CARRERA DE INGENIERIA ELECTROMECÁNICA

SISTEMAS CAD-CAM

INFORME Nº 01

TIPAN CAJAS STALIN ORFAY

PROTOTIPADO RAPIDO

16/05/2014

PRACTICA N0 6

I. TEMA

Prototipado rápido.

II. OBJETIVOS

Planificar la diagramación.

Configurar el programa.

Crear un prototipo.

Revisar órdenes de dibujo, edición, modificación y visualización.

III. MATERIALES Y EQUIPOS

Computador.

Software SolidWorks.

Software Catalyst

Modelo de una piezas a mecanizar.

IV. MARCO TEÓRICO

Prototipado rápido:

El prototipado rápido es una tecnología que posibilita producir modelos y prototipos directamente a partir del modelo sólido 3D generado en el sistema CAD, los sistemas de Prototipado Rápido generan la pieza a partir de la unión aditiva de líquidos, capa por capa, a partir de secciones transversales de la pieza obtenidas a partir del modelo 3D, las máquinas de Prototipado Rápido producen piezas en plásticos, madera, cerámica o metales.

Aplicaciones

Básicamente las técnicas de prototipaje rápido, tienen como objetivo el obtener de manera rápida y exacta una réplica tridimensional de los diseños que han sido generados mediante aplicaciones CAD en 3D.

La mayor o menor similitud que pudiera existir entre el modelo definitivo y el obtenido mediante las técnicas de prototipaje rápido dependerán básicamente del sistema utilizado para su generación y de limitaciones dimensionales, de complejidad y de postprocesos aplicados.

Las ventajas que ofrece la utilización sistemática de esta tecnología dentro del proceso global del lanzamiento de un nuevo producto abarcan a casi todos los departamentos que, directa o indirectamente están involucrados en él. Sin ánimo de ser exhaustivos, destacaremos las siguientes ventajas:

Disponer de una herramienta de comunicación física que no ofrece ningún tipo de duda, no permitiendo en consecuencia interpretaciones distintas y/o erróneas.

Facilita extraordinariamente la relación entre clientes y proveedores. Facilita, y en muchos casos estimula, la aportación de mejoras ya sea en el diseño y su funcionalidad, ya sea en el proceso productivo.

Las técnicas de prototipaje rápido pueden ser aplicadas a las más diversas áreas tales como, automoción, aeronáutica, marketing, restauraciones, educación, paleontología y arquitectura. [1]

Figura 1. Piezas de prototipado.Técnicas de prototipado

Un gran número de tecnologías en competencia están disponibles para la impresión 3D; sus principales diferencias se encuentran en la forma en la que las diferentes capas son usadas para crear piezas. Algunos métodos usan fundido o ablandamiento del material para producir las capas, por ejemplo sinterizado de láser selectivo (SLS) y modelado por deposición fundida (FDM), mientras que otros depositan materiales líquidos que son curados con diferentes tecnologías. En el caso de manufactura de objetos laminados, delgadas capas son cortadas para ser moldeadas y unidas juntas. [2]

Tipo Tecnologías Materiales

Extrusión Modelado por deposición

fundida(FDM)

Termoplásticos (por

ejemplo PLA, ABS), HDPE,

metales eutécticos, materiales comestibles

Hilado Fabricación por haz de

electrones(EBF3)

Casi cualquier aleación

Granulado Sinterizado directo de metal

por láser (DMLS)

Casi cualquier aleación

Fusión por haz de

electrones (EBM)

Aleaciones de titanio

Sinterizado selectivo por

calor(SHS)

Polvo termoplástico

Sinterizado selectivo por

láser(SLS)

Termoplásticos, polvos metálicos, polvos

cerámicos

Proyección

aglutinante (DSPC)

Yeso

Laminado Laminado de capas (LOM) Papel, papel de aluminio, capa de plástico

Fotoquímico

s

Estereolitografía (SLA) fotopolímero

Fotopolimerización por luz

ultravioleta (SGC)

fotopolímero

Tabla 1. Tipos de prototipado.

Sinterizado selectivo por láser  (SLS)

El sinterizado selectivo por láser  (SLS) es una técnica de adición de prototipado rápido en el cual se deposita una capa de polvo, de unas décimas de milímetro, en una cuba que se ha calentado a una temperatura ligeramente inferior al punto de fusión del polvo. Seguidamente un láser CO2 sinteriza el polvo en los puntos. Se utiliza para pequeños volúmenes de piezas que requieran ser funcionales.

La producción de objetos mediante SLS requiere el uso de un láser de alta potencia (por ejemplo, un láser de CO2) para fusionar pequeñas partículas de plástico, metal, cerámica o cristal en una forma tridimensional deseada.

El láser fusiona de forma selectiva material en forma de polvo en una cubeta mediante el barrido de finas capas transversales que van, así, generando el objeto tridimensional. La

información dimensional de la pieza a imprimir proviene de un archivo informático que ha sido generado o previamente escaneado. Las piezas terminadas tendrán una densidad que depende de la potencia pico del láser más que de su duración, los equipos SLS usan un láser de pulso. El equipo SLS precalienta el material polvo base en la cubeta a una temperatura ligeramente inferior a la de fusión de dicho material. De esta forma hace que la fusión del material por calentamiento sea más sencilla.

Figura 2. Proceso de uso del láser.

Algunos equipos SLS usan un polvo de un único componente, como en el sinterizado directo de metal por láser. Comparado con otros métodos de fabricación por adición, el SLS puede producir piezas a partir de un rango relativamente amplio de materiales de polvo. Estos incluyen polímeros como el nailon (puro, con fibras de vidrio u otras fibras), opoliestireno, metales que incluyen acero, titanio, aleaciones y compuestos.

La tecnología SLS se está expandiendo por todo el mundo debido a la facilidad que tiene para la fabricación de piezas de geometría muy compleja directamente de los modelos digitales CAD. Mientras que comenzó a utilizarse como un método de obtención de prototipos rápido, se está cada vez usando más en la producción de tiradas cortas de piezas para uso final. [3]

Fabricación por corte y laminado (LOM).

Se basa en el uso de una hoja de papel encolada que se posiciona automáticamente sobre una plataforma y se prensa con un rodillo caliente quedando adherida a la hoja precedente.

La técnica LOM es un proceso automatizado que genera una pieza tridimensional basada en una representación CAD por laminación secuencial de láminas transversales.

Cubic Technologies ofrece dos modelos que funcionan con láser de CO2, uno a 25W y otro a 50W. El sistema óptico consta de espejos que proporcionan el haz láser sobre la superficie

en tratamiento a través de una lente focal que lo enfoca con un tamaño aproximado de 25mm. El corte del láser es controlado por una mesa de posicionamiento XY.

El proceso de fabricación consta de tres partes:

La generación del fichero CAD-STL. Construcción. En la fase de construcción, las capas finas de adhesivo recubierto con

material son secuencialmente unidos el uno al otro siendo previamente cortados por el rayo láser. El láser incide sobre la superficie quemando el perímetro indicado por el modelo CAD en cada sección transversal, una vez hecho esto todo lo que se encuentra dentro de los límites se libera de la hoja. La plataforma con la pila de capas desciende y una nueva sección de materiales avanza. Vuelve a ascender la plataforma y el material calentado se superpone para ir uniéndose la pieza repitiendo el proceso.

Finalmente se separa del material de apoyo.

El factor temperatura es crítico y ha de mantenerse constante a lo largo del proceso por lo que la maquinaria dispone de un circuito cerrado que asegura este condicionante. [4]

Figura 3. Máquina LOM.

Ciclo de vida del prototipado

Este modelo se basa en la realización continua de diversos prototipos, cada vez más refinados, a partir del conjunto inicial de necesidades del cliente, de tal manera que los entregables van aumentando en su complejidad, con el fin de incrementar la comprensión que tiene del sistema tanto el usuario como el desarrollador.

Su principal ventaja es ese control continuo que se tiene sobre el producto que se está desarrollando, porque está supervisado y guiado por el propio cliente, que va modificándolo a su parecer, con lo que se evita la entrega de sistemas que, al final, no satisfacen las necesidades reales del usuario.

En su contra, estas características pueden hacerle débil, porque el cliente puede exigir plazos más cortos al ver sistemas en "pseudofuncionamiento", creyendo que son los finales. Algo similar puede ocurrir en el equipo de desarrollo, que puede caer en el relajamiento y descuido del compromiso de calidad adquirido. [5]

Figura 4. Ciclo de vida del prototipado.

Ciclo de vida del producto

Todo nuevo producto está encaminado a afrontar un ciclo de vida que comprende desde las primeras etapas de conceptualización del diseño hasta su retirada del mercado, pasando por el proceso de fabricación, comercialización, estrategias de reciclado, etc. Las tecnologías CAx permiten a las empresas planificar con antelación el ciclo de vida del producto, con el consiguiente ahorro en tiempo y dinero. [6]

Figura 5. Ciclo de vida del producto.

Software para Prototipado Rápido

Figura 6. Imagen de un prototipado rápido.

Materialise USA de Ann Arbor, Michigan, USA ofrece una suite impresionante de herramientas informáticas para el mercado de prototipado rápido.Mill/It de Gizmotec of Olpe, Alemania, ofrece un software que descompone un archivo STL en capas y crea un código para máquinas de control numérico.IVECS, software desarrollado en la Universidad de Clemson para reparar y verificar archivos STL.NEST Technologies de Studio City, California, USA, vende las herramientas llamadas DeskArtes Rapid Tools para reparación, conversión y manipulación de archivos STL, IGES, y VDA-FS.Marcam Engineering GmbH de Bremen, Alemania, ofrece su producto VisCAM RP, una suite comprensiva para preparación de datos de prototipado rápido.OpenRP, una iniciativa sin fines de lucro de Floating Point Solutions Pvt. Ltd. de Goa, India ofrece visores y traductores STL gratuitos.Ztech Solutions ofrece su propio Ztech-STL software para ver, analizar y reparar archivos STL.Modelpress Reader, es un visualizador gratuito de STL.3D Doctor es un software de Able Software Corp. que convierte imágenes (MRI, PET, CT) a archivos STL.VW_STL, es una herramienta shareware para ver archivos STL. [7]

V. PROCEDIMIENTO

Abrir SolidWorks

Exportamos a STL y guardamos el archivo

Figura 7. Apertura del software SolidWorks.

Abrimos el software CatalystEX

Figura 8. Software CatalystEX.

Realizamos las configuraciones necesarias en el programa.

Figura 9. Configuración del software.

Importamos el archivo file STL y preprocesamos el archivo.

Figura 10. Archivo stl.

Orientamos la pieza rotando los ejes a 90°

Figura 11. Orientación de los ejes.

Figura 12. Orientación de los ejes.

Figura 13. Orientación de los ejes.

Para revisar el tiempo seleccionamos Pack y arrastramos el mouse para posicionar la figura.

Figura 14. Posición de la figura.

Figura 15. Posición de la figura.

Figura 16. Posición de la figura.

Finalmente mandamos a mecanizar la pieza seleccionada.

VI. CONCLUSIONES

El prototipado es una operación dentro del proceso de mecanizado que nos permite interactuar un software con una máquina-herramienta.

El software CatalystEX es una herramienta de diseño para prototipado que realiza principalmente sólidos en 3D, y que nos permite la impresión o el mecanizado en una máquina-herramienta.

Es muy importante que posicionemos a la pieza en una postura adecuada en el software para realizar el mecanizado de la misma de forma correcta.

VII. RECOMENDACIONES

Conocer previamente el software CatalystEX, para no tener problemas al instante de realizar las operaciones necesarias tales como el posicionamiento de la pieza y la orientación de los ejes.

Conocer previamente como se puede relacionar y cómo puede interactuar un software con una máquina-herramienta.

VIII. BIBLIOGRAFÍA

[1] http://webs.uvigo.es/disenoindustrial/protorapid.html

[2] http://es.wikipedia.org/wiki/Impresión_3D

[3] http://es.wikipedia.org/wiki/Sinterizado_selectivo_por_láser

[4] http://tfmrimuned.wordpress.com/fabricacion-por-corte-y-laminado-lom/

[5] http://is3ados.blogspot.com/2008/11/los-ciclos-de-vida-del-software-ii.html

[6] http://lim.ii.udc.es/docencia/cax2002/

[7] http://tallerdesoluciones.blogs.inti.gob.ar/2010/06/03/software-para-prototipado-rapido/