo de la esolución de cada imp eso a pueden se de has a 50
mic óme os, quedando ep esen ado como un conjun o de da os en 2D. Una ez se haya imp eso la pieza, se
debe la a pa a elimina cualquie esina no solidi icada. Al usa una esina anspa en e, as el la ado, pie de
anspa encia y se opaca, sin emba go, como se e á más adelan e exis en o mas de anspa en a la esina.
Es e ipo de ecnologías ambién encuen a cie as limi aciones o des en ajas como pueden se el cos e inicial
de la imp eso a, la oxicidad de las esinas, po lo que se hace necesa io abaja con medidas de segu idad
adicional du an e el uso de ellas como guan es y masca illas, y un amaño de imp esión limi ado en compa ación
con o as ecnologías de imp esión.
3.2 Diseño del ci cui o mic o luídico
El obje i o p incipal del diseño es consegui c ea un ci cui o capaz de elabo a , a a és de dos luidos
inmiscibles, go as. Pa a ello es necesa io ene en cuen a las p opiedades de los luidos que se usan en es e
p oyec o, así como aplica los mé odos y cálculos de los luidos pa a da con una solución adecuada.
El p incipal desa ío que se encuen a es el de consegui ab ica el ci cui o en esina median e la imp esión 3D
sob e la PCB que lle a á el ci cui o de de ección, ya que ha eque ido de muchas p uebas pa a encon a la mejo
con igu ación de los pa áme os adecuados en la imp eso a con el in de ob ene un esul ado ap o.
En es e caso el ci cui o p opues o es el de una unión en sección T donde con e ge án dos luidos, uno con inuo
o po ado y o o discon inuo o dispe so. La dis inción de es os luidos como po ado o dispe so iene dada po
E
Diseño del Mic osis ema
26
Conside ando el cálculo de la p ime a supe icie de la len e, se sabe que iene un adio de R1= , co espondien e
a la supe icie con exa, y o o R2 = ∞, co espondien e a la supe icie ec a pos e io . Sabiendo que = 5.8mm
y n =1.5, se ob iene que de la ecuacion (5):
1
𝑓=(𝑛−1)[1
𝑅1−1
𝑅2+(𝑛−1)𝑑
𝑛𝑅1𝑅2]→ 1
5.8=(1.5−1)[1
𝑟−1
∞+(1.5−1)𝑑
∞]→ 1
5.8=(0.5)1
𝑅1
𝑅1=2.9𝑚𝑚
Y conside ando ideal la supe icie ec a, el adio de la o a supe icie con exa se á igual pe o de signo nega i o.
Finalmen e, el adio de las len es son R1 = 2.9mm y R2 = -2.9mm.
3.5 Mic osis ema
Ya que el p opósi o inal es consegui ab ica un mic osis ema compues o po dos ci cui os, el de esina y el
elec ónico, el eco ido pa a alcanza lo ha de i ado en a ios mé odos o o mas de uni ica ambos ci cui os
pa a con o ma un p o o ipo cohe en e.
La p ime a pa e co esponde con el desa ollo de la PCB. An es de odo, una ez gene ado el esquema ico y
posicionado de los componen es, se ha ab icado la placa pe o no se han mon ado los componen es. De es a
o ma, es más sencilla la a ea de pega la PCB sob e el pla o de la imp eso a 3D y ambién el ci cui o de esina.
El mayo incon enien e de es e mé odo es el de pode ajus a co ec amen e la posición de la len e en e los pads
del diodo y el o o ansis o , ya que de no se así se pe de ía ango de medición del ci cui o y baja ía las
p es aciones del mic osis ema. En la Figu a 32 se emula el concep o mencionado, donde po un lado se iene la
a je a y po el o o la esina.
Figu a 32 – Simulación de la in eg ación
O o mé odo que se ha p obado es el de diseña di ec amen e en esina la másca a del ci cui o elec ónico, es
deci , las pis as, ías y pads de los componen es, y además inclui el ci cui o mic o luídico. Así, se gene an odas
las pa es necesa ias que cons i uyen el p o o ipo y se consigue mejo a la localización de la len e jun o con los
senso es ya que se ha cen ado en el modelo CAD. Igualmen e, se u iliza una placa de cob e y se pega a la
pla a o ma de imp esión. Como se mues a en la Figu a 33, la esina se deposi a ía simulando las conexiones
eléc icas del ci cui o y al pasa po el ácido, las zonas de cob e donde no se hay esina cu ada deben
desp ende se con o mando las conexiones eléc icas de los componen es.

27
Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
Figu a 33 – Másca a de esina pa a el ci cui o elec ónico
Ambos mé odos se han abajado en el labo a o io y como se e á en el siguien e apa ado, ha gene ado un
pequeño deba e en e qué modo de ob ención del mic osis ema es el más adecuado. Finalmen e se a oja án una
se ie de pun os que disc e iza án el mé odo más adecuado pa a es a aplicación.
Figu a 34 – Resul ado inal de in eg ación
29
4 RESULTADOS EXPERIMENTALES
e de alla a con inuación el abajo p ác ico ealizado en es e p oyec o, explicando las modi icaciones
su idas du an e el ascu so del desa ollo y analizando la solución ob enida p incipalmen e con la imp eso a
3D de esina, y pos e io men e con la uncionalidad conjun a del mic osis ema.
Aunque hoy día, la manu ac u ación adi i a, p o o ipado ápido o más conocido como imp esión 3D, haya
i umpido con ue za en la sociedad ac ual, se sigue iendo como una he amien a usada den o del ámbi o de
la in es igación y de emp esas. Bien es cie o que, el ipo más conocido es el de la imp esión 3D de ilamen o o
hilo, que se in odujo con ue za en un ambien e más come cial a ni el usua io g acias a su bajo cos e. En cuan o
a las imp eso as de esinas, g acias a la ecnología, se es án ol iendo cada ez más asequibles, igualmen e, es e
ipo de ma e iales y, en su conjun o, el mé odo que sigue la imp esión de esina consigue p oduci esul ados de
al a calidad con de alles inos y supe icies sua es, y con una elocidad de imp esión al a.
Exis en di e en es ab ican es de imp eso as 3D como pueden se Elegoo, Anycubic o Fo mlabs. Además, suelen
acompaña la esina p opia de la ma ca, en e las que des acan las de Anycubic, Sunlu y Fo mlabs. Como suele
ocu i con los p oduc os come ciales más ípicos y usados en el día a día, cada modelo de imp eso a lle a
consigo unas ca ac e ís icas especí icas, como la esolución, el á ea de cons ucción y la compa ibilidad de
ma e iales. También, cada ab ican e de esina ecomienda una con igu ación adecuada de los pa áme os de la
imp eso a pa a ob ene un esul ado ú il.
En es e p oyec o, se ha usado el modelo de imp eso a 3D Pho on Mono X2 de Anycubic con una esolución de
50 mic óme os y una supe icie de imp esión de has a 9.1 pulgadas. O ece una al a esolución y p ecisión, lo
que b inda un ni el de de alle ele ado en su acabado.
Figu a 35 – Modelo imp eso a Anycubic Pho on Mono X2
S
Resul ados Expe imen ales
30
Aunque es impo an e ene un modelo capaz de imp imi con una esolución y calidad al a, es aún más
impo an e como se ha mencionado an es, el ipo de esina que se use. Es deci , ca ece de impo ancia ene una
imp eso a de muy al as p es aciones si luego se usa una esina inap opiada. Po es e mo i o, se e opo uno
in oduci un apa ado en el que se mencione la con igu ación de la imp eso a pa a di e en es ipos de esinas,
así como indica la conclusión ob enida con cada una de ellas.
4.1 Ensayos con la imp eso a 3D y esinas
El uso de la imp eso a 3D no es i ial. Es necesa io p es a especial a ención a la in o mación apo ada an o
po el ab ican e de la imp eso a como de la esina. Además de ene en cuen a una se ie de pasos y
con igu aciones ap opiadas pa a pe mi i un buen acabado de las piezas. Po es e mo i o, nace es e apa ado
donde se compa an los esul ados de las esinas y además los ajus es lle ados a cabo con el so wa e u ilizado
pa a gene a el a chi o imp imible.
4.1.1 Con igu ación del so wa e de la imp eso a
Una ez se iene el diseño de la pieza en el so wa e CAD, es impo an e gua da o impo a el a chi o a la
ex ensión .s l ya que suele se el ipo de a chi o que los so wa e slice in e p e a. También, hay que ene en
cuen a qué slice se usa pa a gene a el a chi o en el o ma o pa a la imp eso a 3D. El ab ican e Anycubic
cuen a con una e sión p opia que ha sido la u ilizada AnycubicPho onWo kshop. Sin emba go, exis en o os
so wa es como Lychee o Chi ubox que ambién son compa ibles y o ecen más opciones de pa áme os
con igu ables. El so wa e AnycubicPho onWo kshop se puede desca ga g a is en la página o icial del
ab ican e.
La in e az del so wa e co esponde con la Figu a 36. En p ime plano, en el medio, se encuen a la pla a o ma
de cons ucción del modelo de imp eso a que es á con igu ado. El es o de las en anas son accesos de
con igu ación del p opio so wa e, a la izquie da del posicionado de la pieza sob e el pla o y a la de echa las
ca ac e ís icas y el gene ado de capas de la pieza.
Figu a 36 – In e az so wa e AnycubicPho onWo kshop
An es de nada, se debe selecciona el modelo de imp eso a usada. Haciendo clic en “Se ings” se ab e una
en ana (Figu a 37) donde la p ime a pes aña mues a un amplio abanico de modelos de imp eso as de
Anycubic. Pa a es e caso, se selecciona el modelo Anycubic Pho on Mono X2. Después, se hace clic en Sa e.
En es a misma en ana, hay dos pes añas más que se deben ene en cuen a pa a e mina de con igu a la
31
Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
aplicación, la del ipo de esina y los pa áme os de imp esión.
Figu a 37 – Selección modelo imp eso a
Como se obse a en la Figu a 38 hay esal adas es en anas a modi ica . En la pes aña “Resin” hay que
selecciona el ipo de esina que se usa, el es o de los pa áme os no es necesa io cambia . La siguien e pes aña,
es la más impo an e y en la que hay que ene especial cuidado con los alo es que se seleccionan.
P incipalmen e las p opiedades más impo an es a modi ica son las que se encuen an en los ecuad os en ojo,
de iniéndose así cada uno de ellos como:
▪ No mal Exposu e Time(s): es la can idad de iempo que es á expues o a la uen e de luz ul a iole a
cada capa du an e la imp esión, sin inclui las capas iniciales.
▪ Bo om Exposu e Time(s): es la can idad de iempo en que las p ime as capas es a án expues as a la
uen e de luz. Es e pa áme o es de los más impo an e, ya que depende de ello que la pieza quede ijada
a la pla a o ma de imp esión y no se suel e. Suele ecomenda se que sea unas 8-12 eces mayo que el
iempo no mal de capas.
▪ O ime: Es el iempo en el que la uen e de luz deja á de emi i en e cada capa. Aunque suele se un
pa áme o que no se modi ica, hay aplicaciones en las que se ecomienda cambia el alo .
▪ Bo om laye s: es el núme o de capas in e io es necesa ias pa a que la pieza quede ijada bien a la
pla a o ma de imp esión. Suele necesi a se de 3 a 5 capas iniciales.
▪ Laye hickness: es la esolución máxima po capa. Mien as más pequeña sea, mayo se á el iempo
o al de imp esión.
Pa a la mayo ía de es os pa áme os, cada ab ican e de esina suele ecomenda un ango de alo es. Es os
angos suelen se amplios y no iene po qué adecua se al esul ado espe ado, depende á de la complejidad de la
pieza que se quie a imp imi . Puede se ine i able gene a una se ie de piezas an es de encon a los pa áme os
adecuados.
En o a en ana, se ubican los pa áme os de la pla a o ma de imp esión. Es os suelen eni po de ec o y no es
necesa io en la mayo ía de las ocasiones modi ica los, a menos que sea un equisi o explíci o del ab ican e de
esinas o una aplicación conc e a que lo necesi e:
▪ Z li dis ance: es la dis ancia que se ele a la cama cada ez que e mina una capa
▪ Z li speed: es la elocidad a la que la pla a o ma se mue e en e capas.

Resul ados Expe imen ales
32
▪ Z e ac speeed: es la elocidad a la que la pla a o ma e ocede cada ez que acaba una capa.
Una ez se hayan seleccionado odos los pa áme os hace clic en “Sa e”.
Figu a 38 – Con igu ación pa áme os de imp esión
Con igu ado el so wa e, hay que impo a el modelo con ex ensión .s l. Debe apa ece sob e la pla a o ma de
cons ucción. Como se e en la Figu a 39 el modelo es á in e ido espec o a la di ección de imp esión. Una ez
e minado de con igu a , pulsando el bo ón “Slice” se gene a á el iche o que suele ene de ex ensión el nomb e
del modelo que se usa, en es e caso .pmx2.
Figu a 39 – P e isualización de la pieza a imp imi
33
Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
4.1.2 Elabo ación de piezas de esina
La p incipal des en aja de usa una imp esión con esina SLA, es que no hay una con igu ación ans e sal pa a
un amplio abanico de es as, es deci , cada ipo de esina equie e unos pa áme os especí icos y, además, el colo
ambién in luye d ás icamen e en el esul ado inal. Al exis i di e en es modelos con pan allas de emisión de
luz de ipos monoc omá ica o a colo , el colo de la esina se con ie e en un ac o impo an e a conside a de
ca a a ob ene una pieza de buena calidad.
Resina de colo Ámba y ipo den al UNIZ
Aunque inalmen e la esina usada es anspa an e, es a esina ue la p ime a u ilizada como oma de con ac o
con la imp eso a 3D. La esina usada es de la ma ca UNIZ y es de ipo den al. El hecho de habe abajado con
es a esina ha sido po la disponibilidad de uso den o del en o no de abajo.
Figu a 40 – Resina ámba Den al ma ca UniZ
Anycubic apo a un es de calib ación especí ico pa a cada modelo de imp eso a 3D. Es e a chi o no se debe
modi ica y es de g an u ilidad po que mues a qué iempos de exposición son los adecuados en unción del ipo
de pieza que se quie e imp imi . El a chi o se llama RERF [13] y es á incluida en la memo ia USB. El es iene
un diseño de pieza compleja que con iene di e en es o mas como aguje os, ángulos, le as en las que se gene an
ocho imp esiones de una misma i ada. Cada pieza iene un iempo de exposición di e en e. La Figu a 41 iene
asignado un núme o del 1 al 8 el iempo de exposición de la capa no mal que es á con igu ado. Con es a
in o mación se puede conclui qué esul ado es el que se desea en unción del ipo de pieza diseñado.
Figu a 41 – R.E.R.F es de calib ación
Ve iendo la esina amba en el ecipien e de la imp eso a y usando es e a chi o, en la Figu a 42 se e una
compa a i a en e dos piezas. Dependiendo del ipo de es uc u a o de alle que iene la pieza, la cu ación a ec a
de di e en e o ma. Pa a es a aplicación, lo in e esan e es pode gene a una ca idad ec angula acia den o de
una pieza, obse ando el esul ado de en e odas las piezas, el mejo ue la co espondien e al iempo 5, es deci ,
Resul ados Expe imen ales
34
2.5 segundos.
Figu a 42 – Resul ados del es de calib ación
Además, de an es se sabe que el iempo de exposición de las capas iniciales debe se de en e 8 y 12 eces mayo
que el de las capas no males, así que pa a el p ime modelo se han u ilizado los siguien es pa áme os:
Tiempo exposición capas iniciales
25s
Tiempo exposición capas no males
2.5s
Tiempo apagado (O ime)
0.5s
Núme o de capas iniciales
5
Resolución
0.05mm
Dis ancia de ele ación eje Z
8mm
Velocidad de ele ación eje Z
2mm/s
Velocidad de e acción eje Z
3mm/s
Figu a 43 – Pa áme os de imp esión
La Figu a 44 co esponde con una p ime a e sión del modelo de ci cui o mic o luídico. La cons ucción de la
pieza ue exi osa y se pudo p oba el ci cui o mic o luídico, con una je inguilla se hizo pasa agua llegando a
odos sus pue os. En es e pun o de pa ida, se ediseñó el modelo educiendo la sección de los canales,
man eniendo siemp e la al u a uni o me en ambos. La p ime a i e ación, se diseñó con una sección in e io de
1mm2 en ambos canales. A medida que se conseguía hace lui líquido en la pieza, se edujo el amaño de la
sección i e ando has a llega a que el ancho mínimo ab icable es de 500µm con una al u a de 400µm.
Figu a 44 – Pieza ab icada en esina ámba
W1 = W2 = 500µm
H = 400µm
35
Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
Una ez conseguido y comp obado que se puede ab ica un ci cui o de esina cu ada con ca idades in e nas
mic omé icas, sin u iliza sopo es, se cambió a esina de colo anspa en e.
Resina de colo anspa en e y ipo plan -based SUNLU
Inicialmen e se usa la misma con igu ación y las mismas dimensiones, pe o como se e á y como se espe aba
las ca ac e ís icas de es e ipo de esina necesi a de un nue o ajus e gene al de los pa áme os.
La esina usada es de la ma ca Sunlu. Po azones ob ias, la idea de la aplicación es pode de ec a el luido a
a és de las ca idades, así que, se comp ó una esina de colo anspa en e. El mo i o de que se escogie a de
ipo plan -based ha sido p incipalmen e po su bajo olo du an e el cu ado y esidual en la habi ación y la
disponibilidad de comp a.
Figu a 45 – Resina anspa en e Plan -based ma ca Sunlu
Al igual que con la esina an e io , el p ime paso pa a comp oba qué pa áme os son los adecuados, ue el de
lanza el es de calib ación RERF. An es de nada, se hizo una búsqueda sob e qué pa áme os e an los
ecomendados pa a es e ipo de esinas y en la mayo ía de los o os se indicaba que el iempo de exposición
adecuado debía se mayo pa a las esinas anspa en es o anslucidas, aconsejando un alo en o no a los 40
segundos de capas iniciales. Además, ojeando la ecomendación del ab ican e pa a pan allas monoc omá icas,
que es es e caso, cuyo ango de alo es es á en e 2 y 4 segundos pa a las capas no males y en e 10 y 60
segundos pa a las capas iniciales, los pa áme os seleccionados se man u ie on igual que pa a la esina an e io .
Solo el ipo de esina de la pes aña “Resin” ha sido modi icado, pa a cambia el ipo a plan -based (Figu a 38).
Las piezas con la esina an e io ue on áciles de despega con una espá ula de plás ico sin o ece mucha
esis encia y en ocasiones solo bas aba le an a una pa e pa a que la pieza se desp endie a comple amen e. Es o
e a espe able, ya que como se ha comen ado an e io men e, una ez imp esa, se necesi a un pos cu ado de la
pieza en seco pa a apo a le igidez y du eza. Sin emba go, en es a ocasión, una ez inalizado y an es de
despega de la pla a o ma de imp esión, el esul ado en elación con la calidad del colo y el acabado de la pieza
se eía al o, no obs an e, el p oceso de despegue de las piezas se o nó edioso. Las piezas es aban c is alizadas
y o ecían una g an esis encia de con ac o en e su supe icie y la pla a o ma de imp esión, es o impedía que se
desp endiese con acilidad, necesi ando de una espá ula me álica pa a despega las, ya que usa la de plás ico e a
inú il. Al inal, se pudie on sol a causándoles despe ec os. Las piezas de calib ación acaba on des ozadas,
como se e en la Figu a 46.
Figu a 46 – Resul ado calib ación esina anspa en e
Resul ados Expe imen ales
42
VOu = 1.3559V
Figu a 58 – Len e bicónca a
VOu = 538mV
Figu a 59 – Len e bicon exa
Las cap u as adjun as en las imágenes an e io es mues an el alo de la ensión de salida del o o ansis o al
incidi sob e cada len e la luz del diodo. Compa ando la Figu a 55 y la Figu a 59, se comp ueba que la len e
bicon exa ayuda a colima los ayos de luz emi idas po el diodo, bajando la ensión de salida, signi icando que
el senso es á ecibiendo más luz que sin len e, educiendo el e ec o de e lexión y e acción y el ángulo de
emisión del LED.
De es a o ma se con i ma que lo is o en la simulación iene sen ido y p ecisamen e, el diseño inal del ci cui o
mic o luídico añadi á una len e bicon exa. La len e es de ipo cilínd ica, ya que, al in en a hace una len e
es é ica, debido a la o ma en que se ab ica y el amaño educido no se conseguía un esul ado de len e es é ica.
4.3 In eg ación. Ci cui o elec ónico y ci cui o mic o luídico
Finalmen e, llega la ase de comple a el p o o ipo inal, es deci , uni el ci cui o mic o luídico y el elec ónico.
Como en el apa ado 3.5 se mencionó dos écnicas di e en es de ealiza el p oceso de unión en e ambos
ci cui os, se e án los dos mé odos de in eg ación esol iendo en una compa a i a de las en ajas y des en ajas
de cada uno.
4.3.1 Imp esión sob e PCB
El p incipal e o de ene dos ci cui os di e en es, que po mo i os de aplicación necesi an es a embebido es el
de cuad a la posición del ci cui o mic o luídico con el de la PCB en la posición adecuada. Pa a ello se ha enido
en cuen a la dimensión de la PCB y la posición ela i a sob e el pla o de imp esión.

43
Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
El p ime paso, y aunque pueda esul a e iden e, es comp oba que las dimensiones del pla o que mues a el
so wa e coinciden con el de las ca ac e ís icas de la imp eso a. Pa a ello, se ha diseñado en Ca ia un ec ángulo
con las dimensiones del pla o que da el ab ican e, 196x122mm. Al subi es e a chi o, se e si el so wa e iene
en cuen a algún bo de que no sea supe icie imp imible. Como se e en la Figu a 60 el amaño coincide
exac amen e. Es o ayuda á a posicione la PCB y el ci cui o de esina en el pla o.
Figu a 60 – Comp obación dimensiones pla o de imp esión
T as es a comp obación, se lle a a cabo con ene el ci cui o mic o luídico en un ma co que coincida con las
dimensiones de la PCB. Es o ayuda a pode encon a el cen o de nues o ci cui o, es deci , si que emos que la
pieza de esina coincida en una posición conc e a, podemos ajus a la g acias a la dimensión de la PCB y así
con igu a el slice de la o ma adecuada. De es e modo, se ob iene una e e encia de los limi es de la PCB y
ambién de los lími es del pla o.
Se p obó a coloca en una esquina del pla o la pieza, dejando 1cm po cada lado como se e en la Figu a 61.
Aunque inalmen e se decidió coloca la en el cen o del pla o, ya que al calib a la al u a del eje Z con la PCB
pegada en la pla a o ma de imp esión e a más segu o ajus a el eje. De la o a o ma, se puede a iesga a que el
pla o es é inclinado sob e la esquina donde se coloca la PCB pudiendo pe judica el p oceso de imp esión.
Resul ados Expe imen ales
44
Figu a 61 – Posición de la pieza
De acue do con el a ículo 3D P in ed PCB Mic o luidics [14] el mé odo más e ec i o pa a pode adhe i la
PCB a la pla a o ma de cons ucción de la imp eso a es usa cin a de doble ca a. En es e caso, se ha usado cin a
de doble ca a de 50mm de anchu a.
Figu a 62 – Cin a doble ca a 50mm ancho
An es de pega la PCB, hay que asegu a se de que la pla a o ma de imp esión es é comple amen e lib e de esina,
pa a e i a posibles desp endimien os de la pieza du an e la imp esión, u ilizando isop opanol o alcohol mayo
de 95º sob e el pla o y sob e la ca a de la PCB que i á ijada a la cin a de doble ca a. Una ez se hayan secado
ambas supe icies, se debe co a un ozo de cin a mayo que la supe icie de la PCB, es o ayuda á a que cues e
más desp ende se del pla o.
En es a ocasión, p ime o se ha pegado la cin a al pla o de cons ucción, de es e modo se asegu a que no hay
es os de bu bujas o i egula idades en e los ma e iales. Hay que ga an iza que quede bien ijada odo el ozo
de cin a co ado. Pos e io men e, se coloca la a je a y se pega po la ca a lib e, ap e ando con ue za la a je a
con a la cin a pa a que se pegue co ec amen e. An es de comenza la imp esión, se debe espe a al menos unos
minu os a que el pegamen o consiga uni se bien a ambas supe icies ya que de no se así, pod ía il a se la esina
en e las i egula idades y e mina despegando la pieza du an e la imp esión. Una ez pegada la PCB, se debe
calib a el eje Z.
45
Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
Figu a 63 – Fijación al pla o de imp esión
Finalmen e, se ob iene un esul ado como el de la Figu a 64 donde se e que la esina se ha cu ado sob e la PCB
co ec amen e. T as despega la del pla o, se limpia la pieza conjun a con isop opanol pa a elimina la esina no
cu ada. Cuando haya secado, se sueldan los componen es en las huellas de la PCB co espondien es.
Figu a 64 – Imp esión de esina sob e PCB
Las imágenes an e io es son el esul ado de imp imi sob e la PCB el ci cui o mic o luídico de esina. P obada
que se puede consegui un buen esul ado en cuan o a la ijación de ambos ci cui os as el cu ado, se p ocede a
diseña el ci cui o elec ónico en esina.
4.3.2 Imp esión de ci cui o mic o luídico y elec ónico a la ez sob e cob e
Dados los incon enien es pa a pode si ua co ec amen e el ci cui o de esina en el espacio ese ado pa a la
pa e de sensado, se io con enien e p oba a hace una másca a en nega i o del ci cui o elec ónico en CAD,
de es e modo, pode uni lo al diseño mic o luídico de esina y hace la imp esión di ec amen e sob e la placa de
cob e.
Tal y como se mues a en el apa ado 3.5, la másca a de esina emula las pis as y pads de cob e que se deben
man ene pa a pode solda sob e ella los componen es. Así, en la Figu a 65, la zona g is co esponde con odo
lo que se imp ime sob e el cob e. Al igual que en la o a écnica, se usa cin a de doble ca a pa a pega el cob e
al pla o de imp esión. La dimensión del cob e debe se algo mayo que el ci cui o que se imp ime, así se asegu a
que oda la másca a se imp ime co ec amen e den o de la a je a.
Resul ados Expe imen ales
46
(a)
(b)
Figu a 65 – Ci cui o elec ónico y de esina
Una ez imp eso, se debe limpia muy bien el exceden e de esina en el cob e. De no se así, al pasa po el
ácido, las zonas que iene es os de esina a da án más en elimina el cob e y puede lle a a que las conexiones
no se hagan co ec amen e llegando a p oduci se uniones no espe adas en e las pis as. Una ez e elada, es
in e esan e e i a las islas de esina que se ha imp eso emulando los pads de los componen es y pis as.
En la igu a de abajo, se en los esul ados u ilizando es a écnica. En es a ocasión, ap o echando que se enía
una placa de doble ca a, se hicie on dos modelos di e en es:
▪ (a) Dejando la ca a de a iba pa a los senso es y la de abajo pa a los componen es pasi os
▪ (b) Usando solo la ca a de a iba pa a odos los componen es y solo la de abajo pa a uni alimen aciones
Figu a 66 – Resul ado de imp esión. Elec ónica y esina
47
Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
4.3.3 Ven ajas e incon enien es
Haciendo una alo ación sob e cada uno de los mé odos u ilizados pa a consegui el mic osis ema, se enume an
una se ie de pun os que hacen decan a un mé odo en e a o o.
▪ Imp esión sob e PCB:
o El acabado del ci cui o elec ónico es mejo .
o Meno iempo pa a depu a la pa e de de ección.
o P oceso edioso pa a si ua adecuadamen e la len e en e los senso es.
o Se puede comp a la PCB a ab ican es p o esionales.
▪ Imp esión conjun a:
o Mejo ajus e de la len e en e los senso es.
o El ácido puede pe judica la esina y obs ui las ca idades.
o Se deben limpia adecuadamen e las zonas a elimina po el ácido, po iesgo a un mal acabado.
o Hay que usa una placa de cob e y mé odo adicional pa a e ela la PCB.
De ini i amen e, y eniendo en cuen a que pa a es a aplicación en el que el núme o de elemen os, u ilizados y
necesa ios, y la complejidad son bajas, se decan a po u iliza el segundo mé odo ya que el in e és p incipal es
ene un buen elemen o de de ección pudiendo cen a con mayo p ecisión la len e ab icada.
4.4 Resul ado inal. Lec u a de go as
El mé odo inal elegido es el de la másca a del ci cui o elec ónico y el ci cui o mic o luídico jun os, y además
con odos los componen es sob e la misma capa, dejando la capa in e io pa a conexiones de alimen ación.
Figu a 67 – P o o ipo de mic ocaudalime o
Al igual que en las an e io es, se ecomienda ajus a con po encióme os la pola ización co ec a de los
componen es ac i os pa a man ene un alo medio de salida po debajo de los 2V. Pa a mejo a el
p ocedimien o de p uebas, se ha enido en cuen a el diseña un encapsulado ealizado en 3D, usando una
imp eso a de ilamen o PLA, pa a educi al máximo la incidencia de luz ambien e en el o o ansis o y mejo a
la sensibilidad del ci cui o de de ección.

Resul ados Expe imen ales
48
Figu a 68 – Ci cui o den o del encapsulado
El obje i o p incipal de la aplicación es el de pode con a go as, es deci , la ab icación de un
mic ocaudalíme o. La sección en o ma de T iene dos pue os de en adas, po los que se inyec a á como luido
dispe so agua y luido con inuo acei e. Como se comen ó en el apa ado 2.1.1, la ecuación que ige cual es la
longi ud de la go a depende del ancho del canal con inuo y la elación en e los caudales de en ada.
𝐿
𝑊=1+𝛼· 𝑄𝑖𝑛
𝑄𝑜𝑢𝑡
Reco dando que, L es la longi ud de la go a inmiscible, W es el ancho del canal, 𝑄𝑖𝑛
𝑄𝑜𝑢𝑡 es el a io de caudal del
luido dispe so espec o al luido con inuo y 𝛼 una cons an e de o den uno, cuyo alo depende de la geome ía
de la unión T.
El alo de 𝛼 como se indica en la Figu a 69 depende de la sección gene ada en la unión del ci cui o
mic o luidico, en unción del ancho de la go a en o mación y la longi ud.
𝜶=𝒅
𝒘
Figu a 69 – Valo de 𝛼
En una p ime a ase, el ci cui o se ha p obado alimen ándolo con una uen e de ensión a 5V y pa a lee la señal
se ha u ilizado un osciloscopio. Haciendo pasa el líquido po el ci cui o de esina, se consigue e a iaciones
de ensión del o o ansis o .
(1)
(6)
49
Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
Figu a 70 – Con igu ación de la p ueba
Tal y como se e en la Figu a 71, el mic osis ema es capaz de de ec a el paso de las go as, c eando un pe il del
cual se puede ob ene in o mación como el amaño de es as.
Figu a 71 – Gene ación de go as y espues a en el osciloscopio
Jugando con los caudales, se consigue c ea di e en es amaños de go as en la ca idad. En la Figu a 71 se ha
usado unos lujos co espondien es con 30µL/min pa a el luido dispe so (agua con in a e de) y 80µL/min pa a
el acei e.
Resul ados Expe imen ales
50
Figu a 72 – Gene ación de go as a di e en es a ios de caudales
Ya que el amaño de la go a depende en g an medida de los caudales, cuando son dimensiones pequeñas, el
ci cui o mic o luídico ealizado iene en ambos canales un ancho y una al u a idén ica, de 800µm. El amaño de
la go a se espe a g ande y acili a al ci cui o de de ección e la a iación.
Si se es ima que d iene un alo simila al ancho del caudal p incipal, el alo de 𝛼 se supone igual a 1. De aquí
se acili a más el cálculo de la longi ud de la go a. Po ejemplo, los caudales usados pa a gene a las go as de la
Figu a 72 son Qin = 30µL/min y Qou = 50 µL/min. Teniendo en cuen a el es o de los da os, se ob iene que:
𝐿
𝑊=1+𝛼· 𝑄𝑖𝑛
𝑄𝑜𝑢𝑡 → 𝐿
𝑊=1+1∗30
40→𝐿=1400µm
Sabiendo que, la pa e plana de la len e ale 5.2mm, se puede ap oxima que el amaño de la go a es mayo de
1mm. En es e cálculo se es án conside ando que las dimensiones de las ca idades in e io es son las de diseño, y
el alo de 𝛼 uni a io, pe o puede ocu i que du an e el p oceso de cu ado no se haya conseguido alcanza las
dimensiones de la sección a la pe ección y 𝛼 no sea uni a io.
Una ez comp obado que se ob ienen los pe iles de las go as que se gene an en el ci cui o, se ealiza la p ueba
u ilizando el A duino. Además, haciendo uso de un sc ip sencillo en Py hon (Anexo A: Código), se puede
gene a un a chi o .cs con el que pode analiza de enidamen e la in o mación ob enida. De es a o ma, en la
imagen siguien e, se ob ienen los da os de un es ealizado.
(7)
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Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
Figu a 73 – Da os se ial de A duino
El iempo de mues eo es de 25ms, si de la imagen an e io , desde que de ec a la go a has a que pasa, hay
ap oximadamen e 45 mues as, el iempo o al de paso de go a es de 1125ms ap oximadamen e, pa a los
caudales de Qin = 50µL/min y Qou = 5µL/min.
De lo is o an e io men e, el p oceso de o mación de la go a en la unión T se puede desc ibi como al jun a
dos luidos inmiscibles en la in e az de la unión del canal de en ada y del canal p incipal, o de salida, el lujo
discon inuo pene a en la del p incipal y la go a empieza a c ece . El g adien e de p esión del lujo en el cuello
ompe y gene a esa go a aguas abajo.
P obando con una se ie de lujos, en ambos luidos, se consigue gene a amaños uni o mes de go as. El amaño
depende p opo cionalmen e de los caudales, como se ex ae de la ecuación an e io , así que, cambiando el lujo
de la ase dispe sa (en es e caso Qwa e ) y el de la ase con inua (en es e caso Qoil) se ob iene el esul ado de la
Figu a 74. En ella, se mues an una se ie de pun os de di e en es alo es de caudal, dispe so y con inuo, con el
in e és de e la p opo cionalidad implíci a del amaño de las go as en unción del a io de lujo.
Figu a 74 – Comp obación ecuación de gene ación de go as
Además, se añade una g á ica que ep esen a el análisis a iomé ico de los lujos dispe so y con inuo pa a la
geome ía de e e encia (unión en T) en di e en es condiciones. Po ejemplo, si se analiza el pun o
co espondien e a Qoil = 0.0833 µL/s de la Figu a 75, se indica que el cocien e de caudal de en ada y salida es
10 unidades y el amaño de go a en unción del ancho del canal (L/W) es de 11. Es o quie e deci , que pa a es e
a io de caudales, el amaño de la go a se á de 11 eces el ancho del canal, en es e caso 8.8mm
Conclusión y Mejo as Fu u as
58
los luidos, sin emba go, du an e el uso del mismo la conexión se deg ada has a el pun o de ompe se la sección
in e io del pue o como se indica en la Figu a 85, es o lle a a que se p oduzcan ugas du an e las p uebas
pudiendo pe judica la gene ación de las go as.
Figu a 85 – Falla en el ci cui o de esina
En cuan o al ci cui o de de ección, se espe aba que la go a gene ase un pe il cuad ado en la señal del
o o ansis o , no obs an e, la cu a e a más edondeada. Es o se debe al e ec o que p oduce la len e en el ci cui o
de esina, es deci , la geome ía gene a un compo amien o del haz de luz di e en e y du an e el paso de la go a
la abso ción sigue el con o no de la len e de o mando así la señal en una simila a una senoide.
O o pun o in e esan e es el de ene en cuen a el acabado de la pieza. Pa a es a aplicación, si el obje i o es pode
dis ingui go as den o de la pieza de esina, es a debe de se lo su icien emen e anspa en e como pa a deja
pasa la luz. No malmen e cuando se e mina de imp imi la pieza y se limpia, con isop opanol o alcohol, es a
iende a queda anslucida y no anspa en e. Como se e en la Figu a 86, en la imagen de la izquie da es á el
esul ado de la pieza as el limpiado y la de echa es una pieza que ha ecibido un a amien o pos e io a la
limpieza.
Figu a 86 – Pieza an es y después de aplica esina c uda sob e supe icie
Siguiendo ecomendaciones de un ab ican e como es Fo mLabs, aunque exis en di e en es mé odos, pa a
consegui mejo a la anspa encia de la pieza bas a con adminis a unas pinceladas de la p opia esina c uda,
sob e las supe icies que se desea un acabado anspa en e y as seca du an e unos minu os la pieza mejo a en
cla idad.

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Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
5.2 Mejo as u u as
El p oyec o es á pensado pa a p oba la u ilidad de la écnica de imp esión 3D en esina con el obje i o de
consegui p o o ipos de mic osis emas en ocados p incipalmen e al desa ollo y ap endizaje académico. Se
ob iene así un p o o ipo económico y uncional.
Es e abajo ab e camino a la implemen ación de la écnica de ab icación adi i a como es la imp esión 3D en
esina o osensible pa a el desa ollo de u u as aplicaciones básicas y de bajo cos e, además de pa a aplicaciones
de análisis más p o undos de las ca ac e ís icas de un luido a escalas de muy bajo olumen.
En ocando el desa ollo u u o den o de es e p o o ipo se pueden ealiza una se ie de mejo as:
- Añadi un ci cui o pa a ampli ica la señal gene ada po el ci cui o de de ección y mejo a la lec u a de
los da os.
- Mejo a el p oceso de gene ación de ci cui o mic o luídico consiguiendo educi la sección del caudal
in e no. Pa a ello es necesa io p oba nue os iempos de exposición de la esina y ealiza un comple o
seguimien o de los esul ados ob enidos con una misma esina e in en ando epe i los ensayos en unas
condiciones ambien ales cons an es. Aunque es posible educi el amaño de las ca idades in e nas del
ci cui o de esina, apa ecen en con a nue os pa áme os como la agilidad o de o mación de la pieza.
En cualquie caso, lo más impo an e es ene en cuen a cual es el ipo de pieza que se a a imp imi
analizando los pequeños de alles.Implemen a una len e pa abólica pa a concen a más los ayos del
LED den o de la ca idad.
- Añadi po encióme os en la PCB pa a la egulación de la ensión de pola ización de los componen es,
consiguiendo un mejo ajus e en el caso del uso de o os componen es o en o o en o no con di e en es
condiciones de luz ambien e.
- Mejo a el diseño del pue o pa a hace lo más obus o y du ade o, e i ando así que la unión de la en ada
y la mangue a se pueda cizalla y ompe .
61
REFERENCIAS
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injec ions. A ículo. Uni e sidad de Pu due.
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imp eso as-3d- ecnologia-de-imp esion-3d/
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h ps://www.elp ocus.com/pho o ansis o -basics-ci cui -diag am-ad an ages-applica ions/
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Óp ica. Wikipedia. h ps://www.elp ocus.com/pho o ansis o -basics-ci cui -diag am-ad an ages-
applica ions/
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Re lexión y e acción de la luz. FISICALAB. h ps://www. isicalab.com/apa ado/ e lexion- e accion-
luz
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Len e. Wikipedia. h ps://es.wikipedia.o g/wiki/Len e
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Imp esión de p ueba de imp eso a 3D: Buscado de angos de exposición de esina Anycubic.
ANYCUBIC. h ps://www.anycubic.es/blogs/guias-de-imp esion-3d/3d-p in e - es -p in -anycubic-
esin-exposu e- ange- inde
[14]
S e amn Gassman e al. 3D P in ed PCB Mic o luidics, A ículo, 2022.
63
ANEXO A: CÓDIGO
- IDE A duino
1. unsigned long imeSys em = 0;
2.
3. in Pin_Fo o ansis o = A0;
4.
5. in Vcc = 2560; //[mV] Tensión alimen ación
6. in S s = 1023; //[mV] Mues as a duino
7.
8. loa Vou ;
9. in Vse ial;
10.
11. oid se up() {
12. // pu you se up code he e, o un once:
13. Se ial.begin(9600);
14. imeSys em = millis();
15. Se ial.p in ("Tiempo es [ms]"); Se ial.p in (";");
16. Se ial.p in ("Tensión [mV]"); Se ial.p in ("; n");
17. }
18.
19. oid loop() {
20. // pu you main code he e, o un epea edly:
21. ime ();
22. ge Da a();
23. analogRe e ence(DEFAULT);
24. loa senso Value = analogRead(Pin_Fo o ansis o );
25. Vou = (senso Value*Vcc)/S s;
26. Vse ial = Vou ;
27. }
28.
29. oid ime (){
30. imeSys em = millis();
31. }
32.
33.
34. oid ge Da a(){
35. Se ial.p in ( imeSys em); Se ial.p in (";");
36. Se ial.p in (Vou ); Se ial.p in ("; n");
37. }
38. a chi o.w i e(cad)
- Py hon.
1. ## TFM MIERA
2. ## Code: Se ial da a
3.
4. impo se ial
5. impo ime
6. impo cs

Anexo A: Código
64
7. impo collec ions
8. impo ma plo lib.pyplo as pl
9. impo ma plo lib.anima ion as anima ion
10. impo numpy as np
11.
12. num_sample = 0
13.
14. de ge Se ialDa a(sel , Samples, se ialA duino, lines, lin
eValueTex , lineLabel, cs W i e ):
15. global num_sample
16. alue = loa (se ialA duino. eadline().s ip())
17. da a.append( alue)
18. p in ( alue)
19. lines.se _da a( ange(Samples), da a)
20. lineValueTex .se _ ex (lineLabel + '
= ' + s ( ound( alue, 2)))
21. num_sample += 1
22. # Gua da da o en el a chi o CSV
23. cs W i e .w i e ow([num_sample, alue])
24.
25. # Con igu a el obje o Se ial pa a la comunicación con
A duino
26. pue o_se ial = 'COM3' # Reemplaza 'COMX' con el pue o
adecuado
27. baud_ a e = 9600
28.
29. y:
30. se ialA duino = se ial.Se ial(pue o_se ial, baud_ a e
)
31. excep se ial.Se ialExcep ion:
32. p in ( "E o al ab i el pue o se ial
{pue o_se ial}. Asegú a e de que el pue o es co ec o.")
33. exi ()
34.
35. # Inicializa las lis as pa a almacena los da os
36. alo es = []
37. Samples = 50
38. da a = collec ions.deque([0] * Samples, maxlen = Samples)
39. sampleTime = 40
40.
41. # Limi e de ejes g á ica
42. xmin = 0
43. xmax = Samples
44. ymin = 2000
45. ymax = 4000
46.
47. # Con igu ación del a chi o CSV
48. a chi o = 'D ople Qin_15_Q2_30_.cs '
49. cs File = open(a chi o, 'w', newline='')
50. cs W i e = cs .w i e (cs File, delimi e =';')
51. cs W i e .w i e ow(['Nume o de Mues a', 'Valo ']) #
Encabezado del CSV
52.
53. ig = pl . igu e( igsize=(13, 6))
54. ax = pl .axes(xlim=(xmin, xmax), ylim=(ymin, ymax))
55. pl . i le("PRUEBA")
56. ax.se _xlabel("Samples")
57. ax.se _ylabel("")
58.
59. lineLabel = 'Tension'
65
Fab icación de Ci cui os Mic o luídicos sob e Sus a o PCB empleando Imp eso a 3D SLA
60. lines = ax.plo ([], [], label=lineLabel)[0]
61. lineValueTex = ax. ex (0.85, 0.95, "", ans o m=ax. ans
Axes)
62.
63. anim = anima ion.FuncAnima ion( ig, ge Se ialDa a, a gs=(
Samples, se ialA duino, lines, lineValueTex , lineLabel, cs W i
e ), in e al=sampleTime)
64. pl .show()
65.
66. # Cie a el a chi o CSV y el pue o se ial al inaliza
67. cs File.close()
68. se ialA duino.close()
69.
67
ANEXO B: FABRICACIÓN DE LA PCB
En ambos mé odos, la PCB se ha ab icado u ilizando una plancha de cob e e imp imiendo sob e ella el ci cui o.
En el p ime mé odo, se usa una lámina de papel pega ina especial pa a PCBs que iene imp eso el ci cui o
in e ido y aplicando calo con una plancha du an e unos minu os. Pos e io men e, se sume ge en agua ía pa a
mejo a el despegue del papel. De es a o ma se end ía la másca a que el ácido debe a aca .
Figu a 87 – Másca a del ci cui o de de ección
El segundo mé odo, u iliza el ci cui o de esina como se ha comen ado en apa ados an e io es.
Una ez se iene ambos, el a aque químico es el mismo pa a ambos. En es a ocasión se ha usado una mezcla
50/50% de agua oxigenada de 110 olúmenes y agua ue e pa a e osiona el cob e has a consegui dibuja sob e
ella el ci cui o.
Figu a 88 – Fab icación PCB