Presentación sobre que es la fabricación digital y algunos de los procesos de prototipado rápido.

1. Diseño CAD / CAM
Docente
M.Cs. Leonardo Augusto Bonilla
Prototipado Rápido

2. 1. ¿Qué es la Fabricación Digital?
La Fabricación Digital es una metodología para integrar los modelos 3D
digitales con la producción directa de objetos a partir algunas técnicas
productivas de“bajo costo”de adición o sustracción de materia prima.
Es una tendencia a nivel mundial que se viene dando desde hace varios años
en la industria, pero se ha venido acercando más a los diseñadores
independientes, pequeños estudios de diseño y usuarios del común, gracias
a que se a favorecido con otras tendencias como las de“Hágalo Usted
Mismo”(DIY) y el diseño paramétrico“generativo”.
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3. 3Recuperado de : http://mlab.cca.edu/2008/12/1-day-workshop-modeling-for-digital-fabrication/

4. 2. Procesos de producción
Los modelos que se realizan en el CAD son modelos que se deben preparar y
optimizar para los diferentes procesos de producción disponibles.
La fabricación digital utiliza principalmente tres tipos de técnicas de
producción:
A. Por capas (Impresoras 3D)
B. Arranque de viruta (CNC)
C. Sin arranque de viruta (Cortadora Láser)
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5. A. Impresión por capas
Es un proceso por el cual se adiciona o se sinteriza un material por capas
para ir formando el diseño. La maquinaria para este proceso se les conoce
como impresoras 3D debido a que funcionan como una impresora láser o de
chorro de tinta, pero en vez de usar papel y tintas, usa capas del material
seleccionado como materia prima.
El espesor de las capas varia de acuerdo a la precisión, tolerancia de la
máquina y material.
Las impresoras 3D se pueden clasificar en dos categorías:
• Adición (FDM)
• Sinterizado (DMLS, SLA)
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6. Impresión por capas
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7. Preparación de modelos (Impresión 3D)
Inicialmente las ideas o diseños se pueden hacer en papel y luego ser pasados a un
modelo 3D, los cuales luego pasan por un proceso de conversión desde el CAD hacia
un formato casi universal llamado STL (Estereolitografía). El cual se analiza con el
software que usa la impresora 3D para hacer la simulación de la impresión, una vez se
aprueban los parámetros correctos en la simulación se procede a imprimir.
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Idea Modelo 3D Análisis Prototipado
Diseño CAD CAM / CAE Producción
Ajustes

8. a. Adición (FDM)
Una Impresora 3D de adición derrite material por capas, empezando de
abajo hacia arriba en el modelo, donde la base de soporte por lo general es
la que se desplaza en dirección negativa en el eje Z usando como altura
inicial la más cercana al cabezal que aplica el material, este solo se mueva en
2 ejes (X,Y).
Los materiales más comerciales y de bajo costo para los usuarios son rollos,
canastas, cartuchos o chipas de:
• ABS: Acrilonitrilo Butadieno Estireno
• PLA: Ácido Poliláctico
• Madera: Lywood-D3
• Cerámica
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9. Diagrama Sistema de Adición
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Recuperado de: http://gronkwena.wordpress.com

10. Material en filamento
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11. Guía de diseño - FDM
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Espesores de pared mínimo: 1mm
Utilizar material de soporte de ser necesario para
superficies y/o para crear bases para los modelos
Dejar al menos 0.3 mm de
distancia entre las piezas
de ensamble
Tener en cuenta la orientación superficial
La orientación de la impresión revela puntos debiles en los modelos.

12. Filamento ABS
El Acrilonitrilo Butadieno Estireno comercialmente es uno de los materiales
termoplásticos más usados en la impresión 3D. Lamentablemente no es
biodegradable, sin embargo, es muy utilizado para crear partes o piezas que
van a estar sometidas a fuerzas, es algo flexible sin perder su rigidez y viene
en variedad de colores.
Otras caracterizticas son:
• El ABS tiene una resistencia qúimica alta, pero es débil frente a los rayos UV.
• Los vapores de Acetona derriten de manera homogénea la superficie, perfecto
para un acabado superficial liso.
• 240ºC es la temperatura necesaria en el cabezal para derretirlo.
• 110ºC es la temepratura de la badeja para fijar el material a esta.
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13. Acabado ABS
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Busqueda Google:
3D print ABS

14. Filamento PLA
El ácido poliláctico es otro material que comercialmente está ganando
terreno entre los usuarios de la impresión 3D. A diferencia del ABS el PLA es
biodegradable, en E.E.U.U. normalmente se obtiene de almidón de maíz, y en
gran parte del resto del mundo se obtiene de la caña de azúcar, y al igual
que el ABS tambíen viene en diferentes colores.
Otras caractreisticas son:
• Superficialmente no es tan suave como con el ABS.
• Se puede usar para partes planas y las esquinas salen mejor.
• La temperatura necesaria para su impresión es de unos 210ºC con la
cama a unos 60ºC.
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15. Acabado PLA
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Busqueda Google:
3D print ABS
Busqueda Google:
3D print PLA

16. Filamento de Madera | Lywood-D3
• Filamento funciona por la mezcla de 40% madera reciclada y polímeros.
• Funciona en los rangos de temperatura entre los 175ºC y 250º.
• Entre más baja la temperatura el acabado tiene un color más claro, y
cerca de los 250º adquiere un color más oscuro.
• Durabilidad similar al PLA.
• Acabado natural similar al MDF se puede lijar y pintar.
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17. Filamento de Madera
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18. Adición de Cerámica
La adición de cerámica por capas no se hace con filamento, sin embargo
todavía es experimental, pues es una adaptación de un cabezal especial a
una impresora FDM convencional.
Se necesita tener una contextura especial para cada una de las arcillas para
que puedan ser usadas en la impresión 3D.
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19. Adición de cerámica
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20. Adición con cera
La adición con cera es otro tipo de
impresión que es muy utilizada por la
industria joyera. Básicamente lo que
hace es imprimir por capas con dos
tipos de cera, una para el objeto y otra
como material de soporte.
Los modelos tienen un acabado
superficial ideal para hacer moldes de
usados para cera perdida.
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21. Makerbot |The Replicator
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www.makerbot.com

22. Makerbot | Replicator 2/2x
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www.makerbot.com

23. Stratasys | OBJET 1000
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Busqueda Google:
3D Printer OBJET 1000

24. Stratasys | OBJET 1000
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Busqueda Google:
3D Printer OBJET 1000

25. b. Sinterizado
El Sinterizado de polvos es la conformación de los objetos a medida que un
laser va sinterizando o derritiendo las partículas del material por capas. De la
misma manera que el proceso de Extrusión Deposición, la cama de soporte
va moviendose en dirección negativa en el eje Z, permitiendo que el cabezal
que tiene el láser se mueva en las coordenadas X,Y.
• Lo materiales a sinterizar más comunes son polvos metálicos, cerámicos o
termoplásticos.
• Se hace en un medio seco para los metales y cerámicos, para
termoplásticos se hace en resinas fotocuradas.
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26. Polvos cerámicos
La impresión de los modelos en cerámica se basa en la adición de polvos por capas, un rodillo pone
polvo sobre una cama y el cabezal de impresión coloca aglutinante orgánico en sitios específicos,
imprimiendo una capas delgadas el modelo. La plataforma baja y el rodillo pasa de nuevo
repitiendo el proceso hasta que se completa el modelo.
La cama con el polvo se saca de la impresora y se pone en un horno de secado, cuando ya esta seco
se extrae el modelo de la cama de polvo y se hace la primera quemada. Después se hace la
finalización donde se aplica una capa de recubrimiento, se quema por segunda vez y luego se
aplica el acabado final, y se quema por tercera vez.
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Fuente: http://i.materialise.com

27. Guía de diseño - Cerámicos
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Espesores de pared mínimos
Esquinas redondeadas y filleteadas
Tener en cuenta el acabado
Dejar espacio entre piezas

28. Polvos cerámicos
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29. Polvos metálicos (DMLS)
Modelos hechos en polvos metálicos en su mayoría se sinterizan por medio
de un láser directamente el cual que produce partes con acabados de uso
final, los cuales son igual de buenos que un objeto mecanizado.
Por ejemplo, Titanio impreso en 3D (Sin Pulir) no se ve como el titanio
brillante mecanizado tradicional. En cambio, es un poco grisáceo y algo más
mate con una superficie más aspera y menos definida.
Los modelos en Titanio son muy duros, precisos y se pueden fabricar piezas
hasta de 0.25 mm.
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30. Polvos metálicos (Titanio)
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31. Guía de diseño - DMLS
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Espesores de pared mínimo: 1mm
El metal usa el polvo como
material de soporte, pero si se
sinterisa material para dar
soporte se debe remover
manualmente, y es posible
que sea visible luego de ser
retirado.
Las características para textos debe ser así:
El proceso permite detalle hasta 0.25mm,
detalles como distancia entrer paredes,
pero las letras en relieve o bajo relieve se
consideran como otro tipo de detalles
con otras limititcaiones.
Precisión dimensional alta

32. Estereolitografía (SLA)
Para los termoplásticos se
fotocura con luces UV el estado
liquido de las resinas del
termoplástico, esto se conoce
como Estereolitografía o
Fotopolimerización.
Se hace una construcción por
capas fusionadas del material
que puede llevar o no material
de refuerzo.
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33. Estereolitografía (SLA)
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http://www.fsl3d.com/pegasus-touch/

34. Estereolitografía (SLA)
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http://www.fsl3d.com/pegasus-touch/

35. Estereolitografía (SLA)
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http://formlabs.com/products/form-1/

36. Estereolitografía (SLA)
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http://www.kudo3d.com

37. Robocop 2014
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38. Swarm - Lexus
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39. Fuentes de información
• Impresión Cerámica - http://unfoldfab.blogspot.nl
• Impresión 3D Adición – Sinterizado - http://i.materialise.com
• Estereolitografía - http://formlabs.com/products/form-1/
• Materiales ABS, PLA -
http://www.siliconweek.es/knowledge-center/impresion-3d-que-
materiales-usar-y-donde-comprarlos-50135#
• Material MADERA impresión 3D – www.zentoolworks.com
• Impresoras 3D – www.stratasys.com - www.makerbot.com
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