Desarrollo de un material didáctico orientado a las tecnologías de fabricación aditiva

ESCUELA: Escuela de Ingenie ías Indus iales y Ci iles TITULACIÓN: G ado en Ingenie ía en Diseño Indus ial y Desa ollo de P oduc os T abajo de Fin de G ado DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA AUTOR: Alejand o Gu ié ez Ba cenilla TUTOR: Ped o Manuel He nández Cas ellano CURSO ACADÉMICO: 2015-2016 Desa ollo' de' un' ma e ial' didác ico' o ien ado' a' las' ecnologías'de' ab icación'adi i a.' Índice Capí ulo 1 In oducción .................................................................................. 7! 1.1 In oducción .................................................................................................... 9! 1.2 Obje o del p oyec o .......................................................................................... 9! 1.3 Pe iciona io ....................................................................................................10! 1.4 Jus i icación y alcance ...................................................................................10! 1.5 Con enido del p oyec o ...................................................................................11! 1.6 Resumen ........................................................................................................12! 1.7 Abs ac ..........................................................................................................17! Capí ulo 2 An eceden es ...............................................................................23! 2.1 Ma e ial didác ico ...........................................................................................25! 2.2 In oducción a la Fab icación Adi i a ..............................................................26! 2.3 P ocesos de ab icación .................................................................................26! 2.4 His o ia y adopción de la Fab icación Adi i a ..................................................28! Re e encias ..........................................................................................................32! Capí ulo 3 Es udio de la Fab icación Adi i a ..................................................33! 3.1 E olución del é mino .....................................................................................35! 3.2 Es anda ización de la FA .................................................................................36! 3.2.1 In oducción .......................................................................................................36! 3.2.2 Esquema de es anda ización ...........................................................................37! 3.2.3 Bene icios de la es anda ización pa a la FA ...................................................38! 3.3 El p oceso de Fab icación Adi i a ...................................................................39! 3.3.1 CAD ....................................................................................................................40! 3.3.2 Con e sión a .STL .............................................................................................41! 3.3.3 Slice ..................................................................................................................42! 3.3.4 Fab icación ........................................................................................................43! 3.3.5 Pos -P ocesado .................................................................................................44! 3.3.6 Aplicación ..........................................................................................................44! 3.4 Clasi icación de p ocesos .............................................................................. 45! 3.5 Ven ajas y Des en ajas de FA ........................................................................ 47! 3.5.1 Ven ajas .............................................................................................................47! 3.5.2 Des en ajas .......................................................................................................50! Re e encias ......................................................................................................... 53! Capí ulo 4 Análisis en p o undidad de las 7 ca ego ías de FA ........................55! 4.1 Fo opolime ización en anque (VAT Pho opolyme isa ion) ..............................57! 4.2 Cho o de ma e ial (Ma e ial Je ing) ..............................................................64! 4.3 Ex usión de ma e ial (Ma e ial Ex usion) ...................................................... 70! 4.4 Fusión de lecho de pol o (Powde Bed Fusion) ............................................... 75! 4.5 Cho o de aglu inan e (Binde Je ing) ........................................................... 80! 4.6 Laminación de hojas (Shee Lamina ion) ........................................................ 85! 4.7 Deposición de ene gía di igida (Di ec ed Ene gy Deposi ion) .......................... 90! Re e encias ......................................................................................................... 95! Capí ulo 5 Impac o, Es ado y Fu u o de la FA .................................................99! 5.1 Indus ia .........................................................................................................99! 5.2 Consumido ..................................................................................................105 ! 5.3 P o esionales ...............................................................................................105! Re e encias ........................................................................................................109! Capí ulo 6 Selección de ecnología en el desa ollo de un p oduc o .............111! 6.1 Conside aciones pa a u iliza FA ...................................................................113! 6.1.1 Conside aciones de diseño ............................................................................113! 6.1.2 Conside aciones del ma e ial .........................................................................115! 6.1.3 Conside aciones de sos enibilidad ................................................................116! 6.1.4 Conside aciones de negocio ..........................................................................117! 6.2 Diag ama de lujo pa a u iliza FA .................................................................118! Re e encias ........................................................................................................123! Capí ulo 7 Elabo ación del ma e ial didác ico ..............................................125! 7.1 Elemen os del documen o .............................................................................128! 7.2 Sopo e de P esen ación ...............................................................................130! 7.3 Con enido .....................................................................................................138! Re e encias ........................................................................................................146! Capí ulo 8 Conclusión ..................................................................................147! 8.1 Conclusión ....................................................................................................149! Anexos ........................................................................................................151! CAPÍTULO 1 In oducción Capí ulo 1 In oducción 1.1 In oducción El o igen de es e abajo se encuen a enma cado en el desa ollo de un p oyec o de inno ación educa i a y eno ación me odológica pa a el diseño y ab icación de ecu sos didác icos del G upo de Inno ación Educa i a en Ingenie ía de Fab icación (GIEIF). El obje i o p incipal es que es os ma e iales pudie an se usados p incipalmen e en las di e en es asigna u as del á ea de conocimien o de Ingenie ía de los P ocesos de Fab icación, o en algunas o as complemen a ias pa a consegui mejo a la coo dinación ho izon al y ans e sal en los nue os í ulos de g ado. Bajo es a línea de abajo, se plan ea la elabo ación un ma e ial didác ico o ien ado a las ecnologías de ab icación adi i a. La ab icación adi i a, comúnmen e conocida como “imp esión 3D” ha sido es udiada y desa ollada du an e más de 30 años. Al con a io que la ab icación sus ac i a adicional es e p oceso se enca ga de gene a geome ías median e la adición de ma e ial capa a capa. Debido a los adelan os conseguidos en los úl imos años, es as ecnologías es án en auge an o en el sec o emp esa ial como a ni el de consumido . Sin emba go exis en una g an a iedad de p ocesos y aplicaciones pa a los mismos, así como di e sas limi aciones espec o a las ecnologías adicionales. Es po es o, que se conside a de i al impo ancia in oduci dichas ecnologías en el p oceso de o mación de los es udian es de la escuela de Ingenie ías Indus iales y Ci iles de la Uni e sidad de Las Palmas de G an Cana ia. 1.2 Obje o del p oyec o Bajo la p emisa de in oduci la ab icación adi i a en el p oceso o ma i o de los es udian es de ingenie ía de la ULPGC, la inalidad de es e T abajo de Fin de G ado es: •Es udia los o ígenes y el es ado de es as ecnologías. •Analiza el p oceso de u ilización de es as ecnologías •Es udia en p o undidad y analiza las di e en es ecnologías de ab icación adi i a •Analiza el impac o y u u o de es as ecnologías. 9 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA • Analiza y es uc u a un p oceso de selección de la ecnología más adecuada en unción de los eque imien os de la pieza en cada ase de diseño. Pa a así, desa olla y p oduci un ma e ial didác ico in e ac i o, que si a pa a la docencia, an o pa a impa i las clases como pa a el pos e io es udio au ónomo po pa e de los es udian es. 1.3 Pe iciona io Es e abajo de in de í ulo, TFT, es solici ado po la EIIC de la ULPGC como equisi o imp escindible pa a inaliza la i ulación de G ado en Ingenie ía en Diseño Indus ial y Desa ollo de p oduc os. Tal y como se e leja en el capí ulo II del <<Reglamen o pa a la Realización y E aluación de T abajos de Fin de Tí ulo>> de la EIIC de la ULPGC, se!conside a como T abajo Fin de Tí ulo, a los e ec os del p esen e Reglamen o y de con o midad con los Es a u os de la ULPGC, la asigna u a que consis e en el desa ollo de un abajo ela i o a las compe encias p opias de la i ulación, ealizado de o ma au ónoma e indi idualizada po un es udian e uni e si a io, bajo la o ien ación de un u o académico que ac ua á como dinamizado y acili ado del p oceso de ap endizaje.! El obje i o es elabo a un abajo en el que el es udian e uni e si a io desa olle las compe encias y los conocimien os adqui idos, eó icos y p ác icos como culminación de sus es udios y como p epa ación pa a el desempeño u u o de ac i idades p o esionales en el ámbi o co espondien e a la i ulación ob enida. 1.4 Jus i icación y alcance Desde el G upo de In es igación de P ocesos de Fab icación, se ha de ec ado una ca encia en el espacio de las ecnologías de ab icación adi i a que cada ez son más impo an es a ni el indus ial. Debido a es o y en colabo ación con el GIEIF se ha decidido que se ía de g an in e és la ealización de un ma e ial didác ico dedicado a es as ecnologías en pa icula . Es os ma e iales didác icos su gen como una medida de implan ación pa a las nue as es a egias y soluciones docen es o ien adas a la adap ación de ma e ias al EEES (Espacio Eu opeo de Educación Supe io ). 10 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 El alcance de es e TFT comienza con la búsqueda de in o mación sob e la Fab icación Adi i a. Pos e io men e se á o ganizada y analizada, jus i icando así el diseño y la in o mación dispues a en el ma e ial didác ico. Toda es a in o mación se á debidamen e sin e izada y ecogida en la p esen e memo ia del p oyec o. 1.5 Con enido del p oyec o Como se iene desc ibiendo a lo la go del documen o el p oyec o cons a p incipalmen e de dos pa es. La elabo ación de ambas es simul ánea ya que en la memo ia se ecoge á oda la in o mación analizada y jus i icada pa a con ecciona la o a pa e del TFG, el Ma e ial Didác ico. A su ez en la memo ia ambién se ecoge á la es uc u a del ma e ial, así como las mecánicas de in e acción con el mismo. Po an o, el TFG cons a á de una memo ia en la que se desc ibe el p oyec o, un esumen - an o en español como en inglés-, un ca el explica i o y el p opio ma e ial didác ico. La memo ia con end á los siguien es apa ados: • Índice • In oducción • An eceden es o Base in oduc o ia a los ma e iales didác icos. o Base in oduc o ia a la ab icación y el desa ollo de la Fab icación Adi i a. • Obje o del abajo  o Es udio de la Fab icación Adi i a. o Análisis en p o undidad de las ecnologías de Fab icación Adi i a. • Solución adop ada  o Análisis Impac o y Fu u o de la Fab icación Adi i a.  o P oceso de selección de ecnología adecuada en unción de la pieza y su uso. o Elabo ación del Ma e ial didác ico. • Conclusiones • Bibliog a ía  • Anexos o Ma e ial Didác ico. 11 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA 1.6 Resumen Es e abajo de in de í ulo, TFT, es solici ado po la EIIC de la ULPGC como equisi o imp escindible pa a inaliza la i ulación de G ado en Ingenie ía en Diseño Indus ial y Desa ollo de p oduc os. El o igen de es e abajo se encuen a enma cado en el desa ollo de un p oyec o de inno ación educa i a y eno ación me odológica pa a el diseño y ab icación de ecu sos didác icos del G upo de Inno ación Educa i a en Ingenie ía de Fab icación (GIEIF). El obje i o p incipal es que es os ma e iales pudie an se usados p incipalmen e en las di e en es asigna u as del á ea de conocimien o de Ingenie ía de los P ocesos de Fab icación, o en algunas o as complemen a ias pa a consegui mejo a la coo dinación ho izon al y ans e sal en los nue os í ulos de g ado. Desde el G upo de In es igación de P ocesos de Fab icación, se ha de ec ado una ca encia en el espacio de las ecnologías de Fab icación Adi i a que cada ez son más impo an es a ni el indus ial. Debido a es o se ha decidido que se ía de g an in e és la ealización de uno de es os ma e iales didác icos dedicado a es as ecnologías en pa icula . Bajo la p emisa de in oduci la ab icación adi i a en el p oceso o ma i o de los es udian es de ingenie ía de la ULPGC, la inalidad de es e T abajo de Fin de G ado es: • Es udia los o ígenes y el es ado de es as ecnologías. • Analiza el p oceso de u ilización de es as ecnologías • Es udia en p o undidad y analiza las di e en es ecnologías de ab icación adi i a • Analiza el impac o y u u o de es as ecnologías. • Analiza y es uc u a un p oceso de selección de la ecnología más adecuada en unción de los eque imien os de la pieza en cada ase de diseño. Pa a así, desa olla y p oduci un ma e ial didác ico in e ac i o, que si a pa a la docencia, an o pa a impa i las clases como pa a el pos e io es udio au ónomo po pa e de los es udian es. El abajo cons a p incipalmen e de dos pa es. La elabo ación de ambas es simul ánea ya que en la memo ia se ecoge oda la in o mación analizada y jus i icada pa a con ecciona la o a pa e del TFG, el Ma e ial Didác ico. A su ez en la memo ia 12 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 machine y and compa ible ma e ials; usages and applica ions. To inish up wi h his sec ion o he p ojec epo , a comp ehensi e compa ison be ween AM and T adi ional Manu ac u ing has been made. The e o e, ad an ages and desad an ages could be poin ed ou and summa ized as he ollowing: Ad an ages Disad an ages -Complex geome y wi hou addi ional cos s -Design F eedom. -Cus omizable objec s. -Ma e ial Op imiza ion -Inno a ion capabili y - “Time o ma ke ” educ ion -Sho se ies p oduc ion made p o i able - 4.0 Indus y igge . -Democ a iza ion o ab ica ion - Low p oduc i i y capaci y - Low manu ac u ing a ios - Pos p ocesses equi emen - Low ab ica ion olume - Ma e ial limi a ions and o ma s limi a ions - S ill imma u e and unde de elopmen echnologies - Lack o solid wo ldwide accep ed S anda iza ion sys em Righ a e s udying he knowledge ha will compound he heo e ical p incipals disposed on he eaching ma e ial, he global impac o AM has been analysed. The pu pose o his analysis is o demons a e he po en ial o AM o he s uden s, so ha i mo i a es hem owa ds hei p o essional u u e. Due o his, i is no jus ocused owa ds he indus ial sec o , whe e he amoun o AM skil ul p o essionals is on inc easing demand. The scope is wide and also aced o he impac hese echnologies a e ha ing on he consume s and he enginee s as indi iduals. Opening a wide new a ie y o business oppo uni ies and inc easing he chances o being a success ul en ep eneu . Ano he ool de eloped and p oduced du ing his p ojec has been he design o a wo k low diag am ha would help s uden s de e mine i hei p ojec s could po en ially be p oduced by AM in a p o i able way. In addi ion, hey would ha e he abili y o quickly compa e and choose he mos sui able p ocess in each phase o he p oduc 19 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA de elopmen . In o de o back up he selec ion p ocess, some o he conside a ions a e also p o ided o he s uden s. These a e design, ma e ial, sus ainabili y and business conside a ions, and hey a e essen ial o e icien ly selec and exploi he needed AM p ocess. Las ly, a e inishing wi h he epo , i is ime o show how he eaching ma e ial has been p oduced. As s a ed be o e, he planning and p oduc ion has been made a he same ime as he epo , along he whole p ojec . The g aphic design guidelines we e p e iously p esen ed by he IMEEG, he e o e he homogenei y ac oss all he eaching ma e ials o he g oup is main ained. This leads in o a be e co po a i e image o bo h he g oup and ULPGC. P e ious o s ablishing he documen s uc u e, as in any o he design p ocess, he e has been a s udy o wha is a eaching ma e ial and wha a e he equi emen s i should ha e. A eaching ma e ial is an elemen ha euni es esou ces o make he lea ning p ocess easie . This is possible because hese esou ces s imula e he analy ic capaci y and make he s uden s hink o e he s udied opics. Wi h he aim o making na iga ion a ound he documen easie and he lea ning p ocess much mo e in ui i e, he selec ed pla o m o c ea ing he eaching ma e ial has been “Ibooks Au ho ”. The p og am p esen s many impo an ea u es. The elec onic documen adap s i s esolu ion and size au oma ically depending on he de ice i is being displayed on. The ac o i being a digi al ile gi es in e ac i e capabili ies ha egula pape di ec ly could no . Pape is only capable o compiling in o ma ion in di e en olumes. On he o he hand, digi al iles gi e he chance o se ing di e en le els o laye s o in o ma ion. In o he ba gain, he g aphic elemen s a e no jus simple and s a ic pho og aphs. This pa icula so wa e, has he abili y o adding widge s – ideos, 3d models, quick es s, e c.- ha inc ease he in e ac i i y. In spi e o o seeming eally complex, he use in e ace is ligh and simple. I uses sma phone apps alike mechanics, making he use capable o na iga ing a ound in an inna e way. In o he wo ds, i in i es he use o ouch and di e in o he documen . So s uden s can na iga e seamlessly h ough he documen selec ing how deeply in o he subjec s hey go. 20 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 In conclusion, i is conside ed ha he p ojec goals ha e been accomplished. In o ma ion has been ca e ully analysed and syn he ized, so as he way i is displayed on he documen . As a esul , a sui able ool o educa ion has been p oduced, a eaching ma e ial ha can be use bo h du ing lec u es and o he au onomous s udy o he s uden s. 21 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA CAPÍTULO 2 An eceden es Capí ulo 2 An eceden es 2.1 Ma e ial didác ico Pa a la elabo ación del ma e ial didác ico se segui án las líneas plan eadas po el GIEIF, man eniendo así la homogeneidad an o en la es uc u a como en las líneas de diseño g á ico. Pa a es ablece es as bases se ha ealizado p e iamen e un análisis bibliog á ico de qué es un ma e ial didác ico y que ca ac e ís icas debe p esen a . Un ma e ial didác ico es un elemen o que eúne ecu sos pa a acili a el ap endizaje del alumno. Es o se consigue debido a que dichos ecu sos es imulan la capacidad analí ica y mo i an la e lexión sob e la emá ica a ada. Pablo&Albe o&Mo ales&Muñoz de ine ma e ial didác ico en su lib o&Elabo ación&de& ma e ial&didác ico&(2012), en los siguien es é minos: “El conjun o de medios ma e iales que in e ienen y acili an el p oceso de enseñanza- ap endizaje. Es os ma e iales pueden se an o ísicos como i uales, asumen como condición, despe a el in e és de los es udian es, adecua se a las ca ac e ís icas ísicas y psíquicas de los mismos, además que acili an la ac i idad docen e al se i de guía; así mismo, ienen la g an i ud de adecua se a cualquie ipo de con enido. La impo ancia del ma e ial didác ico adica en la in luencia que los es ímulos a los ó ganos senso iales eje cen en quien ap ende, es deci , lo pone en con ac o con el obje o de ap endizaje, ya sea de mane a di ec a o dándole la sensación de indi ec a. En o as palab as, se puede deci que son los medios o ecu sos que si en pa a aplica una écnica conc e a en el ámbi o de un mé odo de ap endizaje de e minado, en endiéndose po mé odo de ap endizaje el modo, camino o conjun os de eglas que se u iliza pa a ob ene un cambio en el compo amien o de quien ap ende, y de es a o ma que po encie o mejo e su ni el de compe encia a in de desempeña una unción p oduc i a”. A es a de inición, la podemos complemen a con la de Isabel& Ogalde&Ca eaga,& NUEVAS&TECNOLOGÍAS&Y&EDUCACIÓN&(2008),&en la que se e ie e a los ma e iales didác icos de la siguien e o ma: “...son odos aquellos medios y ecu sos que acili an el p oceso de enseñanza ap endizaje, den o de un con ex o educa i o global y sis emá ico, y es imula la unción de los sen idos pa a accede más ácilmen e a la in o mación, adquisición de 25 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA habilidades y des ezas, y a la o mación de ac i udes y alo es”. Figu a 1. Ca ac e ís icas de un ma e ial didác ico [1] A endiendo a es a de inición y es uc u a se pasa á a ealiza el análisis de la in o mación pa a así adecua la co ec amen e al sopo e digi al, sin de auda ninguno de los obje i os p opios de un ma e ial didác ico. 2.2 In oducción a la Fab icación Adi i a La Fab icación Adi i a, de aho a en adelan e denominada po las siglas FA, es una ecnología de ab icación que pe mi e la ob ención de geome ías complejas median e un p oceso de adición de capas de ma e ial. 2.3 P ocesos de ab icación Con el obje i o de con ex ualiza el concep o de ab icación adi i a, los p ocesos de ab icación pueden compa a se y clasi ica se según el modo en el que p ocesan el ma e ial pa a ob ene la geome ía deseada [3]. Tal y como se mues a en el siguien e g á ico: 26 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 Figu a 2. Esquema P ocesos de ab icación [3] P ocesos de Fab icación Sus ac i os (FS): la geome ía inal se ob iene a pa i de un bloque de ma e ial de dimensiones mayo es, del que se a eliminando ma e ial median e ope aciones de a anque de ma e ial. Den o de es os p ocesos podemos encon a : • Mecanizado • Co e po agua • Co e po láse • E c. P ocesos de Fab icación po De o mación (FD): se in oduce el ma e ial en una ma iz con una ca idad con la o ma que se quie e ob ene . Den o de es os p ocesos podemos encon a : • Moldeo • Fo ja • Te mocon o mado • E c. Tan o la FS como la FD, son conside ados mé odos de ab icación adicionales, debido a que a pesa de habe se mode nizado con con oles po o denado en los úl imos iempos, son ecnologías con o ígenes en la Re olución Indus ial. Fab icación Adi i a: la geome ía se ob iene median e la adición capa a capa del ma e ial. Las p incipales en ajas en e a las o as écnicas de ab icación es la capacidad de p oduci geome ías complejas sin necesidad de u illaje (FD) y sin 27 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA desecha ma e ial (FS). Todos los p ocesos de FA se án desa ollados pos e io men e en el documen o. 2.4 His o ia y adopción de la Fab icación Adi i a El comienzo del desa ollo de la Fab icación Adi i a se emon a a los años ochen a, sin emba go desde el 1860 con la in ención del p ime mé odo de cap u a o omé ica de obje os idimensionales po pa e de F ançois Willème, se empezó a da los p ime os pasos hacia el desa ollo de es as ecnologías. Pos e io men e en 1892 Blan he p opuso un mé odo de p oducción opog á ica po capas. En 1972 Mas uba a de Mi shubisi mo o s p opuso que los o opolíme os (ma e iales plás icos que se endu ecen con la incidencia de la luz) se u iliza an pa a p oduci obje os po capas. A lo la go de es e apa ado se epasa án los p incipales e en os de impo ancia en la his o ia del desa ollo de la FA [4,5]: Década de los ochen a •En 1981 Hideo Kodama publica la p ime a mues a de un sis ema de p o o ipado ápido abajando con o opolíme o. •En 1983 Cha les Hull p esen a la p ime a ecnología pa a c ea obje os sólidos a pa i de un modelo CAD. Es a ecnología se denominó Es e eoli og a ía. •En 1986 Ca l Decka y Joe Meaman desa ollan la ecnología SLS (Selec i e Lase Sin e ing) en la Uni e sidad de Texas. En 1990 se come cializa la p ime a máquina de la que solo se p oduje on cua o po su ele ado cos e. •Ese mismo año, Cha les Hull unda 3D sys ems (una de las más impo an es compañías en el sec o ) pa a pa en a su ecnología en 1987 y come cializa la p ime a máquina en el 1988. •En 1988 Sco C ump in en a la ecnología FDM (Fused Deposi ion Modeling) que es hoy en día la ecnología más ex endida a ni el de consumido . En 1989 unda S a asys. 28 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 Capí ulo 3 Es udio de la Fab icación Adi i a 3.1 E olución del é mino Como se mues a en el pun o 2.3 de es e documen o la e olución de la Fab icación Adi i a ha hecho que haya adqui ido di e sos nomb es a lo la go de su desa ollo. Cuando su gie on, su obje i o e a la elabo ación ápida de p o o ipos, po lo que se denomina on “Rapid P o o yping”. Figu a 4. E olución del é mino has a FA (<<Desa ollo de o mulaciones de e moplás icos con cásca a de almend a pa a p ocesos de sin e izado láse , Asunción Ma ínez, 30 de oc ub e de 2014>>)! A medida que se ue on desa ollando, las ecnologías o ecían más a iedad de ma e iales, mejo es acabados y ole ancias, po lo que aumen a on las p es aciones. Es o dio luga a la ab icación de piezas y p oduc os o almen e uncionales. Po lo que se acuña on é minos como “Rapid Manu ac u ing” ( ab icación ápida) o “Rapid Tooling” cuando se u ilizaban pa a ab ica u illaje y moldes. En la Figu a 4 podemos ap ecia o os nomb es con los que se desgina es e ipo de ecnologías, como E-Manu ac u ing al u iliza se iche os digi ales pa a la ab icación o Imp esión 3D de mane a coloquial. Sin emba go, en 2009 se o ma el comi é cien í ico de la ASTM F42 pa a no maliza la designación de es os p ocesos de ab icación. De es e modo las an e io es designaciones quedan in alidadas, pasando a se inco ec as, a pesa de segui siendo u ilizadas de mane a ecuen e. 35 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Según la ASTM y pos e io men e siendo secundada po la ISO [2] se denomina Addi i e Manu ac u ing (Fab icación Adi i a): “El p oceso de p oducción de obje os median e la adición de ma e ial capa a capa ealizado a pa i de la in o mación de un modelo idimensional.” 3.2 Es anda ización de la FA 3.2.1 In oducción En la ac ualidad nos encon amos en un ma co en el que la Fab icación Adi i a cob a cada ez más impo ancia en nume osos sec o es indus iales e incluso es á accesible al público en gene al. Es o hace que sea necesa ia la c eación de una no ma i a que las egule. Una no ma es un documen o de aplicación olun a ia que con iene especi icaciones écnicas basadas en los esul ados de la expe iencia y del desa ollo ecnológico. Las no mas son el u o del consenso en e odas las pa es in e esadas e in oluc adas en la ac i idad obje o de la misma. Además, deben ap oba se po un O ganismo de No malización econocido. Las no mas ga an izan unos ni eles de calidad y segu idad que pe mi en a cualquie emp esa posiciona se mejo en el me cado y cons i uyen una impo an e uen e de in o mación pa a los p o esionales de cualquie ac i idad económica. Pa a ealiza es a no malización, la Unión Eu opea ha impulsado un p oyec o denominado SASAM (Suppo Ac ion o S anda disa ion in Addi i e Manu ac u ing) pa a desa olla una hoja de u as de las ac i idades a ealiza pa a la es anda ización de la FA. Es e documen o es á abie o a la comunidad pa a que odas los g andes o ganismos y emp esas engan la opo unidad de exp esa su suge encias de ca a a la mejo a. De es a mane a odas las apo aciones pod án se e isadas pa a mejo a o adap a es a hoja de u a. Es a hoja de u a se mues a en la siguien e imagen (Figu a 5), además la úl ima e isión del documen o emi ido po el SASAM [3] se á la e e encia pa a el desa ollo de es e apa ado 3.2.!! 36 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 Figu a 5. Hoja de u a pa a la es anda ización de la FA [3] 3.2.2 Esquema de es anda ización Ac ualmen e exis e una coope ación en e las p incipales en idades de no malización, que des inan han con o mado comi és des inados a es as ecnologías, es os son: ISO TC261, ASTM F42 y ecien emen e CEN/TC 438. Es o hace que ame icanos y eu opeos abajen conjun amen e con el obje i o de desa olla un es ánda único acep ado po odas las pa es. De es a mane a se econoce el g an in e és a ni el mundial po la FA. Se ha llegado a un consenso en el que la es uc u a común de ine múl iples ni eles y je a quías den o de los es ánda es de la FA, es os se basan en es ni eles p incipales: Es ánda es gene ales: especi ica concep os gene ales y eque imien os comunes. Es ánda es de ca ego ía: especi ica eque imien os que son especí icos a p ocesos o ca ego ías de ma e iales. 37 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Es ánda es especializados: especi ica eque imien os especí icos pa a un ma e ial, p oceso o aplicación. Es os es ánda es o no mas y su es uc u a se pueden ap ecia de mane a más cla a en la siguien e imagen (Figu a 6). Figu e 6. Es uc u a aco dada pa a el desa ollo de la es anda ización de la FA [3] Hay una elación pad e-hijo en e los dis in os ni eles, po lo que las ca ac e ís icas de las no mas pad e se ans ie en a las hijas. La in ención de es a es uc u a es acili a el desa ollo de una es anda ización modula pa a educi el iesgo de duplica el abajo así como el iesgo de con adicción en e no ma i as. 3.2.3 Bene icios de la es anda ización pa a la FA La es anda ización es esencial pa a el uso de la FA en aplicaciones c í icas como piezas pa a mo o es de ae ona es o implan es ab icados con es as ecnologías, es as no ma i as pe mi i án la ce i icación y ap obación de los mismos, impulsando así su uso. En é minos gene ales los obje i os de la es anda ización son: • P omo e la calidad de los p oduc os, p ocesos y se icios, de endiendo las ca ac e ís icas que es os apo an pa a sa is ace de e minadas necesidades. 38 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 • P omo e mejo as en la calidad de ida, segu idad salud y p o ege el medio ambien e. • P omo e el uso en able de ma e iales, ene gía y ecu sos humanos y la p oducción e in e cambio de bienes. • P omo e la comunicación cla a en e las pa es in e esadas den o de un ma co legal. • P omo e el lib e come cio in e nacional. • P omo e la e iciencia indus ial bajo un ex enso con ol. En de ini i a, la no ma i a, consegui á impulsa la implemen ación indus ial de es as ecnologías, con el consiguien e impac o económico que es o supond á a ni el global. 3.3 El p oceso de Fab icación Adi i a En es e apa ado se desc ibe el p oceso gené ico de u ilización de las ecnologías FA, desde el p oceso de diseño has a la p oducción. Como se iene mos ando, el uncionamien o de la FA consis e en la adición de ma e ial po capas, cada capa es una delgada sección de la pieza o iginal del modelo CAD. En la p ác ica cada capa iene un g oso ini o, po lo que el esul ado se á una ap oximación al modelo y cuan o más inas sean esas capas mayo se á su idelidad con espec o al modelo. La di e encia en e las dis in as ecnologías de FA exis en es se pod ían clasi ica en; los ma e iales que pueden usa , como se o man las capas y como se unen. Es as di e encias, ha án que sea de i al impo ancia la selección de la ecnología o máquina u ilizada, ya que condicionan ac o es como: la ole ancia de las piezas o las p opiedades mecánicas del ma e ial; la elocidad de ab icación; la necesidad de pos p ocesado; el amaño y el cos e. Al ma gen de las pa icula idades de cada ecnología y de las máquinas en unción del ab ican e, podemos o ganiza el p oceso en las siguien es ases: 39 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Figu a 7. Diag ama del p oceso 3.3.1 CAD Pa a comenza debemos ene un modelo 3D digi al. La ob ención de es e modelo se puede consegui p incipalmen e median e u ilizando un so wa e de CAD. En el me cado exis en nume osas opciones an o bajo licencia como lib es. G acias a la capacidad de ob ene geome ías complejas que no se podían ob ene de mane a adicional, des aca la posibilidad de u ilización de so wa e de modelado o gánico que u ilizado en conjunción con sis emas háp icos pe mi e a los diseñado es sen i una espues a angible de esis encia, que hace que sien an que es án esculpiendo de e dad y po an o engan más con ol pa a modela . 40 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 Figu a 8. U ilización de un sis ema háp ico. Recupe ado a pa i de h p://www.cadblu.com/images/geomagic/Geo-Sculp /image1.jpg Po o a pa e, o o de los mé odos más u ilizados pa a la ob ención de es os modelos CAD es la ingenie ía in e sa. Es o consis e en ob ene un modelo 3D a pa i de un modelo ísico ya exis en e. Pa a es o exis en di e sas écnicas de escaneado an o po con ac o como sin con ac o. El p incipio básico de ambos es el mismo, ob ene una nube de pun os pa a pos e io men e gene a una malla que los cub a y así ob ene un modelo 3D. 3.3.2 Con e sión a .STL El siguien e paso, es con e i el modelo CAD a un ipo de iche o común que pueda lee la máquina. Es e o ma o es po lo gene al .STL, que se ha con e ido en el o ma o “es ánda ” pa a la FA. Pa a la con e sión a es e o ma o, la mayo ía de so wa e CAD, dan la opción de “Gua da como” o “Expo a a…”, po lo que es un p oceso sencillo. El o ma o .STL es una ep esen ación median e una malla iangula del a chi o CAD. Es o que c ea á un e ec o de ace ado en la supe icie, que a ia á en unción de los pa áme os elegidos du an e el gua dado [6]. A mayo densidad de iángulos en la maya, mayo se á la esolución y po an o mejo se á el esul ado. Po el con a io es o aumen a á el iempo de p ocesamien o y ambién el iempo de ab icación, po lo que es undamen al adap a los pa áme os según las necesidades y uncionalidad de la pieza. 41 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Figu a 9. Con e sión de CAD a STL. Recupe ado a pa i de h p://i a3d.com/modules/phsimpleblog/ iews/img/co e s/152.png A pesa de la imposición del .STL, es e o ma o iene a ias de iciencias po lo que algunas compañías han op ado po desa olla su o ma o p opie a io pa a sus máquinas. A su ez, la ASTM en su a án po la es anda ización de la FA que c eado un o ma o no malizado. Bajo la no ma ISO/ASTM 52915:2013 en 2011 se c ea y en 2013 se ap ueba el o ma o .AMF. Es e o ma o de código abie o p opo ciona in o mación comple a sob e el modelo, je a quizada en 5 ni eles: obje o, ma e ial, ex u a, cons elación y me ada os. Es os son la base pa a ob ene in o mación sob e la o ma, composición, colo , ma e ial y geome ía del modelo. También in oduce el concep o de cons elación de ab icación, pe mi iendo ag upa i e aciones de obje os pa a op imiza la p oducción [8]. La acep ación de es e o ma os es á siendo p og esi a pe o aún es á lejos de sus i ui al .STL. Con el in de agiliza la ansición g andes ab ican es como S a asys o p o eedo es de so wa e como Au odesk es án apoyando el o ma o median e la inclusión del mismo y la c eación de he amien as pa a mig a los an iguos .STL a .AMF. 3.3.3 Slice En el siguien e paso, se p epa a el .STL pa a la ab icación. El so wa e u ilizado pa a es e p ocedimien o se conoce como “slice ”, ya que secciona el modelo en capas o secciones planas, que se án las que con o men la pieza idimensional. Es os p og amas pe mi en ambién modi ica odos los pa áme os elacionados con la ab icación: o ien ación de pieza e incluso adición ma e ial de sopo e si ue a necesa io; elocidad de ab icación, ole ancia dimensional de las capas, empe a u a de ab icación y cualquie o o pa áme o ele an e en unción de la 42 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 ecnología u ilizada. Exis en una g an a iedad de so wa e an o lib es como de pago, po lo gene al cada máquina iene el suyo p opio o un pe il p e ajus ado a sus pa áme os en unción del ma e ial. Con olando es os pa áme os pod emos ambién ob ene da os como el iempo de ab icación o la can idad de ma e ial u ilizado, undamen ales pa a la elabo ación de p esupues os. Figu a 10. Modelo 3D donde se ap ecia la colocación del ma e ial de sopo e y su p oceso de seccionado po capas. Recupe ado a pa i de h p://cybe on.cg. u- be lin.de/ apid_p o o yping_11ws/slice /slice.png A pesa de es os p e ajus es, cada ecnología y ma e ial iene sus limi aciones y ca ac e ís icas, po lo que es undamen al elegi una co ec a con igu ación pa a no ob ene piezas de ec uosas. En nume osas ocasiones y a pesa de pode ealiza p ecisas simulaciones, la con igu ación idónea se consigue a base de ensayo y e o .  3.3.4 Fab icación Una ez ob enido el iche o con oda la in o mación necesa ia pa a la co ec a ab icación de la pieza, es e es in oducido en la máquina pa a su ab icación. Las máquinas ambién cuen an con con oles pa a a ia los pa áme os desde las mismas si ue a necesa io. El p oceso de adición de capas a ia según la ecnología u ilizada. 43 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Figu a 11. P oceso de ab icación de un modelo de la To e Ei el po FDM. Recupe ado a pa i de h p://www. a olin o ma ic.es/wp-con en /uploads/2016/03/2.jpg 3.3.5 Pos -P ocesado En unción de la ecnología o máquina u ilizada se á necesa io ealiza dis in as a eas de pos p ocesado. Cada ecnología iene su p opio sis ema de ex acción de piezas. como se expond á en el capí ulo 4 del documen o. Una ez ex aída la pieza, es a se á some ida a di e en es p ocesos de acabado en unción de su inalidad. Po ejemplo en la Figu a 11 emos como el plás ico deja pequeños hilos de ma e ial que po mo i os es é icos pod án se eliminados una ez inalice el p oceso de ab icación. 3.3.6 Aplicación Te minadas odas es as ases ya se ob iene la pieza inal pa a su u ilización. Es a puede se una pieza inal o un p o o ipo que debe á se some ido a p uebas isuales, de ensamble o a ensayos pa a comp oba sus p opiedades mecánicas. 44 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 base de ab icación. En caso de eque i ma e ial de sopo e, su eliminación no es siemp e sencilla, po ello se es án desa ollando ma e iales de sopo e hid osolubles. También exis en es icciones en el amaño de ab icación, ya que es a á limi ado al amaño de la pla a o ma de ab icación. En la ac ualidad exis en máquinas con olúmenes de ab icación supe io es a los 216 me os cúbicos [14], ya que las compañías desa ollan maquina ia en unción de sus necesidades. Pe o po lo gene al los olúmenes de ab icación no son muy g andes, ya que pa a ob ene los la p opia maquina ia debe á de ene unas dimensiones aco de. A pa e de limi aciones en el amaño máximo, ambién las hay pa a el amaño mínimo. Es án es án di ec amen e elacionadas con las capacidades ísicas de la máquina como el espeso mínimo de capa. A su ez, la necesidad de un o ma o de e minado y la compa ibilidad limi ada con según que ma e iales po pa e de las di e en es ecnologías hace que el p ecio de los mismo se enca ezca. Así mismo, la p opia inmadu ez y al a de desa ollo de las ecnologías son un g an hándicap. Es o p opicia un desconocimien o p o undo del compo amien o aniso ópico de los ma e iales y po an o el esul ado no es an con olable y homogéneo como en los p ocesos adicionales. Es e úl imo pun o p opicia que oda ía no se haya desa ollado el Sis ema de No malización pe inen e. Resul ando en una alen ización de la expansión de es as ecnologías, lo que enca ece los p ecios an o de la maquina ia como de los ma e iales. A modo de esumen, en el siguien e cuad o compa a i o se pueden ap ecia las p incipales en ajas y des en ajas de la ab icación adi i a en e a la ab icación adicional. 51 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Ven ajas Des en ajas -Piezas muy complejas sin sob ecos e -Libe ad de diseño -Piezas pe sonalizadas -Op imización del ma e ial -Capacidad de inno ación -Reducción del “ ime o ma ke ” -Ren abilidad de ab icación en se ies co as -Acele ado pa a la Indus ia 4.0 -Democ a ización de la ab icación - Baja capacidad p oduc i a - Bajos a ios de p oducción - Reque imien o de pos p ocesado - Limi aciones de amaño de ab icación - Limi ación de ma e iales y o ma os - Inmadu ez y al a de desa ollo - Fal a de Sis ema de No malización 52 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 Re e encias [1] González, H., & Vicen e, J. (2012). Desa ollo de un p ocedimien o de diseño óp imo pa a ab icación de componen es median e ecnologías adi i as. Recupe ado a pa i de h ps:// iune .up .es/handle/10251/17874 [2] No ma ISO/ASTM 52900:2015. P incipios gene ales pa a la ab icación adi i a, Te minología. (2015 ). Recupe ado 17 de mayo de 2016. [3] Addi i e Manu ac u ing: SASAM S anda isa ion Roadmap (2015). [4] Gibson, I., Rosen, D. W., & S ucke , B. (2010). Addi i e manu ac u ing echnologies: apid p o o yping o di ec digi al manu ac u ing. New Yo k [e c.]: Sp inge . Recupe ado a pa i de h p://ulpgc.summon.se ialssolu ions.com/ [5] Mahamood, R. M., Akinlabi, E. T., Shukla, M., & Pi yana, S. (2014). Re olu iona y addi i e manu ac u ing : an o e iew. Recupe ado a pa i de h ps://ujdigispace.uj.ac.za/handle/10210/13128 [6] STL File Fo ma : How o P epa e STL Files. (s. .). Recupe ado a pa i de h ps://www.s a asysdi ec .com/ esou ces/how- o-p epa e-s l- iles/ [7] Dennis Bella. (2015, julio 21). 3D p in ing ile o ma cage ma ch: AMF s. 3MF. Recupe ado a pa i de h p://blog.g abcad.com/blog/2015/07/21/am - s-3m / [8] No ma ISO/ASTM 52915:2015. Especi icaciones pa a el o ma o de a chi o de la ab icación adi i a (AMF), e sión 1.2 . (2015 ). Recupe ado 27 de mayo de 2016. [9] In oducción a la Fab icación Adi i a - Adimen Lehiako a. (s. .). Recupe ado 8 de ab il de 2016, a pa i de h p://www.adimenlehiako a.eus/es/con enidos [10] The 7 ca ego ies o Addi i e Manu ac u ing | Addi i e Manu ac u ing Resea ch G oup | Loughbo ough Uni e si y. (s. .). Recupe ado 9 de ab il de 2016, a pa i de h p://www.lbo o.ac.uk/ esea ch/am g/abou / he7ca ego ieso addi i emanu ac u ing / [11] C ea e alue wi h 3D p in ing - Addi i ely - you access o 3D p in ing. (s. .). Recupe ado 9 de ab il de 2016, a pa i de h ps://www.addi i ely.com/en/c ea e- alue- wi h-3d-p in ing 53 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA [12] Manuel Po as Rod íguez. (2012, Agos o). ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DE TÉCNICAS DE FABRICACIÓN ADITIVA PARA APLICACIÓN EN DIFERENTES SECTORES INDUSTRIALES. Recupe ado a pa i de h p://www.ii .upcomillas.es/p c/ esumenes/50a4d66bb89d5.pd 54 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 CAPÍTULO 4 Análisis en p o undidad de las 7 ca ego ías de FA Capí ulo 4 Análisis en p o undidad de las 7 ca ego ías de FA Como ya se ha comen ado la ASTM p opone en conjunción con ISO, bajo la no ma ISO/ASTM 52900:2015,!una clasi icación en 7 ca ego ías p incipales. En es e capí ulo se desa olla á en p o undidad cada una de es as ca ego ías. Además de explica las di e encias en e las ecnologías come ciales asociadas den o de es as ca ego ías, ambién se apo a á –al inal de cada g upo- un ejemplo de maquina ia y casos de usos ep esen a i os con el obje i o de log a una mejo comp ensión y amilia ización con la FA y sus posibilidades. Se ha omado como base pa a la edacción de es e capí ulo las e e encias [1-4]. 4.1 Fo opolime ización en anque (VAT Pho opolyme isa ion) De inición según la ISO/ASTM 52900:2015: p oceso de ab icación adi i a en el cual un o opolíme o líquido en un anque es selec i amen e cu ado po la acción de luz que ac i a la polime ización. Desc ipción Es e p oceso, denominado en inglés VAT pho opolyme isa ion, u iliza un anque lleno de esina de o opolíme o en es ado líquido en el que el modelo es cons uido capa a capa. Pa a ello un haz de luz ul a iole a es p oyec ado pa a cu a o endu ece la esina donde es eque ido. La pla a o ma a descendiendo a medida que se endu ece cada capa. [4] Debido a la u ilización de un ma e ial en es ado liquido, es e no puede ac ua como sopo e del obje o cons uido po lo que la es uc u a de sopo e iene que i cons uyéndose a lo la go del p oceso. Esquema de uncionamien o Den o de es a ca ego ía podemos encon a dos ecnologías come ciales p incipales que se basan en es e p incipio. La es e eoli og a ía, en inglés SLA (s e eoli hog aphy) es la p ime a de las ecnologías de FA in en ada. Lo hizo Cha les Hull 1983, que comenzó a come cializa la p ime a máquina en 1988 as unda 3DSys ems. Es o hace que sea una de las ecnologías más ex endidas a ni el indus ial. 57 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Figu a 15. Esquema de uncionamien o del p oceso de o opolime ización en anque. Diseño plan eado a pa i de [3] 1. La pla a o ma comienza a descende en el in e io del anque. 2. El cabezal se desplaza y u iliza el mecanismo de espejos pa a p oyec a el haz de luz ul a iole a que a cu ando la esina capa a capa. La pla a o ma sigue descendiendo y las capas se siguen o mando una encima de la o a. 3. Algunas máquinas usan una cuchilla pa a asegu a que la supe icie no iene impe ecciones an es de gene a la siguien e capa. 4. Una ez comple ado el p oceso, el anque es d enado y se puede ex ae la pieza. Po su pa e la DLP (Digi al Ligh P ocessing) ue desa ollada en 1996 po Texas Ins umen s, su uncionamien o es muy simila al de una máquina SLA, la di e encia es que la cu ación de la esina se p oduce al p oyec a una imagen median e ecnología DLP. Es a es c eada po espejos mic oscópicos en una ma iz sob e un chip semiconduc o , que p oyec a de mane a homogénea las imágenes en el espacio y el iempo pa a i endu eciendo las capas. La necesidad de inco po a un p oyec o hace que po lo gene al las máquinas engan dimensiones mayo es a las máquinas SLA con el mismo olumen de imp esión. 58 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 O a de las di e encias con espec o a la SLA es que la pla a o ma asciende as gene a una capa, lo que hace que la pieza se cons uya boca abajo. Es a dis ibución consigue p escindi de disposi i o pa a limpia las impe ecciones en e la gene ación de una capa y la siguien e. El esquema de uncionamien o es el siguien e: 1. La pla a o ma de cons ucción es á en con ac o con la cuba donde se encuen a la esina líquida. La base de la pla a o ma es un c is al ecubie o po una sus ancia que pe mi e la adhesión en e la esina y la pla a o ma. 2. La esina se expone a la imagen p oyec ada po el p oyec o DLP desde el ondo de la máquina. Es o pe mi e cu a el ma e ial de una capa de una sola ez. Po lo que el iempo de ab icación depende de la al u a de los obje os. 3. Una ez gene ada la capa, la pla a o ma sube, una nue a can idad de esina se apo a a la cuba y la pla a o ma uel e a baja pa a gene a una nue a capa. 4. Es o se epe i á has a gene a la pieza inal. 5. Una ez e minada la pieza se ex ae y al igual que con pasa con la LSA, po lo gene al la piezas se siguen cu ando en un ho no pa a alcanza una comple a polime ización y así ob ene las p opiedades deseadas. En caso de habe eque ido de es uc u a de sopo e, es a se elimina á p e iamen e a la cu ación en el ho no de mane a mecánica o química. Figu a 16. Esquema de uncionamien o del p oceso de DLP. Diseño plan eado a pa i de [3] 59 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA El uncionamien o del p oyec o DLP es el siguien e, cada capa es ep esen ada po una másca a digi al ans e ida en o ma o bi map. Los espejos gi an en e la posición de encendido y apagado pa a ep esen a los da os del a chi o. Po lo gene al an o en SLA como en DLP, as inaliza el p oceso, la piezas se siguen cu ando en un ho no pa a alcanza una comple a polime ización y así ob ene las p opiedades deseadas. En caso de habe eque ido de es uc u a de sopo e, es a se elimina á p e iamen e a la cu ación en el ho no de mane a mecánica o química. Aho a pod á se some ida al ipo de p oceso de acabado supe icial deseado, an o de eliminación de ma e ial (pulido, lijado…) o de adición de ma e ial (pin ado, e es imien o…) Además, la p opia na u aleza de los ma e iales hace que sus p opiedades no se p olonguen en el iempo. Po lo que hay que ene cuidado a su exposición a de e minadas uen es de adiación, po ejemplo el sol, ya que hacen que se p oduzca un e ec o de cu ado con inuo a ec ando de inmedia o las ca ac e ís icas mecánicas de la pieza. Ma e iales Es os p ocesos sólo son compa ibles con esinas o ocu ables median e la acción de ayos UV. Ven ajas • Buena ole ancia y buen acabado supe icial. • P oceso ela i amen e ápido con espec o a los de o as ca ego ías. • No malmen e ienen á eas de cons ucción g andes. Además de las en ajas asociadas a las ecnologías de o opolime ización, las en ajas de los p ocesos DLP en e a los SLA son: • Mayo p ecisión. • Mejo esis encia mecánica po lo que se ob ienen piezas uncionales. • El iempo de cons ucción no depende de la can idad de piezas a p oduci . Conc e amen e la cons ucción de o ma in e ida pe mi e ambién: • Meno necesidad de sopo e. 60 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 Limi aciones del p oceso y condiciones de diseño Es a ca ego ía de ecnologías no cuen a con p ác icamen e es icciones a la ho a de u iliza se dado que el ma e ial de sopo e es ácilmen e eliminable. Además la o ien ación de las piezas a la ho a de ab ica se no a ec a p ác icamen e al esul ado en compa ación con o as ecnologías. Si bien, cabe des aca que las máquinas o ecen mayo esolución en el eje z. Polyje Uno de los p incipales exponen es en es a ca ego ía es S a asys con su ecnología Polyje . El ab ican e cuen a con una amplia gama de maquina ia. Con ando con máquinas de esc i o io, máquinas o ien adas al p o o ipado y máquinas con mayo es capacidades p oduc i as. Las ca ac e ís icas que o ecen a ían en unción de la máquina y el ma e ial u ilizado, po an o se ecomienda consul a la icha écnica del ab ican e pa a comp oba si la máquina cuen a con ca ac e ís icas como la ole ancia o el olumen de cons ucción que se equie e. Se ha seleccionado a modo de ejemplo una máquina o ien ada a la p oducción, la Objec 1000 Plus. Cuen a con: • Volumen de ab icación: 1000x800x500 mm. • Resolución de capa de: has a 16 µm. • Ma e iales u ilizados du an e la imp esión: 6 ca uchos, posibilidad de combina has a 3 ma e iales y u iliza 2 combinaciones di e en es de mane a simul ánea. Figu a 20. Objec 1000Plus y esquema de uncionamien o. Recupe ado a pa i de h p://www.s a asys.com/es/imp eso as-3d/p oduc ion-se ies/obje 1000-plus 67 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Tal y como se ha explicado, es as ecnologías pe mi en combina ma e iales pa a mejo a sus pa áme os. S a asys llama a es o ma e iales digi ales. Po ejemplo su ABS Digi al se puede modi ica pa a ob ene una mayo du abilidad y dis in os alo es de Sho e A desde 27 a 95. O o ejemplo, ( igu a 21, supe io -izquie da) es pode combina ma e iales con p opiedades dis in as, como un ma e ial lexible y anslúcido como ma e iales opacos y de di e en es colo es. Las posibilidades son p ác icamen e ilimi adas. Más in o mación ace ca de la máquina, los ma e iales compa ibles y sus posibles combinaciones se puede encon a en el apa ado 2.2 del Anexo II, adjun o al inal de es a memo ia. Usos y sec o es de aplicación Dadas sus p es aciones y la u ilización de ma e ial o ocu able pa a la ab icación es ine i able compa a los p ocesos de cho o de ma e ial con los de o opolime ización en anque. Po an o, sus usos y aplicaciones son p ác icamen e idén icos, cen ándose en la ab icación de p o o ipos y modelos pa a colada en acío. Sin emba go, la capacidad de o ece mejo es p opiedades mecánicas hace que los p ocesos de inyección ambién se u ilicen pa a cons ui piezas uncionales o hace ensayos más iables de los p o o ipos. Se ha c eado un mosque ón de una sola pieza, que se ab e g acias a su lexibilidad pe o puede sopo a ca gas supe io es a 50 kg ( igu a 21, supe io -de echa). El hecho de ob ene piezas con los ma e iales, p opiedades y colo es co espondien es ya ensambladas, combinado con la elocidad de ab icación pe mi e aho a muchos pos p ocesos y iempo de p oducción ( igu a 21, in e io -de echa). Es as capacidades hace que no sólo sean u ilizadas en indus ias como la médica o el sec o de la joye ía, pe mi e que o as indus ias como la au omo ilís ica o emp esas que se dedican a la p oducción de bienes de consumo ( igu a 21, in e io - de echa) ambién saquen pa ido de es as ecnologías. En de ini i a, cualquie sec o puede saca pa ido de las en ajas que es a ca ego ía o ece. 68 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 Figu a 21.Imágenes de los ejemplos mencionados. O denadas de izquie da a de echa en el o den en el que son mencionados en el documen o. Recupe ado a pa i de h p://en ision ec.com/3d-p in ing-ma e ials/ 69 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA 4.3 Ex usión de ma e ial (Ma e ial Ex usion) De inición según la ISO/ASTM 52900:2015: p oceso de ab icación adi i a en el cual el ma e ial es selec i amen e dispensado median e una boquilla u o i icio. Desc ipción Es as ecnologías son in oducidas al me cado en 1990 po S a asys, bajo la la ma ca egis ada “Modelado po Deposición Fundida”, FDM en inglés. El é mino equi alen e es el de “Fab icación de Filamen o Fundido”, que ue c eado po la comunidad RepRap ( e his o ia de la FA en el Capí ulo 2) pa a dispone de un é mino lib e de licencia. Po su pa e, 3D Sys ems, egis o su equi alen e como Plas ic Je P in ing, que se aduce como imp esión de cho o de plás ico. En cuan o al uncionamien o, la máquina calien a el ilamen o de plás ico has a undi lo pa a ex ui lo po una boquilla ex uso a. El plás ico es ex uido sob e la pla a o ma de cons ucción donde se en ía y solidi ica adhi iéndose a la capa siguien e, cons uyendo así la geome ía deseada capa a capa. Es a ecnología es la más ex endida a ni el de consumo, donde se conoce coloquialmen e y de mane a e ónea como imp eso as 3D. Es o hace que exis a una g an a iedad de máquinas con di e en es ca ac e ís icas, pe o po lo gene al es án des inadas a u iliza ma e iales y compues os polimé icos. Sin emba go, se es án desa ollando máquinas capaces u iliza es os p ocesos con me ales. Esquema de uncionamien o Figu a 22. Esquema de uncionamien o de ex usión de ma e ial. Diseño plan eado a pa i de [3] 70 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 1. Dependiendo de la máquina el cabezal y la pla a o ma de cons ucción se mue en pa a consegui mo imien o en los es ejes. 2. El cabezal, calien a el ilamen o pa a así ex ui lo y deposi a el ma e ial pa a c ea una capa del obje o. El cabezal se alimen a del ilamen o de mane a con inua pa a segui c eando las capas. 3. Una ez deposi ada la p ime a capa, las siguien es se añaden una encima de la o a. Las capas se adhie en al solidi ica se debido a que el plás ico se encuen a en es ado undido. 4. Una ez e minado el p oceso, se puede ex ae la pieza de la pla a o ma de cons ucción, pa a pasa al pos p ocesado. En el pos p ocesado, se debe elimina el ma e ial de sopo e si ha sido necesa io su u ilización, así como los posibles despe ec os y excesos de ma e ial en la base donde la pieza es aba adhe ida a la pla a o ma de cons ucción. Po lo gene al se suele c ea una capa base más ina denominada “ a ” pa a que su eliminación se sencilla y deje un buen acabado. Además en unción del ma e ial u ilizado y las ca ac e ís icas y pa áme os de la máquina el acabado a ia á, po lo que pos e io men e se pod án some e a p ocesos de acabado p opios de el ipo de ma e ial u ilizado. Ma e iales Te moplás icos y o os políme os compues os pa a mejo a sus p opiedades, con ib as de po ejemplo made a, cob e, ib a de ca bono y más. Gene almen e en o ma o ilamen o. Ven ajas • Es un p oceso al amen e ex endido y con un p ecio de en ada bajo. • Funcionan con ma e iales es ánda po lo que exis e una g an a iedad de ma e iales disponibles. • Las piezas ob enidas p esen an p opiedades mecánicas simila es a las ob enidas po p ocesos con encionales. También pe mi en pos p ocesados . 71 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Des en ajas • Debido a la di ección de cons ucción de las capas, en unción de la esolución de la máquina se pod án ap ecia los escalones en e capas. • A su ez, la di ección de cons ucción en X-Y hace que la pieza p esen e aniso opía en Z. • La calidad y al u a de capa de la pieza end á de inida po el diáme o de la boquilla del ex uso . • Es o ambién hace que en compa ación con o os p ocesos la elocidad y p ecisión de cons ucción sean in e io es. • Se equie e con ola cons an emen e las condiciones de p esión du an e el p oceso, es o es imposible en las máquinas de bajo cos e abie as, lo que se aduce en una peo calidad en la pieza. Limi aciones del p oceso y condiciones de diseño Como se ha comen ado, la di ección de cons ucción hace que la pieza p esen e aniso opía en el eje z, po lo que es ecomendable posiciona la pieza a la ho a de su cons ucción en unción de la di ección en la que a a su i los es ue zos cuando sea u ilizada. Las máquinas ambién pe mi en con ola la can idad y el pa ón de elleno, lo que pe mi e op imiza la elación can idad de ma e ial-p es aciones. Se ecomienda e i a oladizos o cualquie es uc u a que pueda eque i ma e ial de sopo e, ya que es e end á que se emo ido a pos e io i. Ac ualmen e exis en máquinas con a ios ex uso es lo que pe mi e u iliza un ma e ial soluble pa a es a a ea. Po úl imo, la elocidad de ab icación comp ome e á la calidad de la misma. FFF El p oyec o RepRap, ya comen ado con an e io idad, ha sido el p incipal impulso de el ace camien o de es as ecnologías al g an público, po ello, es as máquinas son las más ep esen a i as den o de es a ca ego ía. Exis en in inidad de modelos, sin emba go, la BCN3D+ de la emp esa BCN3DTechnologies, es una máquina con una g an 72 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 elación calidad-p ecio. Es e se puede comp a ya mon ada, o se puede comp a en un ki pa a que sea el p opio consumido el que la mon e, pudiendo así aho a dine o y pode ealiza modi icaciones de una o ma más sencilla. Es a máquina cuen a con: • Volumen de ab icación: 252x200x200 mm. • Resolución máxima de capa de: has a 0,05 mm. Figu a 23. BCN3D+ y ki de mon aje. Recupe ado a pa i de h ps://www.bcn3d echnologies.com/es/ca alog/bcn3d-plus/ La máquina cuen a con una supe icie de imp esión cale ac ada que pe mi e la pe ec a adhesión de odos los ma e iales compa ibles con es as ecnologías, –PLA, ABS, Nylon, Fila lex…- asegu ando la calidad de la pieza. Más in o mación ace ca de la máquina y los ma e iales compa ibles en el apa ado 2.3 del Anexo II, adjun o al inal de es a memo ia. Usos y sec o es de aplicación Debido a la posibilidad de ob ene piezas con ca ac e ís icas mecánicas simila es a las ob enidas po p ocesos de ab icación de plás ico adicionales, la FFF pe mi e p oduci se ies co as de piezas a un p ecio más compe i i o que po inyección. E iden emen e ambién se usan pa a ab ica p o o ipos an o uncionales como isuales, po ejemplo el p o o ipo de calzado cons uido con ilamen o lexible, a la izquie da de la igu a 24. Además, pa a ab ica obje os exclusi os o pe sonalizados. Un 73 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA ejemplo son los au icula es DIY de la emp esa P in +, que p opo cionan los componen es elec ónicas del p oduc o y los comp ado es pueden ab ica se la ca casa y es o de acceso ios del colo , amaño y ma e ial que elijan ( igu a 25). Figu a 24. Imágenes de ejemplo. C eación p opia Figu a 25. Au icula es DIY de la emp esa P in +. Recupe ado a pa i de h ps://ul imake .com/en/s o ies/17527-3d-p in ed-diy-headphones-by-p in 74 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 4.4 Fusión de lecho de pol o (Powde Bed Fusion) De inición según la ISO/ASTM 52900:2015: p oceso de ab icación adi i a en el cual ene gía é mica unde de mane a selec i a egiones de un lecho de pol o. Desc ipción La usión de lecho de pol o ue inicialmen e desa ollada pa a ma e iales polimé icos a mediados de los 80 po Decka d y Beaman. Consis e en la undición selec i a del ma e ial del lecho de pol o, que se i á usionando y gene ando el obje o capa. En unción de el mé odo u ilizado pa a undi el ma e ial y la capacidad de ma e iales a undi podemos dis ingui di e sas ecnologías den o de es a ca ego ía: MATERIALES POLIMÉRICOS • SLS (Selec i e Lase Sin e ing): El sin e izado selec i o lase ue la ecnología pione a y como su nomb e indica u iliza un lase pa a sin e iza el ma e ial polimé ico. • SMS (Selec i e Mask Sin e ing): es a a ian e u iliza adiación in a oja pa a undi el ma e ial, consiguiendo una mayo elocidad y homogeneidad. • SHS (Selec i e Hea Sin e ing): es a ecnología u iliza un cabezal con una esis encia é mica pa a undi el ma e ial polimé ico en pol o. Requie e menos ene gía que el láse pe o es o hace que los ma e iales u ilizados engan p opiedades mecánicas peo es po lo que su uso es á des inado p o o ipos más que a pizas uncionales. MATERIALES METÁLICOS • DMLS (Di ec Me al Lase Sin e ing): Es el homólogo a el SLS, pe o en es e caso el ma e ial u ilizado es me álico. • SLM (Selec i e Lase Mel ing): es a a ian e de SLS es más ápida pe o equie e del uso de un gas ine e lo que la hace más ca a. • EBM (Elec o Beam Mel ing): Po su pa e es a ecnología u iliza un haz de elec ones. 75 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Esquema de uncionamien o 1. Pa a comenza el ma e ial en o ma o de pol o es dis ibuido en una capa sob e la pla a o ma de cons ucción. Es a es á a una empe a u a p óxima a la de usión del ma e ial pa a e i a un cambio muy b usco de empe a u a y así consegui esul ados más homogéneos y ápidos. 2. El lase u o a de las écnicas u ilizadas unde de mane a selec i a pa a gene a la p ime a capa del obje o. 3. Una nue a capa de ma e ial se dis ibuye sob e la capa ecien emen e c eada. 4. El p oceso se epi e has a cons ui el obje o. Una ez e minada la pieza, se ex ae de la máquina y se limpia el exceso de pol o es an e sob e la geome ía. Ma e iales Exis en ecnologías pa a cub i una amplia gama de ma e iales, siemp e que sea en o ma o pol o. Den o de los polimé icos encon amos Nylon, PA, PP, TPU. En cuan o a los me ales, aleaciones de: i anio, aluminio, ace o inoxidable, c omo y cob e. Figu a 26. Esquema de uncionamien o usión de lecho de pol o. Diseño plan eado a pa i de [3] 76 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 Figu a 31. Zp in e 450. Recupe ado a pa i de h ps://3dhubs.s3-eu-wes - 1.amazonaws.com/s3 s-public/ alk/a achmen s/IMG_1561.JPG La maquina ia de es a emp esa abaja con composi es de al o endimien o. Ob eniendo di e en es p opiedades y colo es en unción de la p opo ción de aglu inan e apo ado y los in es que se le apliquen en al c eación de cada capa. Más in o mación ace ca de las máquinas y los ma e iales compa ibles en el apa ado 2.5 del Anexo II, adjun o al inal de es a memo ia. Usos y sec o es de aplicación Es os p ocesos se suelen u iliza pa a ealiza p o o ipos o modelos a odo colo , p incipalmen e pa a comp obaciones isuales y es é icas. Po an o es ampliamen e u ilizado pa a p esen aciones y mos a el aspec o inal del p oduc o en sec o es como la a qui ec u a (Figu a 32, supe io -izquie da) o el diseño indus ial (Figu a 32, supe io - de echa). También se usa pa a ab ica igu as pa a coleccionis as (Figu a 32, in e io - izquie da), pa a gene a modelos opog á icos idimensionales a colo (Figu a 32, in e io -cen o) o pa a mos a el compo amien o de las piezas an e cie os ex años u ilizando g adien es de colo (Figu a 32, in e io -de echa). 83 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA A su ez su p ecisión y acabado pe mi en p oduci piezas modelo pa a ab ica moldes de colada en acío (Figu a 33, izquie da) o incluso pe mi e p oduci di ec amen e los moldes pa a piezas plás icas, con ma e iales especiales a enosos (Figu a 32, de echa). Po lo que ambién es u ilizado en o os sec o es indus iales. Figu a 32. Imágenes de los ejemplos mencionados. O denadas de izquie da a de echa en el o den en el que son mencionados en el documen o.. Recupe ado a pa i de h p://www.zco p.com/es/imagese s/ Figu a 33. Imágenes de los ejemplos mencionados. O denadas de izquie da a de echa en el o den en el que son mencionados en el documen o. Recupe ado a pa i de h p://www.zco p.com/es/imagese s/y 84 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 4.6 Laminación de hojas (Shee Lamina ion) De inición según la ISO/ASTM 52900:2015: p oceso de ab icación adi i a en el cual láminas de ma e ial son unidas pa a o ma un obje o. Desc ipción Es a ecnología comúnmen e conocida po sus sus siglas en inglés LOM (Lamina ed Obje Manu ac u ing), ue desa ollada y pa en ada en 1987 po la emp esa, hoy conocida como, Cubic Technologies. El p oceso u iliza laminas de papel o ca ón que se an apilando y cohesionando median e la u ilización de un adhesi o. A medida que se gene an las capas un cabezal de co e sepa a el con o no de la geome ía a p oduci . Den o de los p ocesos de laminación en hojas podemos encon a o a a ian e, conocida como UAM (Ul asonic Addi i e Manu ac u ing), que u iliza láminas de me al en luga de papel y es as son unidas median e soldadu a ul asónica. Pe mi e combina capas de di e en es ma e iales y equie e poca ene gía po que el ma e ial no iene que undi se, además pe mi e p oduci geome ías in e nas. Sin emba go equie e de pos p ocesados pa a elimina el exceso de me al sob e odo gene ado po la soldadu a y pa a ex ae lo del ma co de ma e ial en el que es á embu ido. Es o la con ie e en una ecnología po encialmen e híb ida, usada pa a p oduci piezas de pa ida que pos e io men e se án mecanizadas y así despe dicia menos ma e ial o u iliza su capacidad de combina a ios ma e iales pa a p oduci piezas con geome ías in e nas o mul ime al. Figu a 34, Pieza de aluminio con geome ía in e na de cob e. Recupe ada a pa i de h ps://3dp in .com/44405/ ab isonic-am-milling-p ocess/ 85 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Esquema de uncionamien o El esquema de uncionamien o es el mismo pa a ambos p ocesos a iando el ma e ial u ilizado y la o ma de adhe i lo, así como el mé odo de co e que puede se po láse o con cuchilla. 1. El ma e ial en láminas es ex endido sob e la pla a o ma de cons ucción. 2. Las láminas se adhie en unas a o as po el mé odo co espondien e. 3. El sis ema de co e, aza la geome ía deseada de la capa. 4. Se añade una nue a capa y se epi e el p oceso. Una ez e minada, la pieza iene que ex ae se del ma e ial donde es á embu ida. En el caso de la LOM al a a se de papel, es e es ácil pudiendo incluso ealiza se a mano. Sin emba go las p opiedades es uc u ales de los obje os son limi adas po lo que se pueden mejo a añadiendo adhesi os, pin u as o ba nices. Además de pode lija se pa a mejo a la supe icie. Ma e iales El ma e ial más comúnmen e u ilizado en los p ocesos LOM es el papel en o ma o A4, u ilizando un sis ema de ca uchos de in a simila al de las imp esoa as con encionales pa a da el colo a los obje os. Sin emba go pod ía u iliza se láminas de cualquie ma e ial que se pudie a en olla pa a gene a el laminado (políme os). Po su Figu a 35, Esquema de uncionamien o Laminación de hojas. Diseño plan eado a pa i de [3] 86 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 pa e UAM pe mi e u iliza cualquie aleaciónn me álica que pe mi a ambién se laminada. Ven ajas • Se puede consegui obje os a colo median e la adición de in a a la ez que se suminis a el adhesi o. • Es un p oceso ápido y de bajo cos e que o ece buenos acabados. • Además es un p oceso limpio, en el que no se equie e de en o nos con olados o sus ancias químicas pa a el pos p ocesado. • Pe mi e u iliza ma e iales eciclados. Des en ajas • Es á limi ado a ma e iales en o ma o lámina. • Requie e de pos p ocesados pa a ob ene un buen acabado inal. Limi aciones del p oceso y condiciones de diseño La p incipal limi ación de es os p ocesos como ya se expone en las des en ajas es el ma e ial y o ma o u ilizado. A pesa de se ba a o es o condiciona los acabados ob enidos, siendo no malmen e necesa io pos p ocesados pa a ob ene un buen esul ado inal. LOM Uno de los p incipales ab ican es de maquina ia LOM es Mco , que u iliza el papel como ma e ia p ima pa a la ab icación. Recien emen e ha lanzado una máquina de esc i o io con un p ecio muy compe i i o y que debido a las unciones que apo a es e ipo de ecnología hace que sea una opción muy in e esan e. La Mco A ke cuen a con: • Volumen de ab icación: 240x205x125 mm. • Resolución de capa: 0,1 mm. • Colo : amplia gama de colo es. 87 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Figu a 36. Mco A ke. Recupe ado a pa i de h p://mco echnologies.com/3d- p in e s/a ke-3d-pho o ealis ic-colou -p in e / Más in o mación ace ca de la máquina en el apa ado 2.6 del Anexo II, adjun o al inal de es a memo ia. Usos y sec o es de aplicación Al igual con los p ocesos de cho o de aglu inan e, es os p ocesos se suelen u iliza pa a ealiza p o o ipos o modelos a odo colo , p incipalmen e pa a comp obaciones isuales y es é icas. Po an o es ampliamen e u ilizado pa a p esen aciones y mos a el aspec o inal del p oduc o en di e sos sec o es que pueden saca pa ido a es as ca ac e ís icas ( igu a 37). Con máquinas más a anzadas se pueden ob ene esoluciones de capa mucho mejo es y esul ados más pa ecidos a los ob enidos po cho o de aglu inan e ( igu a 38). Si bien, equie e de pos p ocesados pa a ene un acabado supe icial óp imo, ambién se pueden usa pa a gene a modelos pa ón pa a moldes de colada. 88 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 Figu a 37. Imágenes de modelos ab icados po la Mco A ke.. Recupe ado a pa i de h p://mco echnologies.com/wp-con en /uploads/2015/11/DSC_5484-1024x562.jpg Figu a 38. Imágenes de modelos ab icados po modelos supe io es de Mco . Recupe ado a pa i de h p://mco echnologies.com/wp- con en /uploads/2015/11/DSC_5484-1024x562.jpg 89 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA 4.7 Deposición de ene gía di igida (Di ec ed Ene gy Deposi ion) De inición según la ISO/ASTM 52900:2015: p oceso de ab icación adi i a en el cual ene gía é mica di igida es u ilizada pa a usiona ma e iales al undi el que es á siendo deposi ado. Desc ipción Es as ecnologías ambién conocidas como LMD (Lase me al deposi ion) o lase cladding, eciben es os nomb es debido a que su uncionamien o consis e en apo a un me al en o ma o pol o o alamb e mien as es e es undido po una uen e de calo como un haz de elec ones o lase . Al en a en con ac o con la supe icie se solidi ica o mándose las capas. En é minos más simples, se pod ía de ini como un soldado CNC de múl iples ejes ya que sus p incipales aplicaciones son pa a epa a o añadi ma e iales a es uc u as ya exis en es. Esquema de uncionamien o 1. El cabezal de 3-5 ejes se mue e pa a posiciona se en la supe icie en la que hay que deposi a el ma e ial. 2. Es e se p oyec a en el pun o deseado en o ma o pol o o alamb e. 3. A su ez el ma e ial se unde po la acción de una uen e de ene gía como puede se un haz de elec ones, un lase o un a co eléc ico. 4. Al en a en con ac o con la supe icie es e solidi ica. Figu a 39. Esquema de uncionamien o Deposición de ene gía di igida. Diseño plan eado a pa i de [3] 90 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 5. El p oceso se epi e pa a i gene ando nue as capas y así epa a o añadi una nue a geome ía a la pieza exis en e. Al igual que en un p oceso de soldadu a el acabado supe icial es de icien e po lo que se debe some e a pos p ocesados si se equie e mejo a lo. Ma e iales Los ma e iales u ilizados son aleaciones me álicas en o ma o pol o o alamb e. Ven ajas • Pe mi e epa a piezas uncionales y de g an calidad al pe mi i un al o con ol de la es uc u a del ma e ial deposi ado. • Las máquinas son ácilmen e escalables y no necesi an una a mós e a con olada po lo que se pueden ab ica piezas de g an amaño. Des en ajas • El acabado supe icial no es liso, po lo que equie e de pos p ocesados. • Requie e de una supe icie de pa ida sob e la que deposi a el ma e ial. Limi aciones del p oceso y condiciones de diseño A la ho a de u iliza es as ecnologías es impo an e con ola los iempos de en iamien o, ya que al sob epone a ias capas de ma e ial pod ía ol e a undi el ma e ial sob e el que es deposi ado, dejando supe icies impe ec as o comp ome iendo la es uc u a in e na del ma e ial. Lase Cladding En el me cado exis en máquinas de Lase Cladding desde 3 a 5 ejes pa a ob ene una mayo libe ad de mo imien o a la ho a de elabo a las geome ías. Hu man es un ab ican e con una amplia gama de máquinas de es e ipo. Den o de su gama de 5 ejes, la más asequible es la HC-205, que cuen a con: 91 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA • Volumen de ab icación: 735x650x560 mm. • Resolución del láse : 0,001º. Figu a 40. Hu man HC-205 y esquema gené ico del uncionamien o de es a ca ego ía . Recupe ado a pa i de h p://hu man-llc.com/HC-205-LPF-Cladding-Joining- Sys em.aspx?sid=67&pid=17& ed=yes Puede abaja con aleaciones me álicas u ilizadas en piezas de al as p es aciones. En e ellas se encuen an aleaciones de; ace o inoxidable, c omo, i anio, b once, e c. Más in o mación ace ca de la máquina en el apa ado 2.7 del Anexo II, adjun o al inal de es a memo ia. Usos y sec o es de aplicación Una de las p incipales aplicaciones de es as ecnologías es la epa ación y man enimien o de he amien as y u illajes de al as p es aciones. Lo que aho a muchos cos es al e i a ene que ab ica o comp a una pieza nue a. También se u ilizan pa a p opo ciona ecub imien os sob e piezas y p o ege las con a la co osión o el desgas e. ( igu a 41). El po encial de es as ecnologías, hace que se u ilicen mucho en p ocesos híb idos, combinando las en ajas que an o el lase cladding ( lexibilidad) como el mecanizado CNC ( elocidad y p ecisión) apo an. Den o de es os p ocesos híb idos se pueden encon a cen os de mecanizado que ya inco po an un cabezal con el láse 92 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 Capí ulo 5 Impac o, Es ado y Fu u o de la FA T as conoce en mayo de alle los p ocesos de Fab icación Adi i a, así como sus en ajas e incon enien es espec o a los sis emas de ab icación adicional, en es e capí ulo se analiza á el impac o de es as nue as ecnologías, así como las endencias o pun os a mejo a en el u u o. Es e análisis se di idi á en es pa es: • Sec o indus ial: impac o a ni el emp esa ial (p oduc i idad, cos es, I+D), endencias y nue os modelos de negocio. • Consumido : el impac o sin p eceden es que es as ecnologías es á eniendo ace cando al posibilidad de ab ica al consumido de a pie (mo imien o make ) • P o esionales: el ace camien o ecnológico a las masas, hace que se ab a un amplio abanico de posibilidades labo ales que hacen que sea de i al impo ancia la o mación en es e ámbi o de los ingenie os. 5.1 Indus ia Como se puede ap ecia en la siguien e igu a y ya se ha expues o du an e es e documen o, uno de los p incipales mo i os po los que la FA es á en auge, es el g an núme o de libe ación de pa en es sob e las ecnologías que es á aumen ando du an e la úl ima década. Figu a 44. Publicación de pa en es sob e imp eso as 3d [4] 99 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Con el obje i o de undamen a es e análisis en da os eales, se ha omado como e e encia los esul ados ob enidos en dos es udios ealizados po las emp esas [14] Sculp eo y [16] S a asys espec i amen e. El p ime o cuen a con una mues a de 1118 encues ados que u ilizan ecnologías de ab icación adi i a, de los cuales el 91% se encon aban geog á icamen e concen ados en No e Amé ica y Eu opa. Los pa icipan es pe enecen a 16 sec o es indus iales di e en es. El 58% de la mues a epo ó ganancias anuales supe io es a los 50 000 dóla es y el 23% supe io es al millón de dóla es. Po su pa e el es udio elabo ado po S a asys, ob u o una mues a de 700 ejecu i os, ingenie os o je es de p oducción que u ilizan o planean u iliza ecnologías de FA en los p óximos 3 años. Es a mues a es á geog á icamen e asen ada en No e Amé ica y el 40% de la misma pe enece a compañías que gene a on unos ing esos de más de 50 millones de dóla es en 2014. A pa i de es os es udios se han gene ado es os g á icos explica i os a modo de conclusión pa a acili a su comp esión en el ma e ial didác ico. En ningún caso se mues an esul ados po cen uales exac os, sino una ep esen ación p opo cional o g á icos de ipo ilus a i os, en base al análisis c uzado de los da os apo ados po el es udio. 5.1.1 Impac o P incipales aplicaciones Ap oximadamen e el 80% de los usos p incipales es án des inados a ases del desa ollo de un p oduc o más que a la ab icación de p oduc os inales en si. Figu a 45. G á ico p incipales aplicaciones de la FA. 100 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 Sec o es de mayo impac o El sec o donde mayo impac o iene es en los p oduc os de consumo, habiéndose des inado el 26% del o al de máquinas de FA en el mundo pa a p oduci es os p oduc os. Es e da o es no mal debido a la g an can idad de p oduc os aba cables den o de es e sec o . Sec o es como la indus ia médica o ae oespacial suponen en e un 10 o un 15% que en p opo ción es un al o impac o en es os sec o es. P incipales azones po las que las emp esas u ilizan mé odos de FA Los p incipales mo i os po los que las emp esas u ilizan FA pa a ab ica los p oduc os son p incipalmen e dos: Acele ación en el desa ollo de p oduc os. • Fab icación y alidación de p o o ipos. • Ene gía in e sa y alidación de los p o o ipos • Fab icación de he amien as y u illaje. • Capacidad de sus i ui a ios p ocesos en la cadena de p oducción po uno solo. Capacidad de diseño complejo y o e a p oduc os pe sonalizados. • Capacidad de p oduci geome ías o gánicas y geome ías in e nas. • Capacidad de in eg a mecanismos en una única pieza. Si bien es os son los p incipales mo i os po los que se usa la FA, y los que mayo es bene icios apo an a co o plazo, exis en o as en ajas que la FA apo a a las emp esas y que pod án ene un impac o en un plazo mayo o incluso ab i nue as posibilidades a modelos de negocio inno ado es. Inc emen a la lexibilidad de p oducción. • Capacidad de in oduci modi icaciones en el diseño sin que es o impac e de mane a signi ica i a en el cos e y iempo de p oducción. • Capacidad de p oduci se ies co as de a ian es de un p oduc o. • Capacidad de p oduci piezas bajo demanda. • Capacidad de p oduci di e en es piezas a la ez. 101 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Pe mi e descen aliza la p oducción. • Un ejemplo es la elabo ación de un p oyec o en un es udio y su pos e io ab icación a pa i de los a chi os almacenados en la nube en áb icas si uadas en dis in os países pa a aho a cos es de anspo e. Disminuye la in e sión en u illaje. • Los p ocesos no equie en de u illaje, como moldes o sis emas de anclaje pa a la p oducción. Po encia el se icio pos en a. • Pe mi e ab ica piezas bajo demanda a pa i de los a chi os almacenados. Po lo que se pueden o e a epues os de po ida, sin necesidad de in e i en ol e a mon a oda la cadena p oduc i a y necesi a un olumen al o de p oducción pa a en abiliza lo. 5.1.2 Necesidades de mejo a P incipales mo i os pa a su no implemen ación Al igual que con los mo i os pa a su implemen ación, los p incipales mo i os po los que las emp esas no u ilizan la FA pa a ab ica sus p oduc os son dos: Cos es de equipamien o. • Los cos es del equipamien o son ele ados, así como los cos es de p oducción y el man enimien o de la maquina ia. • El cos e de ma e iales es ambién más ele ado po la necesidad de o ma os en b u o especí icos y con meno demanda. Limi aciones en los ma e iales. • P opiedades mecánicas limi adas en algunos ma e iales o di icul ad a la ho a de consegui es uc u as homogéneas. • Va iedad de ma e iales disponibles. Cada ecnología unciona con una ipología y o ma o de ma e ial de e minado. Los ma e iales en donde las indus ias desean desa ollo son po o den: o Me ales. o Ma e iales de ipo elas omé icos. o Plás icos con al a esis encia é mica. 102 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 o Fib a de ca bono. o Ma e iales con núcleo in e no conduc o . o Bioplás icos. o Ma e iales solubles. Exis en o os ac o es que hacen que las emp esas oda ía es én conside ando la implemen ación de es as ecnologías. Capacidad P oduc i a. • Relación iempo/calidad. En la ac ualidad la FA no es capaz de o ece piezas de calidad con una elocidad de p oducción simila a la ob enida median e mé odos adicionales. Es o hace que es én en des en aja a la ho a de p oduci en masa se ies muy amplias. • Volúmenes de ab icación. Son po lo gene al limi ados y meno es que los de ecnologías adicionales. • Sis emas de p oducción híb idos. Es as limi aciones hacen que po lo gene al se uses sis emas de FA en conjun o con sis emas de ab icación adicionales. Es po an o, en gene al a día de hoy, un aliado a la Fab icación T adicional más que un sus i u o. Fal a de un ma co legal cla o. • Fal a de un ma co legal cla o a ni el in e nacional, una no ma i a, que asegu e la calidad de las piezas y de los p ocesos y ma e iales u ilizados. • Es o es en lo que es án abajando los o ganismos ISO TC261, ASTM F42 y ecien emen e CEN/TC 438. Necesidad de o ma al pe sonal. • Al a a se de unas ecnologías ela i amen e nue as, equie e de pe sonal cuali icado pa a su u ilización. Po lo que has a que no se disponga del mismo no se pod á ap o echa co ec amen e es as ecnologías. 5.1.3 Fu u o y Tendencias Ac i ud de las emp esas hacia la FA Al ededo del 65% de las emp esas planea in e i en FA en los p óximos es años. El 45% de es as planea in e i el doble de lo in e ido es e año el año p óximo. Y el 60% planea des ina pa e de la in e sión en con a a y o ma pe sonal especializado en FA. 103 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Cambios en los p óximos 5 años Se puede ap ecia como la endencia es que poco a poco se aya u ilizando la FA pa a p oduci más piezas ú iles, ya sea pa a po encia la p oducción o di ec amen e pa a p oduci piezas e minadas y lis as pa a el consumo. Figu a 46. Ac i ud de las emp esas hacia la FA. Figu a 47. Va iación de las p incipales aplicaciones de la FA en los p óximos 5 años. 104 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 5.2 Consumido El ecien e auge de la maquina ia -sob e odo FFF- de bajo cos e en el me cado, hace que los consumido es no sólo engan posibilidad de comp a p oduc os pe sonalizados, sino que aho a pueden ab ica sus p opios p oduc os. Es o pe mi e ag upa de mane a gene alizada a los consumido es en dos g andes g upos: • Los hacedo es son los usua ios que diseñan y ab ican obje os po si mismos. Suelen ene un pe il más especializado. • Usua ios acos umb ados al modelo usual en el que espe an una expe iencia cómoda en la que simplemen e engan que comp a los iche os pa a pode “imp imi se” sus p oduc os. 5.3 P o esionales Es a epe cusión en la indus ia y en los consumido es hace que p o esionales con el pe il de un Ingenie o. Y de un ingenie o en Diseño Indus ial y Desa ollo de P oduc os en pa icula , es é muy demandado. Además ab e nue as posibilidades y mul iplica las posibilidades de emp ende un p oyec o con éxi o. La ue e i upción de las máquinas FA de bajo cos e con ie e a los Ingenie os y p o esionales en po enciales consumido es de es as ecnologías. Haciendo que cob e más ue za los mo imien os “Make ” y “DIY”. Es o se aduce en la c eación de una comunidad mundial en la que se compa e conocimien os y p oyec os. El p incipal exponen e angible de es a comunidad es el Fab lab (ac ónimo del inglés Fab ica ion Labo a o y) es un espacio de p oducción de obje os ísicos a escala pe sonal o local que ag upa máquinas con oladas po o denado es. Fab Lab Es una pla a o ma que es imula la emp endimien o median e la conexión en ed global de es udian es, educado es y di e en es pe iles p o esionales con la inno ación como denominado común. La ed de Fablabs se ex iende en más de 30 países con has a la echa 669 labo a o ios que compa en me odología, he amien as de lib e acceso y p ocesos; acili ando la colabo ación en cualquie pa e del mundo. 105 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Según la de inición de la Fab Founda ion, el concep o de Fab Lab se puede sin e iza en los siguien e apa ados: • Misión: los ab labs son una ed global de labo a o ios locales que a o ecen la c ea i idad p opo cionando a los indi iduos he amien as de ab icación digi al. • Acceso: cualquie pe sona puede usa el Fab lab pa a ab ica casi cualquie cosa (que no haga daño a nadie); debe ap ende a hace lo po sí solo y debe compa i el uso del labo a o io con o os usua ios. • Educación: la enseñanza en el Fab Lab se basa sob e p oyec os en p og eso y ap endizaje en e pa es; los usua ios deben con ibui a la documen ación y a la ins ucción. • Responsabilidad: los usua ios son esponsables de : o Segu idad: sabe abaja sin daña a las pe sonas ni a las máquinas. o Limpieza: deja el labo a o io más limpio aún que an es de usa lo. o Ope aciones: con ibui al man enimien o, epa ación y coo dinación de los suminis os y la maquina ia. o Con idencialidad: los diseños y los p ocesos desa ollados en los Fab labs deben queda e lib e acceso pa a la comunidad, aunque la p opiedad in elec ual pueda se p o egida según elección del usua io. o Negocio: ac i idades come ciales pueden incuba se en los Fab labs pe o no pueden en a en con lic o con el acceso abie o; se espe a que esos negocios bene icien a los in en o es, labo a o ios y edes que han con ibuido a su éxi o. Cada ez más cen os educa i os y o as ins i uciones es án adop ando el modelo de Fab Lab. Po ejemplo en Ba celona se es á disponiendo una ed de “A eneos de Fab icación” en los que bajo la iloso ía Fab Lab los ecinos pueden i a ap ende y ealiza p oyec os que apo en p oduc os posi i os pa a el ba io o el p opio a eneo. Comunidades y iendas en línea También exis en o as comunidades online en la que se compa en diseños y p oyec os, ya sea pa a busca ayuda a la ho a de desa olla el p oyec o o simplemen e pa a apo a lo de mane a desin e esada al Pa imonio Tecnológico de la Humanidad y que cualquie a pueda ap ende del p oyec o o iginal e incluso mejo a lo, como se hizo con el p oyec o RepRap. Es impo an e que el abajo compa ido en es as comunidades 106 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 abie as es e p o egido bajo licencia C ea i e Commons[14] pa a e i a ap opiaciones indebidas y usos indeseados. Los ejemplos más conocidos son Thingi e se[15] como eposi o io abie o de modelos 3D o Ins uc ables[6] que es un eposi o io abie o de p oyec os DIY. Hay o as comunidades en las que además de compa i se puede conec a pa a con a a u o ece se icios. Ya sea po enca gos de diseño y modelado 3D. Simplemen e diseñando y subiendo o comp ando piezas a la ienda. También se puede o e a y con a a in aes uc u a como máquinas pa a ab ica un lo e de pieza. MyMiniFac o y[10] es un ejemplo de ienda de modelos y se icios 3D y 3dHubs[1] un se icio de piezas bajo demanda. Las g andes emp esas como 3DSys ems [18], P o olabs [19] y S a asys [20] en e o as, ambién ap o echan la d ás ica educción de la Escala Mínima E icien e que pe mi e la FA, pa a o e a se icios de ab icación bajo demanda en los que el clien e puede subi las piezas y elegi los pa áme os y unidades a ab ica , ob eniendo p esupues o y plazo de en ega en un b e e espacio de iempo. C owd onding y emp endimien o Además de ene he amien as pa a desa olla p oyec os de mane a más ápida y a un cos e meno , siguiendo con la cul u a colabo a i a, cada ez exis en más pla a o mas en in e ne de “C owd unding” o mic omecenazgo. El uncionamien o a ía en unción de la pla a o ma y el ipo de p oyec o pe o po lo gene al se puede sin e iza de la siguien e mane a: • El emp endedo p esen a su p oyec o en uno de es os escapa a es digi ales po un iempo limi ado y con una me a de ecaudación mínima ija. • Las pe sonas in e esadas pueden compa i el p oyec o además de apoya lo económicamen e de mane a desin e esada po simpa iza con el mismo o a cambio de ecompensas que o ezca el emp endedo , como accede al p oduc o de mane a an icipada o más económica. • Una ez cumplido el plazo, si se ha alcanzado la me a el emp endedo ecibi á la inanciación y debe á cumpli con las p omesas es ipuladas en las ecompensas. De no llega al obje i o debe á de ol e la inanciación a sus mecenas. Es as pla a o mas en combinación con la capacidad de la FA de educi el capi al necesa io pa a pa a inicia la manu ac u ación y elimina la necesidad de economías de 107 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA escala pe mi e a los emp endedo es cuan i ica y educi los ecu sos pa a pode ealiza la p oducción del p oyec o de mane a exi osa. 108 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 6.1.1.2 Conside aciones de in e cambio de a chi os • Ni el de mallado: al con e i el CAD a .STL o .AMF la geome ía queda de inida po una malla. En unción del amaño de los iángulos de la misma se ob end á un ni el de de alle. Es undamen al adecua el amaño de malla a la esolución necesa ia en el p oceso de ab icación. Cuan o meno el amaño de los iángulos mayo se á el ni el de de alle y mejo el acabado supe icial. Además es undamen al que la máquina sopo e esa esolución. • Comunicación e in e cambio de a chi os: al igual que con los p ocesos de ab icación po CNC los p og amas y a chi os cuen an con la in o mación necesa ia pa a su ab icación, po an o pod ía simplemen e ca ga se el p og ama y empeza la ab icación. Es i al ealiza documen ación pa a que du an e el p oceso de ab icación odo el pe sonal in oluc ado conozca las unidades y de alles cons uc i os undamen ales, pudiendo así e isa y e i a e o es. A su ez se debe conside a la compa ibilidad en e o ma os y p og amas u ilizados o las consecuencias que un cambio de o ma o puede p oduci en el a chi o. 6.1.2 Conside aciones del ma e ial Pa a selecciona el ma e ial es undamen al conoce las p opiedades que o ece en unción de su ipo y la ecnología con la que se u ilicen. En é minos gene ales los p ocesos de FA p oducen piezas con p opiedades anisó opas mayo es que en la mayo ía de p ocesos adicionales. 6.1.2.1 P opiedades mecánicas • Resis encia a la acción: es a p opiedad depende á de la o ien ación de la pieza du an e la cons ucción. • Resis encia a la lexión: es a p opiedad depende á ambién de la o ien ación de la pieza du an e la cons ucción. • Resis encia a la comp esión: es á p opiedad se e menos al e ada en unción de la o ien ación de cons ucción. • Resis encia a la a iga: en muchos casos las piezas p oducidas po FA iene baja esis encia a la a iga po la p opia cons ucción po capas que acili a la p opagación de las isu as. Es undamen al conoce el p incipales eje de ca ga al que se á some ida al pieza pa a o ien a lo en el eje de cons ucción y así e o za la esis encia an e es e enómeno. Un buen acabado supe icial, sin sal os en e capas ambién a o ece la esis encia a es e enómeno. 115 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA 6.1.2.2 P opiedades é micas • Tempe a u a de dis o sión é mica: es la empe a u a a la cual un políme o se de o ma bajo una ca ga especí ica, es undamen al ene la en cuen a pa a piezas que an a u iliza se en en o nos con empe a u as po encima de la empe a u a ambien e. También es i al con ola la pa a adecua los iempos de ab icación y e i a que las capas supe io es hagan colapsa a las in e io es. • Pun o de usión: es undamen al conoce es a p opiedad pa a adecua los pa áme os de la máquina y e i a p oblemas como el solapamien o de capas. 6.1.2.3 O as p opiedades E iden emen e es impo an e ene en cuen a o a se ie de p opiedades en unción de los eque imien os de uso de la pieza, al y como se hace con piezas manu ac u adas po p ocesos con encionales. Algunos ejemplos son las p opiedades eléc icas; la esis encia a la in lamabilidad o a agen es químicos; la densidad del ma e ial; y la du eza en caso de piezas me álicas. 6.1.3 Conside aciones de sos enibilidad En la ac ualidad cada ez es más impo an e man ene un con ol sob e el impac o medioambien al que supone la p oducción indus ial. Es po ello que los obje os p oducidos po FA ambién deben cumpli con la egulación igen e y ap o echa las en ajas que es os apo an pa a educi odo lo posible el impac o. 6.1.3.1 Reducción de ma e ial La FA no sólo pe mi e despe dicia menos ma e ial que po mé odos de ab icación con encionales. También pe mi e educi el ma e ial u ilizado pa a ab ica componen es. Lo que en indus ias como la ae onáu ica se puede aduci en un aho o en combus ible de millones de li os al año con su consiguien e educción en emisiones de Co2 debido al alige amien o de una ae ona e. 6.1.3.2 Reciclaje y Código de iden i icación Po lo gene al odos los ma e iales me álicos son eciclables. Las esinas empleadas en Cho o de Ma e ial y Fo opolime ización en anque no son eciclables. El es o de p ocesos u ilizan ma e iales po lo gene al eciclables ( eniendo en cuen a la deg adación ípica asociada a es e p oceso). Los ealizados en ma e iales 116 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 plás icos eciclables debe án es a co espondien emen e ma cados con sus códigos de iden i icación según el RIC (Resin Iden i ica ion Code). 6.1.3.3 Impac o del Ciclo de ida del p oduc o El ciclo de ida de un p oduc o iene un impac o en el plane a desde que se ob ienen los ma e iales has a que el p oduc o es inalmen e desechado, eu ilizado o eciclado. Pa a conoce el impac o que iene la p oducción de es e obje o po p ocesos de FA, es os se compa a an con p oceso adicionales. A pesa de que en p ime a ins ancia un p oceso e FA pueda eque i de más ene gía que un p oceso con encional, la educción de ecu sos necesa ios pa a la p oducción a lo la go de oda la cadena puede se su icien e como pa a que sea una al e na i a más e icien e y sos enible. Po an o, pa a elegi la u ilización de una ecnología de FA con espec o a o a u o o p oceso adicional, es undamen al analiza las consecuencias que a a ene es e p oceso jun o con el ma e ial u ilizado en el impac o del ciclo de ida del p oduc o en el plane a. 6.1.4 Conside aciones de negocio Se debe ene en cuen a una se ie de ac o es pa a decidi si p oduci el p oduc o u ilizando FA es la opción más en able. 6.1.4.1 Apo ación de alo Lo p ime o a conside a es si la FA ealmen e apo a un alo al p oduc o que no se puede ob ene po mé odos de ab icación adicionales. Es o puede hace que el p oduc o sea una inno ación y po an o se más a ac i o en el me cado. 6.1.4.2 Cos es Si el p oduc o es ealmen e inno ado se puede asumi una se ie de sob ecos es y iesgos adicionales, sin emba go hay que conside a si inalmen e se á un p oduc o en able. En caso de no apo a ealmen e un alo demasiado dis in i o hab á que es udia si ealmen e es en able la p oducción u ilizando FA en luga de mé odos adicionales. Además hab á que analiza qué ecnología de FA se adap a al p oyec o y es la más en able. 117 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA 6.1.4.3 Capacidad p oduc i a En e los p incipales mo i os po los que muchas emp esas no han comenzado a implan a la FA en sus cadenas p oduc i as es po la baja p oduc i idad a g an escala que es as o ecen. Po an o, se debe analiza la es a egia de me cado co ec amen e pa a sabe si la FA puede cumpli con la demanda del p oduc o. 6.1.4.4 O as conside aciones Al igual que con p ocesos de ab icación adicionales, la p oducción segui á una cadena en la que se debe in eg a es os p ocesos. Po an o la in e sión a ealiza no sólo es en una máquina de FA, se iene que conside a el iempo de amo ización de la misma, el pe sonal que la a a hace unciona , los pos p ocesos asociados a esas ecnologías, el a amien o de los esiduos, e c. Con el in de educi iesgos e in e sión, conside a la p obabilidad de subcon a a la p oducción es una buena opción, ya que la FA pe mi e o e a p ecios compe i i os sin necesidad de p oduci se ies la gas. 6.2 Diag ama de lujo pa a u iliza FA Con odas las he amien as y conocimien os ecogidas en es e documen o, el ingenie o pod á selecciona la ecnología de FA adecuada a las necesidades de cada pa e del p oceso p oduc i o. Es a oma de decisiones se puede acili a y esumi en el siguien e diag ama de lujo: Figu a 48. Diag ama de lujo pa a u iliza la FA. Diseño plan eado a pa i de [4] 118 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 Pa a comenza , se debe iden i ica el po encial que o ece ab ica el p oduc o po FA en e a los mé odos adicionales. Es o se puede hace en unción de las en ajas y des en ajas que la FA o ece (apa ado 3.5, capí ulo 3). De se un po encial medio-al o se conside a á que se puede u iliza FA en e a o os mé odos de ab icación adicional. De se bajo, se puede segui u ilizando la FA pa a aba a a los cos es y aco a los iempos de desa ollo del p oduc o. Tomada es a decisión, es el momen o de selecciona que ecnología es la más adecuada en unción de la ase en la que se encuen e el p oyec o. Es a selección se puede hace siguiendo los dos siguien es pasos. P ime o, se debe iden i ica los eque imien os de la pieza a ab ica en unción a la ase de desa ollo del p oyec o en la que se encuen e. Es e paso no iene que oma se como lineal, dado que si desde un inicio se conocen o se in en a plan ea los eque imien os de la pieza inal, se á más sencillo y económico selecciona o adap a las ecnologías u ilizadas du an e odo el p oceso de diseño y desa ollo del p oduc o. Segundo, en unción de es os eque imien os pod á ealiza una ápida compa a i a en e las 7 ca ego ías de p ocesos de FA undamen ales, ecogida en la siguien e igu a. Figu a 49. P ime a ase de selección de p oceso de FA. Diseño plan eado a pa i de [2] 119 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Una ez elegida la ecnología, se segui á con el lujo del diag ama de la igu a 34, epi iendo el ciclo has a llega a la p oducción del p oduc o inal. Es posible que una p oducción comple a po FA sea económicamen e in iable, po an o la FA no iene po que se un sus i o de los mé odos adicionales sino un complemen o pa a desa olla y p oduci un p oduc o. Pa a comp ende mejo el uncionamien o del diag ama de lujo se p esen a el siguien e caso p ác ico [7]. Con el mo i o de las elecciones p esidenciales de la Unión Eu opea acogidas es e año 2016 en Áms e dam, se debía cons ui un palacio de cong esos pa a albe ga el acon ecimien o. Dicha edi icación end ía un ca ác e empo al dado que sólo e a necesa ia du an e las elecciones. Pa a la o namen ación ex e io se que ía consegui unas es uc u as singula es de colo azul que eco da an al agua con mo i o de la emá ica na al de la edi icación en la ciudad de los canales. Po ello, la ab icación adi i a e a un ecu so cla amen e idóneo pa a esa a ea. T as de ec a el al o po encial de la FA en es e p oyec o, g acias a que pe mi e libe ad en el diseño y la pa ame ización del mismo pa a adap a lo a las di e en es Figu a 50. Compa a i a de ca ac e ís icas de las 7 ca ego ías de FA. Diseño plan eado a pa i de [2] 120 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 secciones donde se a a u iliza , se a anza a la P ime a ase de selección del p oceso de FA. Debido a la empo alidad de la edi icación, las es uc u as ab icadas po FA debe ían se : lige as y con el meno núme o de piezas posibles pa a acili a su anspo e, mon aje y desmon aje; a la ez es a compues as po ma e iales biodeg adables y eciclables. Además de cumpli una unción deco a i a, la geome ía p oducida gene a ía supe icie de asien o pa a los isi an es, po an o end ía que se capaz de esis i es os es ue zos y su exposición a la in empe ie. Pa iendo con la en aja de conoce de an emano los eque imien os undamen ales del obje o inal, es a p ime a ase se a on o de o ma in e sa a la plan eada en el esquema. Es o se hace, con el obje i o de a a de selecciona una sola ecnología pa a desa olla el p oyec o en su o alidad y así pode ; consegui mejo es esul ados, aho a iempo y dine o en su desa ollo. Pasando a la abla de compa ación de las 7 ca ego ías ( igu a 50), lo p ime o es selecciona una ca ego ía que u ilice un ma e ial que cumpla con los eque imien os es ablecidos. Los políme os e moplás icos y el papel pa ecen los únicos que cumplen con es a p emisa. Quedando sólo seleccionables; la ex usión de ma e ial, la usión de lecho de pol o y la laminación en hoja. Las es ca ego ías p esen an a p io i ca ac e ís icas muy simila es en cuan o a la esis encia y es abilidad del ma e ial, sin emba go, el acabado supe icial ob enido con las dos úl imas es algo po oso po lo que eque i án de pos p ocesados que haga que las piezas puedan esis i mejo a la in empe ie. Además al conoce de an emano que se debe a a de consegui piezas de g andes olúmenes pa a acili a el mon aje, la ex usión de ma e ial es la ca ego ía que pe mi e escala la maquina ia con mayo acilidad pa a p oduci piezas de g an amaño que incluso pod ían se p oducidas in- si u. Una ez elegida la ex usión de ma e ial, se hicie on modelos a escala pa a e ina el diseño has a consegui la es é ica deseada (concep ualización). Es os ambién si ie on pa a asegu a el co ec o ajus e en e las piezas y la achada (p ueba de mon aje/ajus e). La ex usión de ma e ial pe mi e ambién con ola la can idad de ma e ial de elleno en las pa edes de la pieza. Du an e las p uebas uncionales, se de e mino la di icul ad de ob ene piezas lige as que a su ez asegu an la in eg idad de 121 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA la es uc u a en las zonas des inadas pa a sen a se sin que el p ecio y la complejidad del mon aje se dispa a an. Sin emba go, pa a la p oducción inal se op o po ap o echa es a inno ación y el diseño plan eado en combinación con un mé odo de cons ucción adicional, pa a así consegui que el p oyec o ue a económicamen e en able. Pa a es o, se u ilizó una máquina de ex usión de ma e ial de g an escala que pe mi ía p oduci las piezas de o namen o en un solo cue po y las zonas de asien o ue on ellenadas con un ho migón lige o, una ez las es uc u as ya es aban co ec amen e ijadas. Figu a 51. Fachada edi icio Eu opa en Áms e dam [7] 122 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 Re e encias [1] 3D P in ing s Injec ion Molding eBook. (s. .). Recupe ado 9 de ab il de 2016, a pa i de h p://www.sculp eo.com/en/ge /ebook/3Dp in ing_ s_injec ion/ [2] C eación de p o o ipos. (s. .). Recupe ado 9 de ab il de 2016, a pa i de h p://www.p o olabs.es/ esou ces/whi epape s/2015/p o o yping-p ocesses/ [3] La imp esión en 3D y los p ocesos de ab icación adicionales. (s. .). Recupe ado 9 de ab il de 2016, a pa i de h ps://www.sculp eo.com/es/imp esion- 3d/la-imp esion-en-3d-y-los-p ocesos-de- ab icacion- adicionales/ [4] No ma ISO/DIS 20195:2015. Guía de diseño pa a la ab icación adi i a. (2015). Recupe ado 17 de mayo de 2016. [5] No ma ISO/ASTM 52900:2015. P incipios gene ales pa a la ab icación adi i a, Te minología. (2015 ). Recupe ado 17 de mayo de 2016. [6] No ma ISO/DIS 17296-2:2015. P incipios gene ales pa a la ab icación adi i a, Pa e 2 Desc ipción gene al de ca ego ías de p ocesos y ma e ia p ima. Recupe ado 17 de mayo de 2016. [7] DUS A chi ec s Ams e dam - Eu ope Building. Recupe ado 7 de junio de 2016, a pa i de h p://www.dusa chi ec s.com/p ojec s.php?ca ego ieid=publicbuildings 123 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Pa a acili a es a in e acción el p og ama Ibooks au ho cuen a con una se ie de “widge s” in e ac i os que hacen que la expe iencia sea aún más ica que la ob enida con o os p og amas de maque ación. • Gale ía: pe mi e añadi una gale ía con a ias o os de al a calidad. • Mul imedia: pe mi e añadi ídeos explica i os de apoyo pa a las explicaciones. • Repaso: pe mi e añadi cues iona ios pa a comp oba si los concep os han quedado cla os. • Keyno e: pe mi e añadi p esen aciones ya gene adas pa a aumen a la in o mación. • Imagen in e ac i a: Pe mi e añadi ano aciones desplegables pa a expandi la in o mación p esen e en una imagen. • 3D: pe mi e añadi modelos 3D pa a que el usua io los explo e. • Ba a la e al de desplazamien o: Pe mi e deja una in e az más limpia y con espacios al pode añadi la gos ex os en espacios pequeños. • Ven ana eme gen e: Pe mi e añadi in o mación escondida sob e una imagen o igu a, pa a man ene la in e az más limpia. • HTML: pe mi e enlaza con enido web, po lo que se puede ene in o mación o almen e ac ualizada en iempo eal. La na egación po el documen o es muy dinámica e in ui i a como cualquie o a aplicación pa a mó iles u o denado . Sin emba go, con el in de asegu a una expe iencia simple y sin p oblemas, se añadi á al p incipio del documen o unas diaposi i as expia o ias que guia án al usua io en la na egación e in e acción. Figu a 54. Widge s Ibooks Au ho 131 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Figu a 55. Diaposi i a: ¿Como unciona el lib o? I Figu a 56. Diaposi i a: ¿Como unciona el lib o? II 132 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 Dis ibución de elemen os Las pan allas del ma e ial didác ico se di iden en pan allas de Capí ulo y pan allas de Sección con sus espec i as páginas de desa ollo. En cuan o a las páginas de Capí ulo, que hacen las unciones de po ada del miso, la dis ibución de los elemen os se á la indicada en la siguien e igu a. Cons a á de una imagen de ondo elacionada con lo a ado en el ema que sea p e e en emen e sob e un ondo neg o pa a man ene una homogeneidad en las páginas de capí ulo y que sea más ácil la na egación del documen o en la is a de ca usel. Figu a 57. Dis ibución pan alla capí ulo 133 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA En la sección in e io izquie da el ex o a ia á. P esen ándose el índice al posiciona se sob e la pan alla del capí ulo y dando la posibilidad de accede di ec amen e a cada uno de los pun os mos ados en el mismo. Po o o lado el ex o pasa á a se una in oducción del capí ulo en cues ión una ez se accede al in e io del capí ulo. Pa a el diseño de las pan allas de Sección, donde se desa olla el con enido de cada capí ulo, se sigue el siguien e esquema. Figu a 58. Vis a de ca usel a la izquie da, is a den o del capí ulo a la de echa Figu a 59. Dis ibución pan alla “Sección” 134 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 El encabezado ocupa una supe icie de 100 pun os; en el encon a emos el núme o del capí ulo al que pe enece esa sección y debajo con un mayo amaño de uen e el í ulo de la sección; a la de echa se si úa el logo de la uni e sidad con o mado po capas pa a adap a lo a la emá ica del ma e ial didác ico. En cuan o a los o os má genes, se dejan 50 pun os an o pa a los la e ales como pa a el in e io . Encon amos la nume ación de página en la esquina supe io de echa de es e úl imo ma gen. El es o de la supe icie de la pan alla, espe ando el ma gen delimi ado po la línea de pun os, se á u ilizada pa a dispone la in o mación e imágenes que ilus a án el ma e ial didác ico. Las páginas pe enecien es a la sección segui án el mismo diseño, pe o pasando el encabezado a nega i o (Figu a 44), es o pe mi i á al usua io dis ingui ápidamen e dónde empieza cada sección y qué páginas pe enecen a las mismas, al y como se e en la is a de ca usel de la Figu a 43. Colo El diseño del ma e ial didác ico a a de se lo más sob io y minimalis a posible, con el in de cen a la a ención en el con enido y simplemen e se i de guía pa a la na egación a la ez que se asocia la au o ía del mismo. Po ello se op a po u iliza una gama de colo es no muy amplia en la que se u ilicen los colo es co po a i os de la ULPGC. Figu a 60. Pan alla inicio de sección a la izquie da, pan alla pe enecien e a dicha sección de echa. 135 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Al ma gen de la u ilización del neg o y el blanco en la pan alla de capí ulos, el colo u ilizado pa a el encabezado de las secciones es: Pa a los ex os del cue po del documen o se u ilizan a ias onalidades de g is en conjunción con la a iación del amaño de uen e pa a di e encia en e los dis in os ni eles de in o mación, í ulos, ex o, leyendas de imagen, e c. Tipog a ía La amilia ipog á ica elegida pa a el ma e ial didác ico es la Hel e ica Neue, po su cla idad, buena legibilidad y sensación de calidad y mode nidad que ansmi e. Pa a dis ingui di e en es ni eles de in o mación es a ipog a ía se a ia á en amaño de uen e y es ilo (neg i a, cu si a, sub ayado). En la pan alla de capí ulo se u iliza: • Encabezado: o Fuen e de 18 pun os en neg i a pa a designa el núme o del capí ulo. • Cue po: o Fuen e de 50 pun os en neg i a pa a designa el nomb e del capí ulo. o Fuen e de 18 pun os pa a el cue po del ex o an o en la in oducción como en el índice. En las pan allas de sección se u iliza: • Encabezado: o Fuen e de 14 pun os en neg i a pa a designa el núme o del capí ulo. o Fuen e de 36 pun os en neg i a pa a designa el nomb e de la sección. • Cue po: o Fuen e de 18 pun os en neg i a y mayúscula pa a los í ulos de pá a o. o Fuen e de 15 pun os no mal pa a el ex o. 136 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 o Fuen e de 16 pun os en neg i a pa a el í ulo de imágenes y elemen os mul imedia. o Fuen e meno de 14 pun os cu si a pa a las leyendas de imágenes y elemen os mul imedia. o Fuen e meno de 14 pun os pa a cualquie o o ex o que no o me pa e del cue po p incipal. • Pie de página: o Fuen e de 14 pun os pa a la nume ación de página. Imágenes y G á icos Las imágenes u ilizadas en el documen o deben se de una calidad al a. Los o ma os u ilizados son .jpg y .png. El o ma o de los g á icos se án a chi os ec o iales, pa a asegu a una co ec a ep oducción en cualquie esolución, incluida la p oyección en clase. Es os g á icos ambién segui án una gamas de colo es en conco dancia con los colo es co po a i os plan eados en el apa ado co espondien e con an e io idad. Se embebe á o o con enido mul imedia como ídeos u ilizando HTML pa a ep oduci los desde la ed y así alige a el peso del a chi o. El o ma o pa a los g á icos en 3d es .dae. Todas las imágenes y demás con enido mul imedia i á acompañado de una leyenda explica i a jun o con la au o ía de la misma en caso de se de una uen e ex e na. 137 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA 7.3 Con enido En lo que al con enido se e ie e, oda la in o mación ex aída du an e el p oceso de in es igación de es e TFG y ecogida en la p esen e memo ia, se sin e iza y uelca en el ma e ial didác ico, siguiendo la es uc u a mos ada en es e esquema. Figu a 61. Esquema es uc u a de con enido del ma e ial didác ico. Con el obje i o de ilus a mejo la es uc u a y las mecánicas de uncionamien o del ma e ial didác ico, a con inuación se an a p esen a y explica algunas diaposi i as -del capí ulo 6 del ma e ial didác ico- de ejemplo. 138 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 Figu a 62. Po ada capí ulo 6 Fo opolime ización en anque A lo la go de es e capí ulo, no se hace mención ace ca de bo ones de na egación, un ecu so muy u ilizado en es e ipo de documen os elec ónicos. Sin emba go, en es e caso no es necesa io in eg a los en la pan alla de con enido, ya que es os bo ones apa ecen de o ma con ex ual cuando el usua io se ace ca con el a ón a los ex emos de la página o son di ec amen e isibles en los disposi i os ác iles ( igu a 63). Figu a 63. Bo ones con ex uales 139 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA Como ya se ap ecia en el apa ado de Disposición de los elemen os, la disposición que pe mi e el p og ama hace que no sea necesa io ocupa una g an pa e de la cabece a de las diaposi i as con un menú de na egación. Si el usua io quie e hace una na egación no con inua, en la que da sal os en e secciones y capí ulos, iene dos o mas de hace lo. Una es en a en la is a de ca usel ( is a minimizada po capí ulos) haciendo el ges o de “zoom –“ que se le enseña al p incipio del documen o ( igu a 64) Figu a 64. Vis a de ca usel La o a es accede a la abla de con enidos al y como se mues a en la igu a 65. Es a ca ac e ís ica se encuen a en cualquie o o o ma o digi al, sin emba go, el p og ama la c ea y ac ualiza de mane a au omá ica a la ez que se a con eccionando el ma e ial didác ico. 140 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 CAPÍTULO 8 Conclusión Capí ulo 8 Conclusión 8.1 Conclusión Con la de e minación de cumpli los obje i os plan eados al inicio de es a memo ia, se ha ealizado una búsqueda y análisis de in o mación exhaus i os que me ha pe mi ido ob ene las siguien es conclusiones. Si bien, se pa ía de la p emisa de la impo ancia de la u ilización de ecu sos didác icos pa a la enseñanza y o mación del alumnado, el p oceso seguido du an e la elabo ación de es e TFG ha e o zado es as bases. Po , ello se ha desa ollado una es uc u a de con enidos y de na egación que ha á que el usua io del ma e ial pueda asimila los concep os de mane a in ui i a. Do ándolo de g á icos y o os ecu sos in e ac i os que se ajus a án al ni el del usua io, haciendo que es e pueda ob ene una idea básica de los concep os y una ez los enga asimilados pueda e o za los o p o undiza en mayo medida. En lo e e en e a la emá ica de es e ma e ial didác ico, la Fab icación Adi i a, es un mé odo de ab icación ela i amen e nue o, con un g an po encial, que ac ualmen e se encuen a en auge y cuyo impac o no ha á más que c ece du an e los p óximos años. Po an o, es i al que un pe il p o esional, como el de los ingenie os en gene al y de los ingenie os en DIDP en pa icula , es e ampliamen e o mado en es as ma e ias de ca a a a on a su u u o labo al. El hecho de que la FA sea un mé odo de ab icación asis idos po o denado , hace que gua de cie as simili udes con o os p ocesos de ab icación po con ol numé ico adicionales. Es o puede supone un pun o de pa ida que acili a á la comp ensión del p oceso de u ilización de las mismas. Sin emba go, exis en sie e ca ego ías de FA según el o ma o en el que se aplica el ma e ial. Conoce las en ajas y limi aciones que es as o ecen. Así como las especi icidades de cada p oceso den o de las ecnologías adi i as, pe mi i á ob ene el máximo endimien o a la ho a de desa olla un p oduc o. A pesa del ue e impac o que es á eniendo y que segui á aumen ando, es as ecnologías ambién ienen con apun os en e a los mé odos adicionales. Po an o, no deben se concebidas como un sus i u i o de las mismas, sino como o a 149 GRADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTOS ALEJANDRO GUTIÉRREZ BARCENILLA he amien a más que el ingenie o debe maneja pa a combina las y pode así desa olla p oduc os de la mane a más e icien e posible. Ac ualmen e exis e muy poca no ma i a in e nacional que egule la FA. O ganismos como la ASTM e ISO es án es udiando y abajando en la edacción de es as, lo que pe mi i á impulsa de mane a de ini i a la implemen ación indus ial de es as ecnologías, con el consiguien e impac o económico que es o supond á a ni el global. En de ini i a, se conside a que los obje i os del TFG han sido cumplidos, ya que se ha elabo ado un ma e ial didác ico in e ac i o, o ien ado a las ecnologías de Fab icación Adi i a. En es e, se sin e iza la in o mación ecogida y analizada en es a memo ia, haciéndolo ú il pa a la docencia , an o pa a impa i las clases como pa a el pos e io es udio au ónomo po pa e de los es udian es. 150 DESARROLLO DE UN MATERIAL DIDÁCTICO ORIENTADO A LAS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA CURSO ACADÉMICO 2015-2016 ANEXOS Anexos Índice Anexo I Ma e ial didác ico……………………………………………………………………...5 Anexo II Da ashee s…………………………………………………………………………….....21 2.1 Fo opolime ización en anque. En ision ec, Pe ac o y 4DDP 23 2.2 Cho o de ma e ial. S a asys, Polyje Objec 1000 Plus 26 2.3 Ex usión de ma e ial. BCN3DTechnologies, BCN3D+ 30 2.4 Fusión de lecho de pol o. A cam, A cam Q10plus 37 2.5 Cho o de aglu inan e. 3DSys ems, ZP in e 450 44 2.6 Laminación de hojas. Mco , Mco A ke 48 2.7 Deposición de ene gía di igida. Hu man, HC-205 51 ANEXO I Ma e ial Didác ico 5