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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA I.C.A.I. Grado en Ingeniería Electromecánica
Especialidad Mecánica
ESTUDIO COMPARATIVO DEL COMPORTAMIENTO DE RESINAS FOTOSENSIBLES CALCINABLES EN LA MICROFUSIÓN.
Lucía de la Cruz Sobrino
Director: Alfonso Cabrera G. De Candamo Madrid Julio 2016
AUTORIZACIÓN PARA LA DIGITALIZACIÓN, DEPÓSITO Y DIVULGACIÓN EN RED DE PROYECTOS FIN DE GRADO, FIN DE MÁSTER, TESINAS O MEMORIAS DE BACHILLERATO 1º. Declaración de la autoría y acreditación de la misma. El autor Dña. Lucia de la Cruz Sobrino DECLARA ser el titular de los derechos de propiedad intelectual de la obra: ESTUDIO COMPARATIVO DEL COMPORTAMIENTO DE RESINAS FOTOSENSIBLES CALCINABLES EN LA MICROFUSIÓN, que ésta es una obra original, y que ostenta la condición de autor en el sentido que otorga la Ley de Propiedad Intelectual. 2º. Objeto y fines de la cesión. Con el fin de dar la máxima difusión a la obra citada a través del Repositorio institucional de la Universidad, el autor CEDE a la Universidad Pontificia Comillas, de forma gratuita y no exclusiva, por el máximo plazo legal y con ámbito universal, los derechos de digitalización, de archivo, de reproducción, de distribución y de comunicación pública, incluido el derecho de puesta a disposición electrónica, tal y como se describen en la Ley de Propiedad Intelectual. El derecho de transformación se cede a los únicos efectos de lo dispuesto en la letra a) del apartado siguiente. 3º. Condiciones de la cesión y acceso Sin perjuicio de la titularidad de la obra, que sigue correspondiendo a su autor, la cesión de derechos contemplada en esta licencia habilita para: a) Transformarla con el fin de adaptarla a cualquier tecnología que permita incorporarla a internet y hacerla accesible; incorporar metadatos para realizar el registro de la obra e incorporar “marcas de agua” o cualquier otro sistema de seguridad o de protección. b) Reproducirla en un soporte digital para su incorporación a una base de datos electrónica, incluyendo el derecho de reproducir y almacenar la obra en servidores, a los efectos de garantizar su seguridad, conservación y preservar el formato. c) Comunicarla, por defecto, a través de un archivo institucional abierto, accesible de modo libre y gratuito a través de internet. d) Cualquier otra forma de acceso (restringido, embargado, cerrado) deberá solicitarse expresamente y obedecer a causas justificadas. e) Asignar por defecto a estos trabajos una licencia Creative Commons. f) Asignar por defecto a estos trabajos un HANDLE (URL persistente). 4º. Derechos del autor. El autor, en tanto que titular de una obra tiene derecho a: a) Que la Universidad identifique claramente su nombre como autor de la misma b) Comunicar y dar publicidad a la obra en la versión que ceda y en otras posteriores a través de cualquier medio. c) Solicitar la retirada de la obra del repositorio por causa justificada. d) Recibir notificación fehaciente de cualquier reclamación que puedan formular terceras personas en relación con la obra y, en particular, de reclamaciones relativas a los derechos de propiedad intelectual sobre ella. 5º. Deberes del autor. El autor se compromete a: a) Garantizar que el compromiso que adquiere mediante el presente escrito no infringe ningún derecho de terceros, ya sean de propiedad industrial, intelectual o cualquier otro. b) Garantizar que el contenido de las obras no atenta contra los derechos al honor, a la intimidad y a la imagen de terceros. c) Asumir toda reclamación o responsabilidad, incluyendo las indemnizaciones por daños, que
pudieran ejercitarse contra la Universidad por terceros que vieran infringidos sus derechos e intereses a causa de la cesión. d) Asumir la responsabilidad en el caso de que las instituciones fueran condenadas por infracción de derechos derivada de las obras objeto de la cesión. 6º. Fines y funcionamiento del Repositorio Institucional. La obra se pondrá a disposición de los usuarios para que hagan de ella un uso justo y respetuoso con los derechos del autor, según lo permitido por la legislación aplicable, y con fines de estudio, investigación, o cualquier otro fin lícito. Con dicha finalidad, la Universidad asume los siguientes deberes y se reserva las siguientes facultades: !
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La Universidad informará a los usuarios del archivo sobre los usos permitidos, y no garantiza ni asume responsabilidad alguna por otras formas en que los usuarios hagan un uso posterior de las obras no conforme con la legislación vigente. El uso posterior, más allá de la copia privada, requerirá que se cite la fuente y se reconozca la autoría, que no se obtenga beneficio comercial, y que no se realicen obras derivadas. La Universidad no revisará el contenido de las obras, que en todo caso permanecerá bajo la responsabilidad exclusive del autor y no estará obligada a ejercitar acciones legales en nombre del autor en el supuesto de infracciones a derechos de propiedad intelectual derivados del depósito y archivo de las obras. El autor renuncia a cualquier reclamación frente a la Universidad por las formas no ajustadas a la legislación vigente en que los usuarios hagan uso de las obras. La Universidad adoptará las medidas necesarias para la preservación de la obra en un futuro. La Universidad se reserva la facultad de retirar la obra, previa notificación al autor, en supuestos suficientemente justificados, o en caso de reclamaciones de terceros.
Madrid, a 14 de Julio de 2016
ACEPTA
Fdo
Motivos para solicitar el acceso restringido, cerrado o embargado del trabajo en el Repositorio Institucional:
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA I.C.A.I. Grado en Ingeniería Electromecánica Especialidad Mecánica
ESTUDIO COMPARATIVO DEL COMPORTAMIENTO DE RESINAS FOTOSENSIBLES CALCINABLES EN LA MICROFUSIÓN.
Lucía de la Cruz Sobrino Director: Alfonso Cabrera G. De Candamo
Madrid Julio 2016
ESTUDIO COMPARATIVO DEL COMPORTAMIENTO DE RESINAS FOTOSENSIBLES CALCINABLES EN LA MICROFUSIÓN. Autor: Cruz Sobrino, Lucía de la Director: Cabrera G.de Candamo, Alfonso Entidad Colaboradora: ICAI - Universidad Pontificia Comillas
RESUMEN DEL PROYECTO
Introducción El rápido avance de la tecnología ha afectado a gran parte de las actividades que se venían realizando hasta ahora, ya que ha supuesto un cambio en los métodos, procedimientos y materiales que tradicionalmente se venían utilizando en muchas de las tareas cotidianas, tanto a nivel industrial, como a nivel individual. En el ámbito industrial, la robótica ha supuesto un gran cambio en la forma de producir todo tipo de bienes y equipos. De la misma forma, en otros ámbitos, ese empuje de la tecnología ha tenido un impacto directo en cómo realizamos otras actividades. Un caso concreto se observa en la joyería donde han aparecido nuevas posibilidades para producir las piezas de metal que van a ser utilizados en la misma. Con las nuevas perspectivas que ofrece la tecnología en este campo de la joyería, se ha acometido el presente estudio, tratando de usar las recientes impresoras en 3D y sus materiales de impresión, para desarrollar nuevos procedimientos, métodos y materiales en el proceso de fabricación de joyas.
Objetivos El principal objetivo es el de analizar el comportamiento de distintas resinas fotosensibles calcinables durante el proceso de microfusión a la cera perdida con el fin encontrar una resina que permita imprimir modelos en 3D, para sustituir los modelos de cera obtenidos durante el vulcanizado.
Proceso seguido
Impresión 3D
Preparación árboles
Ciclo del horno
Fundición metal
Limpieza
La parte de impresión 3D incluye: •
Diseñar en 3D con la ayuda de un programa CAD piezas para su posterior impresión.
•
Con el software apropiado (Creation Workshop) preparar los modelos para imprimir.
•
Imprimir los modelos deseados con sus soportes correspondientes.
•
Curar las piezas obtenidas en la cuba UV para endurecerlas.
Para la preparación del árbol, el ciclo del horno y la fundición del metal se siguió el mismo procedimiento que en el proceso tradicional de fundición a la cera perdida. Primero se procede a la formación de un árbol con tronco de cera y con los anillos, impresos con la resina, unidos con cera. Tras preparar el revestimiento en su máquina correspondiente, se vierte la masa en el cilindro con los anillos. Una vez solidificado, se mete en el horno para que la resina se calcine siguiendo un ciclo determinado. Paralelamente, en un horno eléctrico se va fundiendo el metal elegido, de forma que cuando el horno haya completado el ciclo, el metal haya alcanzado su temperatura de fusión. Se vertirá entonces dicho metal en el cilindro, sacado ya del horno y al vacío para garantizar el llenado del molde. Finalmente, tras dejar reposar, se mete el cilindro en agua. Esto hace que se deshaga el revestimiento, quedando la pieza de metal.
Estudio económico
Ilustración 1- Proceso de fundición a la cera perdida
Resultados Con la fundición de los primeros árboles se cometió un error: no se hizo el vacío. Este fallo tuvo como resultado que los anillos o no salieran o estuvieran incompletos. Sin embargo, lo poco que se obtuvo de ellos sirvió para comprobar que las resinas (tanto la Castsolid como la B9 Yellow y la B9 Emerald) se calcinaban sin dejar mucho residuos durante su combustión.
Los dos últimos árboles, al advertir el fallo, salieron al completo y con muy buen acabado, reflejando los detalles más complejos de los diseños.
Ilustración 2- Anillos obtenidos tras el proceso de fundición
Estudio económico Con el estudio económico lo que se pretendía era ver que proceso es el más rentable: si el tradicional o el seguido en este proyecto basado en la impresión 3D. Aunque la idea inicial era comparar económicamente distintas resinas, para trabajar con la impresora sólo se disponía de la Castsolid. Por esta razón se tomó la iniciativa de comparar el imprimir los anillos y después proceder a montar el árbol, con imprimir el conjunto del árbol con los anillos directamente.
Conclusiones Con respecto a los objetivos iniciales no se pudo comparar muchas resinas, pero sí se pudo comprobar tanto la Castsolid como las B9 se calcinaban por completo dejando piezas con gran detalle. La realización del estudio económico ayudó a concluir que recurrir a la impresión 3D para el proceso de obtención de joyas es algo más económico. En cuanto a la elección de imprimir el árbol al completo o no, sale más rentable hacerlo, aunque la diferencia con el otro procedimiento no es muy notable.
COMPARATIVE PHOTOSENTITIVE
STUDY
OF
CASTABLE
THE RESINS
BEHAVIOUR DURING
OF
CASTING
PROCESS Author: Cruz Sobrino, Lucía de la Director: Cabrera G.de Candamo, Alfonso Collaborating Institution: ICAI - Universidad Pontificia Comillas
PROJECT ABSTRACT Introduction The rapid advance of technology has affected many of the activities that were being carried out, for it has meant a change in the methods, procedures and materials that were traditionally being used in many of the everyday tasks, both at industrial, and individual levels. In the industrial field, robotics has supposed a major change in the way we produce all kinds of goods and equipment. Additionally, in other areas, this technology push has had a direct impact on how we carry out other activities. A good example of this is in jewelry where new possibilities for producing metal parts have appeared. With the new perspectives offered by technology in the field of jewelry, it has undertaken this study, trying to use the latest 3D printers and printing materials, to develop new procedures, methods and materials in the manufacturing process of jewelry.
Aims The main objective of this project is to analyze the behavior of different castable photosensitive resins during the process of lost wax casting in order to find a resin that allows printing 3D models to replace wax models obtained during vulcanization.
Process followed
3D printing
Treeing
Oven casting
Metal smelting
Cleaning
3D printing part includes: •
Designing in 3D with the help of a CAD program pieces to print later.
•
With the appropriate software (Creation Workshop) preparing models for printing.
•
Printing the desired models with its corresponding supports.
•
Curing the obtained pieces in the UV barrel to harden.
For the preparation of the tree, the oven cycle and the metal smelting, the same procedure was followed as in the traditional casting process lost wax. First we proceeded to the formation of a tree trunk with wax, and printed with resin, wax rings that were attached. After preparing the coating in the corresponding machine, the investment is poured into the cylinder with the rings. Once solidified, it’s put into the oven to calcine the resin following a given cycle. Meanwhile, in an electric furnace the metal will be melting so that when the oven cycle is complete, the metal will have reached its melting temperature. The metal is then poured into the cylinder, which will have been removed from the oven and put into vacuum to ensure the filling of the mold. Finally, after letting the cylinder rest, it’s carried into the water. This dissolves the coating, leaving the metal object.
Economic study
Ilustración 3- Lost-wax casting process
Results With the casting of the first trees a mistake was made: the cylinder was not put in vacuum. This error caused the rings to be either incomplete or to not show at all. However, the parts obtained were useful to verify that the resins (both Castsolid and B9 Yellow and Emerald) were calcined without many residues left during combustion.
The last two trees, knowing beforehand what not to do, came out fully and with very good finish, showing the complex details of the designs.
Ilustración 4- Rings obtained after the casting process
Economic study With the economic study what was intended was to see which is the most profitable process: whether the traditional one or the one followed in this project based on 3D printing. Although the initial idea was to compare different resins economically, only the Castsolid was available to work with the printer. For this reason the choice was made to compare printing then rings and then assembling them to the tree, with printing the whole tree with the rings.
Conclusions Regarding the initial objectives not many resins could have been compared, but the tests made allowed to check that both the Castsolid and the B9 were completely calcined which gave great detail to the rings after casting. The realization of the economic study helped to conclude that the use of 3D printing for producing jewelry is more economical. As for the choice of printing the full tree or not, it is more profitable to do so, although the difference with the other procedure is not very noticeable.
Tabla de contenido Capítulo 1: INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 9 1.1. MOTIVACIÓN ................................................................................................................................ 9 1.2. OBJETIVOS DEL PROYECTO .................................................................................................. 10 1.3. METODOLOGIA ......................................................................................................................... 11
Capítulo 2: ESTADO DEL ARTE ........................................................................................... 13 2.1. PROTOTIPADO RÁPIDO E IMPRESIÓN 3D ....................................................................... 13 2.1.1. Historia ................................................................................................................................................... 13 2.1.2. Tipos de impresión ............................................................................................................................ 18 2.1.3. Aplicaciones .......................................................................................................................................... 21 2.2. FUNDICIÓN A LA CERA PERDIDA ........................................................................................ 24
Capítulo 3: EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS ...................................................... 27 3.1. IMPRESORA ................................................................................................................................ 27 3.1.1. SolidRay-‐ SLA/DLP ............................................................................................................................ 27 3.1.2. Creation Workshop ............................................................................................................................ 32 3.2. RESINAS ....................................................................................................................................... 34 3.2.1. Castsolid ................................................................................................................................................. 34 3.2.2. B9 Casting Resins ............................................................................................................................... 36 3.3. PREPARACIÓN DEL ÁRBOL ................................................................................................... 39 3.3.1. Cera ........................................................................................................................................................... 39 3.3.2. Inyector cera ......................................................................................................................................... 40 3.3.3. Soldador .................................................................................................................................................. 41 3.4. REVESTIMIENTO ...................................................................................................................... 42 3.4.1. Kerr Satin Cast 20 ............................................................................................................................... 42 3.4.2. Máquina de revestimiento .............................................................................................................. 44 3.5. METAL .......................................................................................................................................... 45 3.5.1. Latón ........................................................................................................................................................ 45 3.5.2. Horno de fundición ............................................................................................................................ 46 3.6. HORNO ......................................................................................................................................... 47
Capítulo 4: PROCESO DE MICROFUSIÓN .......................................................................... 49 4.1. CASTSOLID ................................................................................................................................. 49 4.1.1. Anillos ...................................................................................................................................................... 49 4.1.2. Árbol completo .................................................................................................................................... 53 4.1.3. Prueba resina ....................................................................................................................................... 56
4.2. B9 CASTING RESINS: YELLOW & EMERALD ..................................................................... 57 4.2.1. Preparación árbol ............................................................................................................................... 57
Capítulo 5: RESULTADOS ..................................................................................................... 59 5.1. CASTSOLID ................................................................................................................................. 60 5.1.1. Árbol completo .................................................................................................................................... 60 5.1.2. Anillos sueltos ...................................................................................................................................... 61 5.2. B9 CASTING RESINS: YELLOW & EMERALD ..................................................................... 71
Capítulo 6: ESTUDIO ECONÓMICO ..................................................................................... 73 6.1. FÓRMULAS PARA EL PRESUPUESTO .................................................................................. 73 6.1.1. Coste de fábrica, CF ............................................................................................................................. 73 6.1.2. Beneficio industrial, Bi ...................................................................................................................... 76 6.1.3. Precio de venta y precio de venta unitario, PV y PVU ........................................................ 76 6.2. CÁLCULOS Y PRESUPUESTO .................................................................................................. 77 6.2.1. Castsolid ................................................................................................................................................. 77 6.2.2. Proceso tradicional de fundición ................................................................................................. 87
Capítulo 7: CONCLUSIONES .................................................................................................. 89 Bibliografía .................................................................................................................................. 91 Referencias .................................................................................................................................. 94 Anexo ............................................................................................................................................. 97
Índice de ilustraciones Ilustración 2.1- Impresión 3D de un riñón [1] ................................................................. 14 Ilustración 2.2- Prótesis de pierna en 3D [1] .................................................................... 15 Ilustración 2.3- Avión impreso en 3D [2] ......................................................................... 16 Ilustración 2.4- Urbee [3] .................................................................................................... 16 Ilustración 2.5- Prótesis de mandíbula impresa en 3D [1] ............................................. 16 Ilustración 2.6- Proceso FDM [4] ....................................................................................... 18 Ilustración 2.7- Proceso SLA [4] ........................................................................................ 19 Ilustración 2.8- Proceso SLS [5] ......................................................................................... 19 Ilustración 2.9- Proceso por inyección [6] ........................................................................ 20 Ilustración 2.10- Proceso DLP [7] ...................................................................................... 20 Ilustración 2.11- Aplicaciones médicas de la impresión 3D [8] .................................... 21 Ilustración 2.12- Pieza funcional impresa [9] .................................................................. 22 Ilustración 2.13- Maqueta edificio [10] ............................................................................. 22 Ilustración 2.14- Esqueleto dinosaurio impreso [11] ...................................................... 23 Ilustración 2.15- Aplicaciones en la moda: zapatillas [12], ropa [13], joyas [14] ........ 23 Ilustración 2.16-Silicona/caucho en marco de metal [15].............................................. 24 Ilustración 2.17- Molde abierto [16] .................................................................................. 24 Ilustración 2.18- Árbol de fundición [17] ......................................................................... 25 Ilustración 2.19- Cilindros con revestimiento [15] .......................................................... 25 Ilustración 2.20- Colada [18] .............................................................................................. 26 Ilustración 2.21- Limpieza y resultado final [15] ............................................................ 26 Ilustración 3.1- Impresora SolidRay [19] .......................................................................... 27 Ilustración 3.2- Proyector ACER P1500 [20] .................................................................... 29 Ilustración 3.3- Piezas para la estructura de la impresora y resultado final [21] ....... 30 Ilustración 3.4- Partes del Flex Vat [22] ............................................................................ 30 Ilustración 3.5- Flex Vat [22] .............................................................................................. 31 Ilustración 3.6- Eje Z [23] .................................................................................................... 31 Ilustración 3.7- Ventana de trabajo de Creation Workshop .......................................... 32 Ilustración 3.8- Ventana de configuración ....................................................................... 33 Ilustración 3.9- Impresión anillo con resina Castsolid [24] ........................................... 34 Ilustración 3.10- Ciclos recomendados de calcinación para el revestimiento Kerr Satin Cast 20 {25] ......................................................................................................... 35 Ilustración 3.11- Programación recomendada de calcinación para las resinas B9 [26] ........................................................................................................................................ 36
Ilustración 3.12- Anillo impreso con B9 Emerald y el resultado tras la fundición [27] ........................................................................................................................................ 37 Ilustración 3.13- Anillo impreso con B9 Yellow y el resultado tras la fundición [26]38 Ilustración 3.14- Cera Kerr Aqua Green [28] ................................................................... 39 Ilustración 3.15- Inyector .................................................................................................... 40 Ilustración 3.16- Soldador .................................................................................................. 41 Ilustración 3.17- Gráfico comparativo de los ciclos según el tamaño del cilindro..... 42 Ilustración 3.18- Mezcladora St.Louis 82 BP – 6.............................................................. 44 Ilustración 3.19- Latón para microfusión OTTGR [29].................................................. 45 Ilustración 3.20- Horno de fundir eléctrico [30] .............................................................. 46 Ilustración 3.21- Horno ....................................................................................................... 47 Ilustración 4.1- Captura de pantalla de espacio de trabajo ........................................... 49 Ilustración 4.2- Modelo 1 .................................................................................................... 50 Ilustración 4.3- Modelo 2 .................................................................................................... 50 Ilustración 4.4- Modelo 3 .................................................................................................... 50 Ilustración 4.5- Árbol 1 ....................................................................................................... 51 Ilustración 4.6- Árbol 2 ....................................................................................................... 52 Ilustración 4.7- Árbol 3 ....................................................................................................... 52 Ilustración 4.8- Diseño final en CATIA del árbol ........................................................... 53 Ilustración 4.9- Árbol en zona de trabajo de Creation Workshop ................................ 54 Ilustración 4.10- Árbol al completo ................................................................................... 54 Ilustración 4.11- Pasos colocación árbol ........................................................................... 55 Ilustración 4.12- Tronco diseñado en SolidWorks .......................................................... 56 Ilustración 4.13- Impresiones troncos ............................................................................... 56 Ilustración 4.14- Tronco quemado .................................................................................... 56 Ilustración 4.15- Anillos Yellow (izq.) y Emerald (der.) ................................................ 57 Ilustración 4.16- Árboles con Yellow y Emerald ............................................................. 57 Ilustración 4.17- Cilindros con árbol................................................................................. 58 Ilustración 4.18- Procesos de preparación de los cilindros ........................................... 58 Ilustración 5.1- Árbol antes y después ............................................................................. 60 Ilustración 5.2- Árbol 3 ....................................................................................................... 61 Ilustración 5.3- Anillo incompleto .................................................................................... 61 Ilustración 5.4- Anillo modelo 3 ........................................................................................ 62 Ilustración 5.5- Árbol 1 ....................................................................................................... 62 Ilustración 5.6- Parte superior ........................................................................................... 63
Ilustración 5.7- Errores anillo 1.......................................................................................... 63 Ilustración 5.8- Anillo 2 ...................................................................................................... 64 Ilustración 5.9- Anillo 2 ...................................................................................................... 65 Ilustración 5.10- Imperfecciones ........................................................................................ 65 Ilustración 5.11- Anillo 4 .................................................................................................... 65 Ilustración 5.12- Árbol 2 ..................................................................................................... 66 Ilustración 5.13- Anillo 1 .................................................................................................... 67 Ilustración 5.14- Parte superior anillo 2 ........................................................................... 67 Ilustración 5.15- Imperfecciones ........................................................................................ 68 Ilustración 5.16- Anillo 3 .................................................................................................... 69 Ilustración 5.17- Parte superior ......................................................................................... 69 Ilustración 5.18- Errores en el anillo 4 .............................................................................. 69 Ilustración 5.19- Parte interior ........................................................................................... 70 Ilustración 5.20- Árbol B9 Yellow ..................................................................................... 71 Ilustración 5.21- Árbol B9 Emerald ................................................................................... 72 Ilustración 6.1- Modelo 1 con soportes y su Objet info .................................................. 80 Ilustración 6.2- Modelo 2 con soportes y su Objet info .................................................. 80 Ilustración 6.3- Modelo 3 con soportes y su Objet info .................................................. 80 Ilustración 6.4- Modelo 3 con soportes y su Objet info .................................................. 81
Índice de tablas Tabla 3.1- Datos generales de la impresora ..................................................................... 28 Tabla 3.2- Datos proyector ................................................................................................. 29 Tabla 3.3- Opciones de soportes ........................................................................................ 33 Tabla 3.4- Información cera ................................................................................................ 39 Tabla 3.5- Datos inyector .................................................................................................... 40 Tabla 3.6- Información soldador ....................................................................................... 41 Tabla 3.7- Pasos para el revestimiento ............................................................................. 43 Tabla 3.8- Pasos previos al ciclo de calcinación .............................................................. 43 Tabla 3.9- Información revestimiento ............................................................................... 44 Tabla 3.10- Información latón ............................................................................................ 45 Tabla 3.11- Información horno fundición ........................................................................ 46 Tabla 3.12- Datos horno ...................................................................................................... 47 Tabla 6.1- Datos generales para los cálculos ................................................................... 77 Tabla 6.2- Mano de obra directa (anillos) ........................................................................ 78 Tabla 6.3- Mano de obra directa (árbol completo).......................................................... 79 Tabla 6.4- Coste impresiones y cera .................................................................................. 81 Tabla 6.5- Coste material árbol .......................................................................................... 81 Tabla 6.6- Puesto de trabajo (anillos) ................................................................................ 82 Tabla 6.7- Puesto de trabajo (árbol) .................................................................................. 83 Tabla 6.8- Presupuesto impresión y fundición 6 anillos ................................................ 85 Tabla 6.9- Presupuesto impresión y fundición árbol completo .................................... 86 Tabla 6.10- Presupuesto proceso de fundición tradicional ........................................... 87
Índice de ecuaciones Ecuación 6.1- Coste de fábrica ........................................................................................... 73 Ecuación 6.2- Coste de fabricación.................................................................................... 73 Ecuación 6.3- Mano de obra directa.................................................................................. 74 Ecuación 6.4- Materia prima .............................................................................................. 74 Ecuación 6.5- Puesto de trabajo ......................................................................................... 74 Ecuación 6.6- Costo de funcionamiento ........................................................................... 74 Ecuación 6.7- Interés de inversión .................................................................................... 75 Ecuación 6.8- Amortización ............................................................................................... 75 Ecuación 6.9- Mantenimiento ............................................................................................ 75 Ecuación 6.10- Energía consumida por puesto ............................................................... 75 Ecuación 6.11- Mano de obra indirecta ............................................................................ 75 Ecuación 6.12- Cargas sociales .......................................................................................... 76 Ecuación 6.13- Gastos generales ........................................................................................ 76 Ecuación 6.14- Beneficio industrial ................................................................................... 76 Ecuación 6.15- Precio de venta .......................................................................................... 76
Introducción
Capítulo 1: INTRODUCCIÓN El rápido avance de la tecnología ha afectado a gran parte de las actividades que se venían realizando hasta ahora, ya que ha supuesto un cambio en los métodos, procedimientos y materiales que tradicionalmente se venían utilizando en muchas de las tareas cotidianas, tanto a nivel industrial, como a nivel individual. En el ámbito industrial, la robótica ha supuesto un gran cambio en la forma de producir todo tipo de bienes y equipos. De la misma forma, en otros ámbitos, ese empuje de la tecnología ha tenido un impacto directo en cómo realizamos otras actividades. Un caso concreto se observa en la joyería donde han aparecido nuevas posibilidades para producir las piezas de metal que van a ser utilizados en la misma. Con las nuevas perspectivas que ofrece la tecnología en este campo de la joyería, se ha acometido el presente estudio, tratando de usar las recientes impresoras en 3D y sus materiales de impresión, para desarrollar nuevos procedimientos, métodos y materiales en el proceso de fabricación de joyas.
1.1. MOTIVACIÓN La principal motivación para la elección y realización del proyecto es la constante mejora en las tecnologías y técnicas de impresión 3D, antes mencionado. Se trata de un sector lleno de nuevas técnicas que permiten ampliar el uso de estas impresiones. Su uso en distintos campos, como en el de la automoción, medicina, arquitectura, joyería e incluso en el de la moda, convierte la impresión tridimensional en un método de trabajo cada vez más común.
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Introducción Por otra parte, al estar este trabajo relacionado con el que han realizado otros compañeros, ha permitido la oportunidad de trabajar con ellos, sirviendo de preparación para futuros proyectos, así como la posibilidad de seguir de cerca otros proyectos distintos, puesto que al trabajar con la misma impresora, de alguna manera, todos están relacionados. Por último, el hecho de trabajar con materiales nuevos, en concreto resinas, de las que no se conoce su comportamiento durante el proceso de microfusión, hace que este proyecto sea innovador, ya que si se encontrara una resina que funcionara bien, el proyecto sería de gran utilidad en el mundo de la joyería. Sin duda simplificaría y abarataría el proceso de moldeado de metales que se emplean.
1.2. OBJETIVOS DEL PROYECTO Un primer objetivo es el de analizar el comportamiento de distintas resinas fotosensibles calcinables durante el proceso de microfusión a la cera perdida. Para llevarlo a cabo esto, será necesario: • Construir los árboles con múltiples modelos impresos, comprobando que el material aguanta las condiciones de montaje. • Realizar el proceso de cera perdida y observar el comportamiento del modelo impreso. • Repetir el proceso para distintas resinas y comparar los distintos resultados obtenidos: realizar estudio económico para las diferentes resinas. Como objetivo final se propone encontrar una resina que permita imprimir modelos en 3D, para sustituir los modelos de cera obtenidos durante el vulcanizado.
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Introducción
1.3. METODOLOGIA El procedimiento empleado ha tratado de seguir los pasos descritos en los objetivos, ya mencionados, puesto que precisamente uno de los objetivos era el de analizar la bondad del procedimiento a usar. Así, una vez impresos los modelos en 3D, se procede a construir lo que se denomina “el árbol”. Con el inyector de cera se construye la parte central del árbol sobre el que se pegarán los modelos elegidos. A continuación se dará un revestimiento al racimo formado y se calentará en un horno, siguiendo un protocolo determinado. Una vez solidificado el molde, se colará el metal, el cual ha sido fundido previamente, según el procedimiento determinado. Cuando solidifiquen las piezas, se romperá el molde y se observará el resultado obtenido. Se repetirá el proceso con distintas resinas comparando con cuál de ellas se consigue el mejor resultado.
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Estado del arte
Capítulo 2: ESTADO DEL ARTE 2.1. PROTOTIPADO RÁPIDO E IMPRESIÓN 3D
2.1.1. Historia La invención, en 1976, de la impresora de inyección de tinta se puede considerar como el comienzo de las impresoras en 3D, pues el funcionamiento de estas impresoras es similar a las tridimensionales. La diferencia es que éstas últimas depositan material, en vez de tinta, en capas sucesivas para crear distintos objetos, partiendo de un formato digital. Con el paso de los años, y el avance en la tecnología, se fue transformando el concepto de la impresión con tinta a la impresión con materiales. Ya en 1984, Charles Hull (fundador de 3DSystems) inventa un nuevo método de impresión: la estereolitografía (SLA). Este proceso cambió el concepto de impresión por inyección de tinta, ya que a partir de un archivo digital, se podía crear un modelo en 3D. Unos años mas tarde, entre 1988-1990, se desarrollaron nuevos métodos de impresión: impresión láser (SLS) e impresión por deposición de material fundido (FDM). Esta última técnica fue desarrollada por Scott Crump, quien fundó la empresa Stratasys, y consistía en la formación de objetos mediante la superposición de capas de material fundido. Desde entonces, el mundo de la impresión 3D fue innovando y mejorando. En 1992 la empresa 3DSystems perfecciona la primera impresora SLA para el mercado. Aunque con algunas imperfecciones, se demostró la capacidad de éstas máquinas para imprimir piezas muy complejas. En 1993, unos alumnos del MIT desarrollan la impresión por inyección. A través de 3DSystems y dos años más tarde (1995), se inicia la venta de impresoras 3D con esta tecnología.
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Estado del arte El campo de la medicina también se ha beneficiado de estos avances y nuevas tecnologías. La creación del primer órgano en un laboratorio, dio lugar a la mejora de estrategias de impresión de órganos. En 2002, se diseñó el primer riñón en miniatura totalmente funcional. Tenía la capacidad de filtrar sangre y producir orina diluida en un animal. Este acontecimiento llevó a la investigación con el fin de hacer uso de la tecnología tridimensional para la impresión de órganos y tejidos. Ilustración 2.1- Impresión 3D de un riñón [1]
En el año 2005 se inicia el proyecto RepRap (Replicating Rapid-prototypes) por iniciativa del Dr. Bowyer, en el que la impresora tridimensional es capaz de imprimir gran parte de las piezas que la componen, lo que permitió la normalización de dicho producto en el mercado. Un año más tarde, se construye la primera impresora de sintetización de láser selectivo (SLS) viable. En este tipo de prototipado rápido, se utiliza el láser para fundir el material durante la impresión. La empresa Objet ese mismo año crea una máquina capaz de imprimir en varios materiales, como polímeros o elastómeros. Posteriormente, en el 2008, se presentó la impresora “Darwin”. Como se trata de una impresora impulsada por RepRap, se caracteriza por su capacidad para imprimir la mayoría de sus componentes. Al mismo tiempo, aparecen los servicios de co-creación. Este método lo que permite es que distintos sectores (artistas, arquitectos, diseñadores…) puedan presentar sus diseños de forma física y a bajo coste. Por otra parte, ese mismo año, se realizó la primera pierna de prótesis impresa completamente en 3D. La posibilidad de producir estructuras tan complejas facilita el hacer prótesis a medida.
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Ilustración 2.2- Prótesis de pierna en 3D [1]
En el 2009 se inicia la venta de impresoras 3D DIY (Do-It-Yourself), de la mano de la empresa MakerBot, suministrando kits de montaje. Con la llegada de la bioimpresión se imprime el primer vaso sanguíneo, y la compañía Organovo saca la impresora 3D MMX Bioprinter capaz de fabricar tejidos orgánicos. Los avances en el prototipado rápido, han dado lugar a que distintos campos hagan uso de éste método. Desde su utilización en la medicina, como ya se ha comentado previamente, hasta en la aeronáutica o en la automoción. Este es el caso del diseño y producción en 3D de un avión no tripulado. La impresión de las alas en 3D permite usar una forma elíptica para las mismas, lo que aporta eficiencia aerodinámica, reduce al mínimo la resistencia inducida y disminuye el precio de su producción. En 2011, además de la primera impresión de un avión, se presentó Urbee. Se trata de un nuevo prototipo de coche con carrocería diseñada e impresa en 3D. La elección de esta tecnología para su fabricación convierte a este coche en un modelo mucho más eficiente.
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Ilustración 2.3- Avión impreso en 3D [2]
Ilustración 2.4- Urbee [3]
Por otra parte, ese mismo año, la empresa Materialise ha hecho posible la impresión con materiales como la plata o el oro, lo que supone una opción más económica y revolucionaria para la joyería. En 2012 se realizó el primer implante de mandíbula con una prótesis impresa en 3D. Este suceso ha promovido el estudio de esta tecnología con el fin de impulsar el crecimiento de tejido óseo.
Ilustración 2.5- Prótesis de mandíbula impresa en 3D [1]
A continuación aparece una cronología con los sucesos más destacables en el progreso de la impresión tridimensional, los cuales han sido explicados con más detalle previamente.
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2.1.2. Tipos de impresión En la fabricación aditiva (o impresión 3D), a pesar de haber distintas tecnologías, todas ellas tienen una misma característica: la pieza que imprimen lo hace capa a capa. Además es necesario partir de un modelo diseñado en un programa CAD. Los métodos de prototipado rápido más comunes incluyen tecnologías de deposición de material plástico, impresión con láser e impresión por inyección. A continuación, se van a explicar algunas de las tecnologías más utilizadas: DEPOSICIÓN DE MATERIAL PLÁSTICO (FDM) La tecnología FDM (Fusion Deposition Modeling) emplea plástico ABS o PLA (polímero biodegradable) para formar objetos. Su funcionamiento se basa en un extrusor cuya función es calentar el hilo de plástico a medida que pasa por éste, llegando al punto de fusión del material. En ese momento el material se va depositando en una capa, y el plástico se va enfriando y se solidifica. Una vez finalizada la capa, la base se desplaza verticalmente para dar paso a la impresión de la siguiente capa.
1. Extrusor 2. Material depositado 3. Ejes de movimiento
Ilustración 2.6- Proceso FDM [4]
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Estado del arte ESTEREOLITOGRAFÍA (SLA) La tecnología SLA aunque también trabaja capa a capa, utiliza el láser como forma de solidificar el material. El proceso consta de una base que se va sumergiendo en un baño de resina fotocurable. El láser, de luz ultravioleta, lo que hace es solidificar dicha resina estimulando su curación cuando aún está líquida. Después, la base se mueve verticalmente hacia abajo, dejando que el láser actúe de nuevo. Con este método se consiguen figuras muy detalladas y de gran precisión.
Ilustración 2.7- Proceso SLA [4]
SINTERIZACIÓN SELECTIVA LÁSER (SLS) Por otra parte, el proceso de SLS (Selective Laser Sintering) también funciona con láser pero se diferencia de la anterior tecnología en que en vez de utilizar un baño de resina, se emplea un material en polvo. Al impactar el láser sobre dicho polvo, se funde el material solidificándolo a continuación. Una principal ventaja de este método de impresión es que el polvo que no se sinteriza puede servir como soporte para la pieza o se puede reutilizar en futuras impresiones. Este procedimiento permite colorear piezas de cualquier forma, consiguiendo objetos de gran calidad.
Ilustración 2.8- Proceso SLS [5]
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Estado del arte IMPRESIÓN POR INYECCIÓN Este método es muy similar al anterior, ya que emplea material en polvo y a una temperatura muy cercana a la de fusión. La diferencia es que en vez de utilizar el láser para la solidificación del material, éste se compactará mediante la inyección de un aglomerante. La posibilidad de usar aglomerantes de distintos colores, facilita la impresión de prototipos a color.
Ilustración 2.9- Proceso por inyección [6]
PROCESAMIENTO DE LUZ DIGITAL (DLP) Las impresoras DLP (Digital Light Processing) cada vez van teniendo más fuerza, ya que basan su funcionamiento en la estereolitografía. La diferencia es que estas impresoras usan un proyector DLP en vez de láser. El polímero líquido al estar expuesto a la luz del proyector, se endurece, formando poco a poco la pieza deseada.
Ilustración 2.10- Proceso DLP [7]
La impresora utilizada en este proyecto va a ser de este último tipo, como se verá en apartados posteriores. 20
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2.1.3. Aplicaciones La constante evolución de los procesos de prototipado rápido así como la creciente popularidad de las tecnologías 3D, ha llevado a la mejora en las mismas, haciéndolas más accesibles a cualquier sector o individuo. Algunos de los campos que se han visto afectados por esta tecnología emergente son: MEDICINA La posibilidad de imprimir con metales, obtener objetos muy detallados y que a su vez presenten buenas propiedades, ha permitido su uso en sectores como en el de las prótesis: se han impreso desde piernas, hasta mandíbulas, tanto en personas como en animales. También tiene su importancia en la odontología, aumentando la calidad de distintas piezas dentales (implantes, fundas dentales…) y acelerando su producción. La tecnología de la impresión 3D ha facilitado además la impresión de audífonos o la utilización de materiales como células vivas. El uso de implantes biocompatibles y semejantes a hueso, impresión de órganos, incluso la capacidad de impresión y generación de tejidos para los test farmacéuticos o poder dejar de experimentar sobre los animales, son otras de las muchas aplicaciones médicas que han sido posibles gracias este tipo de prototipado.
Ilustración 2.11- Aplicaciones médicas de la impresión 3D [8]
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Estado del arte AERONÁUTICA Y AUTOMOCIÓN En el sector aeroespacial se usa la impresión 3D en aplicaciones de producción. La impresión de piezas incorporadas en aviones y naves espaciales es cada vez más habitual, pues se consiguen geometrías complejas impresas con materiales que dan lugar a piezas resistentes y más ligeras. Todo esto permite reducir costes de fabricación y aumentar la eficacia de producción. Empresas como Stratasys ofrecen impresoras de las que se pueden obtener modelos hechos de materiales transparentes con acabados suaves, o termoplásticos de alto rendimiento para piezas y prototipos resistentes. Esto proporciona componentes como carcasas, conductos… Ilustración 2.12- Pieza funcional impresa [9]
ARQUITECTURA La fabricación aditiva ha resultado un medio muy útil para la creación de maquetas de bajo coste y muy detalladas. Estos modelo se pueden usar además para ensayar estructuras y materiales.
Ilustración 2.13- Maqueta edificio [10]
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Estado del arte EDUCACIÓN La fabricación de réplicas del cuerpo humano o reproducciones de objetos prehistóricos suponen un avance en el sector de la educación pues se promueve una enseñanza más práctica.
Ilustración 2.14- Esqueleto dinosaurio impreso [11]
MODA Cada vez más diseñadores están incorporando en sus colecciones. Marcas de zapatillas como Adidas o New Balance han dispuesto de estas nuevas tecnologías para sus nuevos diseños. Bolsos, complementos y distintas prendas, son algunos de los objetos que se ha optado a obtener con impresoras 3D, todo ello con el fin de abaratar costes y lograr diseños cada vez más ingeniosos. En joyería, la elección de esta tecnología supone una gran ventaja ya que se pueden conseguir joyas con formas muy complejas y reduciendo costes de materiales.
Ilustración 2.15- Aplicaciones en la moda: zapatillas [12], ropa [13], joyas [14]
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2.2. FUNDICIÓN A LA CERA PERDIDA El proceso de fundición a la cera perdida o microfusión es un método por el que se consiguen copias de una pieza o bien piezas a partir de otras ya mecanizadas. Es el proceso más tradicional para la fabricación de joyería, pues hace posible reproducir figuras complejas en gran cantidad y de forma rápida. Es el proceso empleado en el presente estudio. El procedimiento es simple y muy sistemático, y consta de los siguientes pasos: 1. Modelo: se puede partir de un modelo original para hacer una copia del mismo en cera. Es necesario que la pieza esté limpia y que esté en perfectas condiciones de espesores. 2. Molde: para realizar el molde, se recubre un marco con silicona o caucho (Ilustración 2.16). A la pieza modelo se le suele soldar un bebedero para dejar un hueco por donde entrará la cera.
Ilustración 2.16-Silicona/caucho en marco de metal [15]
3. Vulcanización: este método consiste en prensar el marco, con la silicona y el modelo en su interior, a una temperatura de unos 150ºC durante el tiempo necesario en función de la altura del marco de metal. 4. Apertura del molde: con la ayuda de un bisturí se abre el molde de una forma determinada para sacar el modelo del interior. Al quitar la pieza y debido a la presión y temperatura, en el molde habrá quedado la huella del modelo original (Ilustración 2.17). Ilustración 2.17- Molde abierto [16]
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Estado del arte 5. Inyección de cera: una vez terminado el molde, se introduce la cera en el mismo, en unas condiciones determinadas de presión y temperatura. Una vez enfriada la cera, se extrae la pieza manualmente del molde. 6. Enramado de cera: Soldar varias piezas de cera a un vástago de cera, hecho previamente con el inyector de cera y colocado sobre una base de hule, dando lugar a un árbol de fundición. Se pueden colocar tantas piezas como se desee en un mismo árbol, y la forma ideal de colocarlas es con cierta inclinación (unos 45º) para facilitar la posterior caída del metal fundido.
Ilustración 2.18- Árbol de fundición [17]
7. Preparación del molde refractario: el árbol se coloca dentro de un cilindro de acero refractario. A continuación se prepara el revestimiento. Para ello es necesario pesar la cantidad adecuada del material refractario (aprox. 1kg) y mezclarla con la correspondiente proporción de agua. Se mezclan al vacío hasta conseguir una masa homogénea que se vierte sobre los cilindros hasta cubrir todas las piezas.
Ilustración 2.19- Cilindros con revestimiento [15]
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Estado del arte 8. Tratamiento térmico: tras dejar reposar un tiempo el revestimiento y quitar la base de goma, se introducen los cilindros en el horno. El fin es conseguir que la masa refractaria alcance las condiciones óptimas y que la cera desaparezca. 9. Fundición y colada: una vez finalizado el ciclo del horno y tras haber fundido el metal, se colará éste mismo en el cilindro. El cilindro se coloca al vacío para que al realizar la colada, el metal se distribuya correctamente por todos los huecos de la cera.
Ilustración 2.20- Colada [18]
10. Limpieza y corte: con el metal ya vertido, se deja enfriar y a continuación se elimina el material refractario, quedando el árbol de metal. Con la ayuda de una cizalla se procede a cortar las piezas del árbol, obteniendo así las piezas deseadas.
Ilustración 2.21- Limpieza y resultado final [15]
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Equipos y materiales utilizados
Capítulo 3: EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS En este capítulo se van a presentar los distintos aparatos y materiales utilizados para llevar a cabo las distintas pruebas de este proyecto.
3.1. IMPRESORA A continuación se van a exponer la impresora, con las partes más características de la misma (proyector, flexivat…), y el sof tware empleado para la impresión de las piezas.
3.1.1. SolidRay- SLA/DLP SolidRay es una impresora 3D basada en las tecnologías SLA (estereolitografía) y DLP, diseñada por KitPrinter3D. Permite usar resinas calcinables para las impresiones, lo que simplifica el proceso de fabricación de joyas, puesto que permite sustituir todo el proceso de moldeado de cera antes descrito. La resolución del plano XY hace posible imprimir pequeñas tablillas de Braille. La posibilidad de usar resinas fotocurables, las cuales presentan gran resistencia al calor y mayor dureza, hace factible la impresión tanto de pequeños engranajes como de mecanismos completos. En el ámbito de la arquitectura puede tener aplicación a la hora de construir maquetas, ahorrando dinero con la impresión de modelos de edificios, figuras propias, personas o incluso plantas.
Ilustración 3.1- Impresora SolidRay [19]
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Equipos y materiales utilizados En comparación con otras impresoras SLA, la impresora SolidRay ha conseguido reducir su precio, haciéndolo más asequibles para todos. Con el fin de minimizar su coste, se ha perseguido el fabricar el máximo de piezas a partir de moldes de inyección. Muchas de las partes de la impresora (la estructura de melamina o el contenedor de resina) se han diseñado para que puedan ser cortadas con láser, lo cual facilita y acorta la fabricación de las mismas. Por otra parte, para reducir costes, se han tomado partes de otros sectores más desarrollados, como el de la fotografía. Este es el caso del mecanismo utilizado para nivelar la superficie de impresión, pues se hace uso de una cabeza de trípode de fotografía. Otro ejemplo es el movimiento del eje Z, que está guiado por una placa de Arduino. Además, la plataforma de construcción es una hoja rectangular de aluminio. Especificaciones generales: Software
Creation Workshop Plano XY: 0,04 mm (40 µm)
Resolución Eje Z: 0,01 mm (10 µm) Sistema de reflexión
Proyección a través de un espejo
Volumen impresión
85x65x170 mm
Dimensiones
45x40x50 cm
Peso
12 kg Tabla 3.1- Datos generales de la impresora
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Equipos y materiales utilizados PROYECTOR El proyector utilizado es el ACER P1500 , ya que está basado en tecnología DLP, necesaria para el funcionamiento de la impresora. El funcionamiento Full HD del proyector permite conseguir una detallada resolución final en las piezas impresas. El emisor de luz es capaz de hacer un curado UV de la resina.
Ilustración 3.2- Proyector ACER P1500 [20]
Especificaciones: Tecnología
DLP
Resolución
Full HD (1920x1080)
Brillo
3000 ANSI
Contraste
10000:1
Peso
2,2 kg
Duración lámpara
4000 h Tabla 3.2- Datos proyector
ESTRUCTURA Las piezas que forman parte de la estructura de la impresora, están hechas de melanina, con un espesor de 6 mm y vienen cortadas por láser. Hay dos colores disponibles para elegir (blanco o negro). La imágenes a continuación muestran las piezas sueltas, y la estructura finalmente montada:
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Equipos y materiales utilizados
Ilustración 3.3- Piezas para la estructura de la impresora y resultado final [21]
FLEX VAT Al fondo de la cubeta se coloca una lámina de plástico FEP (ver Ilustración 3.4) con la que se consigue aumentar la velocidad de impresión y mayor porcentaje de éxito al imprimir. El Flex Vat facilita una superficie más amplia de curado. El inconveniente es que el FEP tiene que estar tensionado para conseguir buenos resultados, lo que requiere un ajuste diario del mismo.
A – D. Pisos de metacrilato E – F. Sellador y separador de caucho G. Fondo de metacrilato de 2 mm H. Base de metacrilato del separador I. Lámina de teflón FEP de 0,1 mm J. Paredes del Flex vat Ilustración 3.4- Partes del Flex Vat [22]
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Equipos y materiales utilizados A continuación se puede ver el resultado final del montaje del Flex Vat:
Ilustración 3.5- Flex Vat [22]
EJE Z El movimiento del eje se consigue gracias a dos varillas sólidas de 10 mm y un husillo de bolas. Con esto se garantiza la rectitud del movimiento, asegurando precisión en la precisión.
Ilustración 3.6- Eje Z [23]
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Equipos y materiales utilizados
3.1.2. Creation Workshop El software utilizado con la impresora SolidRay es Open Source, siendo de licencia gratuita. Es compatible con Windows y Linux. Es una aplicación con la que se puede controlar una impresora de tipo SLA, permitiendo además crear capas en piezas para su posterior impresión. Para utilizar Creation Workshop es necesario trabajar con modelos con los siguientes formatos: STL, OBJ, AMF, 3DS.
Ilustración 3.7- Ventana de trabajo de Creation Workshop
En la página de Kitprinter3D (http://www.kitprinter3d.com/en/blog/creationworkshop-tutorial-supports-n45) hay un tutorial con los distintas funciones que ofrece el programa. Una vez insertado el modelo que se desea imprimir, están las diferentes opciones que permiten seleccionar, mover, rotar, borrar o cambiar la escala, entre otras, de la pieza de trabajo. Tras haber situado la pieza en la posición deseada, existe la posibilidad de añadir soportes para facilitar una mejor impresión. A continuación se muestran los botones disponibles para dicha función: 32
Equipos y materiales utilizados
Añadir base Añadir soporte manualmente Creación automática de soportes Añadir soportes a toda la escena (una sola pieza o varias)
Tabla 3.3- Opciones de soportes
Por otra parte, se pueden modificar los parámetros según la resina que se emplee en las impresiones. En el programa ya vienen incluidos los datos de algunas resinas. Entre las medidas que se pueden modificar se encuentran el grosor de las capas, tiempo de exposición o velocidad del eje Z.
Ilustración 3.8- Ventana de configuración
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Equipos y materiales utilizados
3.2. RESINAS
3.2.1. Castsolid La resina Castsolid es perfecta para impresiones en impresoras SLA/DLP ya que es calcinable, permitiendo la colada posterior de las piezas impresas. Empleada principalmente en laboratorios dentales y joyería. La fórmula desarrollada para la resina proporciona una altura de las capas de entre 25 y 50 micras. Se ha conseguido reducir al mínimo tanto el “menguado” de la pieza durante la impresión como la expansión térmica durante el proceso de colado. La Castsolid no deja casi residuo, ya que se calcina dejando poca ceniza. Además, la reducida viscosidad de la resina facilita la limpieza de la cubeta. En caso de que la impresión quede blanda, se puede curar con luz ultravioleta para endurecerla.
Ilustración 3.9- Impresión anillo con resina Castsolid [24]
Esta resina pasa por dos fases durante la fundición, con el fin de conseguir un mejor calcinado. La primera etapa es la combustión inicial de la resina, donde se elimina la mayor parte del material. La segunda etapa es necesaria para sustraer cualquier residuo de carbón que haya quedado de la desgasificación inicial.
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Equipos y materiales utilizados En cuanto al ciclo de calcinación, la empresa MadeSolid recomienda usar la programación de fundición de la marca Kerr, ya que la formulación de la resina Castsolid está optimizada para el revestimiento Kerr Satin Cast 20. El uso incorrecto de la programación de calcinación de la resina puede causar expansión en la misma, dañando así el resultado final. Sin embargo, la resina se ha formulado de manera algo más flexible permitiendo usar valores típicos de calcinación usados por los joyeros. Del catálogo de Kerr, obtenemos la siguiente información:
Ilustración 3.10- Ciclos recomendados de calcinación para el revestimiento Kerr Satin Cast 20 {25]
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Equipos y materiales utilizados
3.2.2. B9 Casting Resins Las resinas B9 son las idóneas para fundición a la cera perdida, proporcionando impresiones de alta resolución con capacidad de reproducir a gran detalle. Dichas resinas están pensadas para ser utilizadas en la impresora B9Creator DLP. A continuación se muestra una gráfica con las temperaturas y el tiempo asociado para la calcinación de estas resinas:
Ilustración 3.11- Programación recomendada de calcinación para las resinas B9 [26]
EMERALD La resina B9 Emerald se desarrolló como una mejora de una resina anterior (B9 Cherry), partiendo de comentarios de joyeros. Esta resina proporciona un calcinado limpio; sin manchar el revestimiento y facilita la fundición de objetos más gruesos. Las impresiones muestran un excelente detalle, lo que permite mostrar las mejores características de cualquier diseño.
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Equipos y materiales utilizados B9 Emerald también ofrece mejoras con respecto a la B9 Cherry en forma de capacidad de moldeo, velocidad de impresión y flexibilidad, a través de un rango de parámetros más amplio. Otras características: • Pigmentación de 25-70 µ de espesor de la capa • Puede pintarse • La partes impresas pueden emplearse para crear moldes de silicona
Ilustración 3.12- Anillo impreso con B9 Emerald y el resultado tras la fundición [27]
YELLOW La resina B9 Yellow es la definitiva en cuanto a procesos de moldeo. Se desarrolló con el fin de conseguir un calcinado completo y una capacidad de moldeo en el mercado. La resina no deja cenizas, permite fundir objetos más gruesos e imprime con gran detalle, mostrando así las mejores características de cualquier diseño. B9 Yellow es la resina calcinable con la mayor velocidad de impresión, adaptándose a los distintos requisitos a través de un amplio intervalo de espesores de capa.
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Equipos y materiales utilizados Otras características: • Pigmentación de 25-50 µ de espesor de la capa • Puede pintarse • La partes impresas pueden emplearse para crear moldes de silicona
Ilustración 3.13- Anillo impreso con B9 Yellow y el resultado tras la fundición [26]
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Equipos y materiales utilizados
3.3. PREPARACIÓN DEL ÁRBOL
3.3.1. Cera La cera que se utilizará para hacer los árboles, el tronco y las ramas para colocar los anillos, será la cera para microsfusión de Kerr. Especificaciones: Nombre
Cera microfusión verde
Identificación
Kerr Aqua Green 13360
Temperatura de inyección
65ºC
Tiempo solidificación
Medio
Flexibilidad
Media
Gravedad específica
Baja (0,95)
Contenido de ceniza
Bajo (0,003%)
Metales de aplicación
Oro, plata, aleaciones industriales
Formato
Escamas
Envase
Caja de 22,70 kg Tabla 3.4- Información cera
El formato en escamas de la cera, permite el fácil fundido en la máquina inyectora. Su flexibilidad a temperatura ambiente y su bajo contenido en ceniza, proporcionan un detalle máximo y permiten el buen calcinado de la cera.
Ilustración 3.14- Cera Kerr Aqua Green [28]
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Equipos y materiales utilizados
3.3.2. Inyector cera
Ilustración 3.15- Inyector
El inyector de cera se utiliza para hacer los troncos y ramas de los árboles donde se colocarán los anillos impresos. Tiene un termostato con el que se puede controlar la temperatura de la cera y una bomba de aire con la que regular la presión, para inyectar las piezas deseadas (tronco y ramas). Especificaciones: Nombre
Inyector de cera
Identificación
Tipo M, con bomba de aire
Capacidad
2,0 kg (de cera)
Alimentación
220 V
Potencia
0,25 kW
Temperatura máxima
90ºC
Presión máxima
2,5 kg/cm
Dimensiones
18x18x39 cm
Peso
7,0 kg
2
Tabla 3.5- Datos inyector
40
Equipos y materiales utilizados
3.3.3. Soldador Con el soldador se consigue unir los anillos a las ramas y a continuación al tronco, sacados del inyector, para dar forma a los árboles.
Ilustración 3.16- Soldador
Especificaciones: Nombre
Soldador Moldeador de Cera R-100008
Marca
MESTRA
Alimentación
230 V
Potencia
20 W
Frecuencia
50/60 Hz
Rango de temperatura
50-200ºC
Dimensiones
152x123x70 mm
Peso
1,3 kg Tabla 3.6- Información soldador
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Equipos y materiales utilizados
3.4. REVESTIMIENTO
3.4.1. Kerr Satin Cast 20 El revestimiento elegido es el de la marca Kerr. Es el recomendado para su uso con la resina Castsolid. Se trata de uno de los mejores yesos para la microfusión y es perfecto para la fundición de plata, oro, bronce e incluso latón. Su acabado extra suave ayuda a reducir el tiempo de acabado y a aumentar la productividad. Este revestimiento permite formar moldes fuertes y permeables que facilitan la fundición de metales con métodos de centrifugado o vacío. El ciclo recomendado para la calcinación que se muestra en el catálogo, para el Kerr Satin Cast 20, es el indicado previamente en la Ilustración 3.10. En la siguiente ilustración, se puede ver de forma más gráfica el tiempo necesario según el tipo de cilindro utilizado (ver Ilustración 3.10 para más detalle).
Ilustración 3.17- Gráfico comparativo de los ciclos según el tamaño del cilindro
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Equipos y materiales utilizados A su vez, en el catálogo, aparecen una instrucciones para la mezcla del revestimiento y preparación para la calcinación:
1.Pesar el
2. Medir el agua: 0,4l
revestimiento: 1kg
3. Añadir el
4.Mezclar unos 3
revestimiento al agua
minutos
5. Poner mezcla al
6. Verter la mezcla en
7. Poner cilindro al
8. Dejar reposar los
vacío 20 segundos
el cilindro
vacío 90 segundos
cilindros 2h
Tabla 3.7- Pasos para el revestimiento
1.Calentar horno a 149ºC
2. Quitar base y
3. Meter cilindro en el
4.Seguir ciclo de
bebedero
horno
calcinación
Tabla 3.8- Pasos previos al ciclo de calcinación
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Equipos y materiales utilizados
3.4.2. Máquina de revestimiento Con el fin de elaborar el revestimiento, se usa la mezcladora de St.Louis. La máquina mezcla el revestimiento en vacío, reduciendo el tiempo de preparación. Especificaciones: Nombre
Mezcladora Vibradora St.Louis
Versión
82 BP – 6 kg
Alimentación
220 V
Capacidad
6,0 kg
Plataforma cilindros
280 mm
Velocidad y vibración
Regulable
Dimensiones
42x50x182 cm
Peso
98 kg Tabla 3.9- Información revestimiento
Ilustración 3.18- Mezcladora St.Louis 82 BP – 6
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Equipos y materiales utilizados
3.5. METAL
3.5.1. Latón El latón utilizado es especial para microfusión en granalla. Es idóneo para procesos de piezas con piedras. Se caracteriza por su fórmula OTTGR, con un 13% de Zinc. Su composición le otorga una gran dureza y capacidad antioxidante, así como de una alta fluidez durante la colada. Una vez se funde, el latón se puede mecanizar y pulir. Esto permite obtener superficies lisas y brillantes. Además se trata de un metal dúctil, maleable y muy brillante.
Ilustración 3.19- Latón para microfusión OTTGR [29]
Especificaciones: Nombre
Latón en granalla
Fórmula
OTTGR
Color
Amarillo Zn 13%
Composición
Cu 34% Si 3% 3
Densidad
8,5 g/cm
Temperatura de fusión
940ºC
Tabla 3.10- Información latón
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Equipos y materiales utilizados
3.5.2. Horno de fundición Para calentar el latón utilizado en el vertido, se usa un horno SHUTTLE (horno eléctrico de fundición). Especificaciones: Nombre
Horno de fundir eléctrico
Tipo horno
Shuttle 2
Alimentación
220 V (monofásico)
Potencia
1,1 kW
Capacidad
2,0 kg (Oro)
Temperatura máxima
1150ºC
Dimensiones
340x220x340 mm
Peso
8,0 kg Tabla 3.11- Información horno fundición
Ilustración 3.20- Horno de fundir eléctrico [30]
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Equipos y materiales utilizados
3.6. HORNO El horno disponible en el laboratorio para la fundución (calcinación) de las resinas es el siguiente.
Ilustración 3.21- Horno
Especificaciones: Marca
MAPRODEN
Tipo
H-180/4 RP
Alimentación
230 V
Potencia
3,9 kW
Frecuencia
50/60 Hz Tabla 3.12- Datos horno
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Equipos y materiales utilizados En el horno se pueden programar 3 ciclos distintos: 1. P1: - 8h de tiempo de espera para la puesta en marcha. - 7 rampas en las que va aumentando progresivamente la temperatura del horno. - 2 zonas de mantenimiento , una después de la primera rampa y otra antes de la última. - Tras la última rampa un tiempo adicional de 5h de mantenimiento. - TIEMPO TOTAL: 20h y cuarto. 2. P2: Igual que P1 pero sin tiempo de espera. - TIEMPO TOTAL: 12h y cuarto. 3. P3: - Para usar con el revestimiento Plasticast. - 3 rampas. - 3 veces tiempo de mantenimiento intercalado con los tiempos de rampa (2h2h-4h) - TIEMPO TOTAL: 13h
En el presente estudio el procedimiento empleado fue el programa 1 del horno. La elección de este ciclo fue debido a la resina disponible, la Castsolid, y al revestimiento elegido. Como el tercer programa estaba pensado para usar el revestimiento Plasticast, se descartó. Para asegurar la total calcinación de la resina y la eliminación de la mayor cantidad posible de residuos, se eliminó la posibilidad de usar el P2 pues era un ciclo más corto, quedando el P1 como elección final.
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Proceso de Microfusión
Capítulo 4: PROCESO DE MICROFUSIÓN En este siguiente apartado, se presenta el proceso seguido en la microfusión de distintas piezas impresas. Con la impresora SolidRay se utilizó la resina Castsolid. Por otra parte, se ha dispuesto de anillos impresos por la empresa Redresins para así comprobar si las resinas ofrecidas son calcinables.
4.1. CASTSOLID
4.1.1. Anillos El primer paso fue configurar los parámetros en el programa Creation Workshop para poder imprimir con la resina Castsolid. En la Ilustración 4.1 se pueden ver las distintas opciones y los valores seleccionados en el programa.
Ilustración 4.1- Captura de pantalla de espacio de trabajo
A continuación se procedió a la impresión de los anillos. Se eligieron varios modelos, con distintos detalles, para comprobar la calidad de la resina dada. Para ello, previamente era necesario un archivo STL. 49
Proceso de Microfusión Dos de los modelos utilizados se descargaron de Internet, de una página de software de código abierto (Open Source): Thingiverse. A continuación se pueden observar los dos modelos, su archivo STL y el resultado impreso.
Ilustración 4.2- Modelo 1
Ilustración 4.3- Modelo 2
El tercer modelo utilizado se trata del escaneado de un anillo. Se trabajó con un archivo STL pero previamente se escaneó el anillo con la ayuda del escáner FARO ScanArm. Con el programa Geomagic se hicieron los retoques finales antes de obtener el archivo definitivo.
Ilustración 4.4- Modelo 3
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Proceso de Microfusión Después de haber hecho las distintas impresiones de los tres modelos, se fueron introduciendo los anillos en una cuba de curado UV para conseguir un total secado. Se tuvieron en cuenta tres tiempos de curación: 5, 15 y 30 minutos. Con los anillos listos, se procedió a la construcción de los árboles. Para ello se hizo empleo de la cera, el inyector y el soldador, equipos descritos en el apartado anterior. Se realizaron varios árboles, teniendo en cuenta los diferentes tiempos de curación y eligiendo los anillos mejor impresos:
5 MIN En el primer árbol, sólo se han utilizado dos anillos del modelo 1 y otros dos el modelo 2. En este caso no había anillos disponibles del modelo 3.
Ilustración 4.5- Árbol 1
51
Proceso de Microfusión 15 MIN Para este tiempo de curación de los anillos, se han colocado dos del modelo 2 en la parte inferior del árbol. En esta ocasión se intentó colocar un anillo del modelo 1 y otro del 3, ambos con un ángulo menor a 45º, para facilitar la colada.
Ilustración 4.6- Árbol 2
30 MIN En el último árbol de anillos de la resina Castsolid está constituido por un par anillos de cada modelo, como se puede apreciar en la siguiente ilustración.
Ilustración 4.7- Árbol 3
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Proceso de Microfusión
4.1.2. Árbol completo Con el fin de facilitar la creación de los árboles, ya que la unión de los anillos al árbol era algo complicada (la resina no funde como la cera), se decidió imprimir ya el árbol al completo. Primero se tomaron las medidas del tronco del molde usado para hacerlos en cera, para que se pudieran usar las bases de los cilindros del laboratorio. Con dichas medidas se construyó el tronco en un programa CAD: CATIA. Al tronco se le añadieron unas cuantas ramas donde poder colocar después los anillos.
Ilustración 4.8- Diseño final en CATIA del árbol
El trabajar con este programa permitía la posterior conversión a un archivo STL, para así poder trabajar en Creation Workshop y por consiguiente, con la impresora. Una vez insertado dicho archivo (Ilustración 4.9), se añadieron un par de anillos. Con las distintas opciones del programa, se colocaron de forma que estuvieran pegados a las ramas y se añadieron los soportes necesarios para facilitar la sujeción durante la impresión (Ilustración 4.10).
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Proceso de Microfusión
Ilustración 4.9- Árbol en zona de trabajo de Creation Workshop
Ilustración 4.10- Árbol al completo
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Proceso de Microfusión A continuación se imprimió el árbol, se curó en la cuba UV, se quitaron los soportes y se colocó en la base para poner el cilindro.
1
2
3
4
Ilustración 4.11- Pasos colocación árbol
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Proceso de Microfusión
4.1.3. Prueba resina Una idea previa a la de construir el árbol entero en CAD e imprimirlo, fue la de imprimir el tronco y las ramas por separado. Con las medidas de ambos, se diseñó en un programa CAD, en esta ocasión se utilizó SolidWorks, y se convirtió a archivo STL.
Ilustración 4.12- Tronco diseñado en SolidWorks
Después se imprimieron un par de troncos (Ilustración 4.13), y se intentó fundir la resina con el soldador para poder unir los anillos y formar el árbol. Sin embargo, con el soldador de cera no se podía alcanzar una temperatura suficiente para calentar la pieza y derretirla. Lo único que se consiguió fue carbonizar la resina (Ilustración 4.14).
Ilustración 4.13- Impresiones troncos
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Ilustración 4.14- Tronco quemado
Proceso de Microfusión
4.2. B9 CASTING RESINS: YELLOW & EMERALD Las resinas de B9, no se utilizaron con la SolidRay, sino que se pidieron a Redresins. Esta empresa se dedica al suministro de materiales y productos relacionados con la impresión 3D. Se recibieron cuatro anillos impresos con las resinas B9 para fundición: dos de la B9 Yellow y otros dos con la Emerald. Solo había dos modelos de anillos disponibles. A continuación se muestran los anillos de los que se disponía para su posterior calcinado.
Ilustración 4.15- Anillos Yellow (izq.) y Emerald (der.)
4.2.1. Preparación árbol Para poder diferenciar con más facilidad las dos resinas, se formaron dos árboles por separado con cada resina:
Ilustración 4.16- Árboles con Yellow y Emerald
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Proceso de Microfusión
Ilustración 4.17- Cilindros con árbol
Ilustración 4.18- Procesos de preparación de los cilindros
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Resultados
Capítulo 5: RESULTADOS El objetivo de este apartado es presentar los distintos resultados obtenidos según los procesos seguidos. Además habrá de comentar con detalle las piezas obtenidas según sus condiciones de fabricación. La idea principal del proyecto era utilizar distintas resinas calcinables. Al disponer de varios revestimientos, el Satin Cast 20 y el Plasticast, se podría haber comparado el comportamiento de las resinas según el material usado en los cilindros. Sin embargo, como la única resina calcinable disponible para utilizar en la impresora SolidRay era la Castsolid, se decidió utilizar únicamente el revestimiento de la marca Kerr (el Satin Cast 20) ya que era el recomendado para dicha resina y el que aseguraba los mejores resultados a la hora de reproducir los detalles de los distintos modelos impresos. Por otra parte, el horno del laboratorio utilizado para calcinar la resina, dispone de tres programas comentados previamente en el apartado 3.6. El último programa, al ser específico para el Plasticast, se descartó. La diferencia entre los dos primeros programas estaba en el tiempo de espera, siendo el segundo más corto (12h y cuarto). Con el fin de asegurar que la resina pasaba por todas sus fases de fundición, y por tanto asegurar su total combustión así como la eliminación de los posibles residuos, se eligió el programa 1. En cuanto al metal utilizado, aunque principalmente se trataba del latón, en varias ocasiones se añadieron trocitos de Aluminio (aleación 6082). Esta adición era únicamente para dar un acabado algo más brillante a los anillos. A continuación se presentan los diferentes árboles presentados en el apartado anterior, comentando el porque de los resultados:
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Resultados
5.1. CASTSOLID 5.1.1. Árbol completo A pesar de que en esta prueba los anillos del árbol no salieron, el tronco sí lo hizo. Existía la duda de que si al haber tanta cantidad de material la resina no se calcinaría del todo. Sin embargo, se puede apreciar en la siguiente ilustración que el tronco del árbol se ha calcinado por completo.
Ilustración 5.1- Árbol antes y después
La razón de que los anillos no salieran tras la colada se debe a no haber hecho el vacío durante el proceso. Como se puede ver en la Ilustración 5.1, un trozo de uno de los anillos sí que sale. Al no haber hecho el vacío correctamente en el cilindro tras sacarlo del horno, al verter el latón fundido, el metal no llegó a rellenar por completo el hueco que había quedado tras la fundición de la resina en el horno, rellenando solo el trozo que aparece en la imagen. Se descarta que los anillos no se calcinaran en el horno, ya que el volumen de éstos era mucho menor que el del tronco del árbol. Puesto que esa parte salió con bastante detalle, se puede afirmar que la causa fue el llenado incorrecto durante la colada del latón en el cilindro. Esta circunstancia viene avalada por las pruebas posteriores donde sí se hizo bien el vacío en el proceso de llenado.
60
Resultados
5.1.2. Anillos sueltos Los árboles hechos con el tronco y las ramas de cera, se dividieron en función del tiempo de curación que habían tenido en la cuba UV. 30 MINUTOS DE CURACIÓN El de mayor tiempo de curación (árbol 3) es el que peores resultados ha mostrado. La textura es más bien rugosa, como si hubiera quedado algún tipo de residuo tras la combustión de la resina.
Ilustración 5.2- Árbol 3
Está fue la primera colada que se realizó y el metal no llegó a fundirse correctamente, por lo que no fluía con tanta facilidad, solidificándose con más rapidez. Se puede apreciar (ver Ilustración 5.3) como uno de los anillos empezó a llenarse, pero debido a que el llenado se hizo por gravedad, el metal empezó a enfriarse al comienzo, en la unión de la rama con el anillo.
Ilustración 5.3- Anillo incompleto
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Resultados Sólo salió uno de los seis anillos colocados al principio. El anillo del modelo 3 que se ha obtenido está al completo. La razón de que el resto de los modelos no hayan salido se debe en gran parte, una vez más, a la falta de vacío durante la colada del metal fundido en el cilindro. Eso impidió que el metal llegara a todos los huecos.
Ilustración 5.4- Anillo modelo 3
Como se puede ver en la Ilustración 5.4, el anillo presenta un color dorado pero con impurezas y con un aspecto algo irregular. Sin embargo se han reproducido todos los detalles del anillo impreso y no se aprecian desperfectos superficiales debidos a residuos de la combustión de la resina.
5 MINUTOS DE CURACIÓN Esta fue la penúltima colada, y en esta ocasión si se tuvo en cuenta el conectar el vacío en la máquina. Los anillos salieron con todo detalle y tras limpiar los restos del revestimiento, se pueden apreciar con precisión todos los detalles de los modelos, inclusive los más complejos.
1
2
3 4 62
Ilustración 5.5- Árbol 1
Resultados A continuación se van a examinar los anillos de forma individual: Anillo 1: En la ilustración 5.6 se ve la parte superior del modelo 1, y se puede apreciar que el patrón sale de forma irregular. Estos fallos se pueden deber a que durante la segunda fase de fundición de la resina, no se eliminaron todos los residuos de carbón, quedando atrapados en el cilindro y siendo plasmados tras la colada.
Ilustración 5.6- Parte superior
La siguiente ilustración muestra partes del anillo que no han legado a salir. Algunos de esos trozos se corresponden a los huecos que quedaron tras quitar los soportes que había tras la impresión. Otros se deben a posibles restos de resina que quedaron sin calcinar
Residuos
Ilustración 5.7- Errores anillo 1
63
Resultados Anillo 2:
Partes dobladas
Restos de la colada
Ilustración 5.8- Anillo 2
Como se puede observar en la ilustración anterior, aunque los detalles se han representado, las partes salientes superiores han salido torcidas. Esto puede haber sido debido a lo frágil que es la resina, y que en el momento que se vertió el revestimiento sobre los anillos, estas partes fueran dobladas. En la parte inferior se aprecia un pequeño hueco, que puede haber sido causado durante la colada ya que su forma se asemeja a la de una burbuja. El resto de imperfecciones apreciables son de rugosidad de la pieza, siendo causadas por restos de la resina calcinada. Anillo 3: En este tercer anillo la parte superior sale mucho más homogénea que el otro anillo del mismo modelo (anillo 1). Los pequeños huecos apreciables en la superficie se deben al hecho de haber quitado los soportes, que aunque se desprendían con facilidad, estaban colocados de forma que se comían partes del anillo. Por otra parte, cabe destacar la gran nitidez de los detalles, como por ejemplo la parte interior. Los demás errores visibles son pequeños restos o bien de la colada o de residuos de la combustión de la resina.
64
Resultados
Residuos
Huecos soportes
Ilustración 5.10- Anillo 2
Ilustración 5.9- Imperfecciones
Anillo 4: Este último anillo es la pieza mejor fundida. Todos los detalles se aprecian con gran facilidad, incluso se pueden ver las capas de impresión. Esto también implica que los huecos de los soportes se ven perfectamente.
Ilustración 5.11- Anillo 4
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Resultados Para la colada del árbol 1 se añadió al latón unos trozos de aluminio, caracterizándolo con un color algo más plateado en comparación con los demás árboles.
15 MINUTOS DE CURACIÓN Al ser la última colada que se realizó ya se habían localizado los errores del proceso: poner el cilindro al vacío o colocar la cantidad adecuada de latón para que fundiera por completo. Por tanto, las posibles imperfecciones se deberán a residuos de carbón que no se eliminaron tras la combustión de la resina, a fallos de la impresión o de la preparación de los anillos para la fundición.
2
1
3
4
Ilustración 5.12- Árbol 2
En esta ocasión, aunque se volvió a añadir aluminio al latón, se redujo la cantidad con respecto al árbol 1. El resultado fue un color más dorado pero a la vez más brillante. A continuación se van a examinar los anillos de forma individual:
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Resultados Anillo 1: En esta pieza hay pequeñas imperfecciones superficiales. Estas deben ser de restos en el revestimiento durante la calcinación. Sin embargo, se podrían eliminar fácilmente una vez se haya separado el anillo del resto del árbol. En la siguiente ilustración se puede observar también tanto el brillo que tiene el anillo como la “suavidad” conseguida, reflejando todos los detalles del modelo inicial impreso.
Restos resina
Ilustración 5.13- Anillo 1
Anillo 2:
Imperfecciones
Ilustración 5.14- Parte superior anillo 2
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Resultados En la ilustración 5.14 se aprecia claramente una distorsión en el diseño de la parte superior. Este fallo es causado por los restos de la resina que debieron quedar en el cilindro. La siguiente ilustración muestra otros poros causados por los residuos. Se podría pensar que la causa de algunos de esos pequeños huecos sea el llenado incorrecto de la huella, sin embargo de ser así, los huecos serían algo más profundos. Además hay pequeños trocitos salientes de metal, que habrán quedado tras la colada.
Residuos resina
Metal adicional
Ilustración 5.15- Imperfecciones
Anillo 3: La Ilustración 5.16 muestra el resultado del tercer anillo, del modelo 2. Se aprecian perfectamente todos los detalles, incluyendo el hueco de la parte superior del anillo (Ilustración 5.17). Los únicos errores más apreciables y más difíciles de eliminar en el mecanizado posterior son los huecos que han dejado los soportes. La solución para evitar este fallo sería colocar los soportes en otras partes del anillo, cambiar la forma de los mismos o incluso dejarlos durante la fundición y quitarlos con un mecanizado final.
68
Resultados
Huecos soportes
Ilustración 5.16- Anillo 3
Ilustración 5.17- Parte superior
Anillo 4: En este último anillo, las imperfecciones de la parte superior, igual que con los otros anillos, se deben a los restos de la resina que quedaron en la huella en el cilindro. Los huecos causados por los soportes y los trozos de metal adheridos al anillo, son el resto de los errores visibles en esta pieza.
Restos metal
Residuos resina
Huecos soportes
Ilustración 5.18- Errores en el anillo 4
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Resultados La Ilustración 5.19 muestra la parte interior del anillo, reflejada con gran detalle. A pesar de las imperfecciones, se puede afirmar que el anillo impreso se calcinó por completo plasmando todos los pequeños detalles y dejando un buen acabado general.
Ilustración 5.19- Parte interior
70
Resultados
5.2. B9 CASTING RESINS: YELLOW & EMERALD Por otra parte, como se disponía de los anillos de la resina B9, se decidió formar un par de árboles en función de la resina: la B9 Yellow o la B9 Emerald. Tanto la resina Yellow como la Emerald presentan un buen acabado aunque sólo saliera un anillo incompleto de cada árbol. El llenado parcial de los anillos se debe exclusivamente a la falta de vacío durante el vertido del latón fundido. B9 YELLOW Se observa que el anillo aparece con gran detalle y sin las imperfecciones que presentaban los anillos impresos con la Castsolid. Teniendo en cuenta que el llenado fue únicamente por gravedad, se puede considerar que se ha obtenido un buen resultado. En este caso, el anillo que se ha conseguido es el modelo más sencillo de los modelos originales. Como se puede ver en la Ilustración 5.20, se distinguen perfectamente los “rizos” del anillo.
Ilustración 5.20- Árbol B9 Yellow
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Resultados B9 EMERALD Con respecto a la resina B9 Emerald, el anillo que se consiguió aunque incompleto muestra gran detalle. Eso se advierte en la Ilustración 5.21, donde todos los relieves se distinguen muy bien, y todo ello sin que haya ningún tipo de impureza presente en el resto de la pieza. Al igual que con el árbol anterior, aunque no salieran ambos anillos completos, contando con que el vertido se hizo sin que el cilindro estuviera al vacío, se puede considerar que se ha conseguido un buen resultado de la prueba con esta resina.
Ilustración 5.21- Árbol B9 Emerald
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Estudio económico
Capítulo 6: ESTUDIO ECONÓMICO Como parte de la comparación de las resinas , se va a realizar un estudio económico en el que se podrá ver si el uso de las resinas calcinables es o no más rentable que el proceso tradicional.
6.1. FÓRMULAS PARA EL PRESUPUESTO En primer lugar es necesario plantear las distintas fórmulas que van a ser utilizadas. Para ello se van a tener en cuenta ciertos factores que conforman el proceso de venta, como el coste de fabricación, la mano de obra indirecta, gastos generales, cargas sociales y el beneficio industrial.
6.1.1. Coste de fábrica, CF Este gasto incluye el coste de fabricación, la mano de obra indirecta, las cargas sociales y los gastos generales:
Ecuación 6.1- Coste de fábrica
COSTE DE FABRICACIÓN, Cf Este coste que se compone de la mano de obra directa, del coste de material y del puesto de trabajo, representa el gasto de elaboración del producto:
Ecuación 6.2- Coste de fabricación
73
Estudio económico
• Mano de obra directa, mod Es el valor del trabajo aplicado de manera directa al producto. Se tiene en cuenta el número de operarios (m), las horas que trabaja cada operario (Hi) y el precio unitario de cada hora de trabajo (pi).
Ecuación 6.3- Mano de obra directa
• Coste del material, CM Se trata del precio de las materias primas necesarias para obtener el resultado final. Para su cálculo es necesario saber el número de materiales utilizados (m), la cantidad empleada de cada uno (Qi) y su precio unitario (pi).
Ecuación 6.4- Materia prima
• Puesto de trabajo, Pt Este gasto tiene en cuenta el tiempo de fabricación y montaje por el costo de funcionamiento f. Este parámetro incluye el interés, el precio de amortización, el de mantenimiento y la energía consumida.
Ecuación 6.5- Puesto de trabajo
Ecuación 6.6- Costo de funcionamiento
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Estudio económico
⇒ Interés
Ecuación 6.7- Interés de inversión
⇒ Amortización
Ecuación 6.8- Amortización
⇒ Mantenimiento
Ecuación 6.9- Mantenimiento
⇒ Consumo de energía
Ecuación 6.10- Energía consumida por puesto
MANO DE OBRA INDIRECTA, moi Lo constituyen los operarios que están directamente relacionados con la producción, pero sin responsabilidad sobre el puesto de trabajo.
Ecuación 6.11- Mano de obra indirecta
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Estudio económico
CARGAS SOCIALES, CS Representan las aportaciones de la empresa a los distintos Organismos oficiales, siendo la empresa la que determina anualmente el porcentaje que representan para los operarios.
Ecuación 6.12- Cargas sociales
GASTOS GENERALES, G.G. Es el costo total necesario para el funcionamiento de la empresa.
Ecuación 6.13- Gastos generales
6.1.2. Beneficio industrial, Bi El beneficio industrial se establece por la empresa, tomando un valor entre el 10 y el 20%. Dicho porcentaje se aplica sobre el coste de fabricación CF.
Ecuación 6.14- Beneficio industrial
6.1.3. Precio de venta y precio de venta unitario, PV y PVU Al sumar el beneficio industrial y el coste de fabricación, se obtiene el precio de venta en fábrica. Si además se divide ese resultado por el pedido (P), se logra el precio unitario.
Ecuación 6.15- Precio de venta
76
Estudio económico
6.2. CÁLCULOS Y PRESUPUESTO Conociendo las fórmulas necesarias para llevar a cabo el presupuesto, se procede a calcular los distintos costes para comparar y poder comprobar que proceso sale más rentable: si el tradicional o el hacer uso de la impresora 3D. Aunque la idea inicial del proyecto era comparar distintas resinas, al final sólo se pudo disponer de la Castsolid para la impresora, por lo que esta será la resina a comparar con el proceso de fundición a la cera perdida.
6.2.1. Castsolid Se analiza por separado el coste de imprimir los anillos individualmente, y de imprimir el árbol al completo. En la siguiente tabla se muestran unos datos que van a ser útiles para los próximos cálculos a realizar: Horas efectivas al año (h) Coste kWh (€) Rédito (%)
1950 0,1597 3
Tabla 6.1- Datos generales para los cálculos
El dato del coste del kWh se ha tomado de http://comparadorluz.com/faq/preciokwh-electricidad , eligiendo la tarifa de kWh para profesionales.
MANO DE OBRA DIRECTA Para poder calcular este coste, primero se han tenido que tener en cuenta las distintas tareas a realizar, la duración de dichas tareas y el empleado que las ha realizado:
77
Estudio económico
Tiempo
Salario
Salario
Total
Mensual
Anual
(h)
(€/mes)
(€/mes)
Titulado
2,50
1687,02
Postprocesado
Oficial 3ª
0,50
Preparación árbol
Oficial 1ª
Horno
Salario por
Coste
Hora (€/h)
m.o.d (€)
23618,28
12,11
30,28
968,23
13555,22
6,95
3,48
0,83
1208,4
16917,60
8,68
7,23
Oficial 3ª
20,25
968,23
13555,22
6,95
140,77
Colada metal
Oficial 3ª
1,50
968,23
13555,22
6,95
10,43
Limpieza
Oficial 2ª
2,00
1107,87
15510,18
7,95
15,91
TOTAL
208,09
Puesto de Trabajo
Diseño del modelo e impresión 3D
Empleado
Tabla 6.2- Mano de obra directa (anillos)
En el diseño del modelo e impresión 3D se incluye la puesta en marcha de la impresora y la colocación de los anillos, suponiendo que los modelos usados han sido descargados de una página con múltiples diseños. En el postprocesado se cuenta el tiempo de curación. Para la preparación del árbol, se necesita que el empleado tenga cierta formación para tener un mejor manejo del equipamiento y así poder trabajar con mayor rapidez. El tiempo establecido es una aproximación de lo que se tardaría en preparar un cilindro: montar el árbol, preparar el revestimiento y llenarlo. Para la tarea del horno se cuentan las 20h y cuarto que duraría el ciclo de fundición elegido. En la colada el tiempo asignado es lo que tarda el horno en calentarse y fundir el metal más el tiempo de vertido y de espera a que el metal se enfríe lo suficiente antes de la limpieza. La tarea final sería la de limpieza de la pieza: quitar el revestimiento, separar los anillos del árbol y pulir el anillo, quitando así las impurezas más superficiales. Esto requiere algo más de tiempo, pues se pretende conseguir el anillo final.
78
Estudio económico
Tiempo
Salario
Salario
Total
Mensual
Anual
(h)
(€/mes)
(€/mes)
Titulado
3,00
1687,02
Postprocesado
Oficial 3ª
0,50
Preparación árbol
Oficial 3ª
Horno
Salario por
Coste
Hora (€/h)
m.o.d (€)
23618,28
12,11
36,34
968,23
13555,22
6,95
3,48
0,33
968,23
13555,22
6,95
3,32
Oficial 3ª
20,25
968,23
13555,22
6,95
140,77
Colada metal
Oficial 3ª
1,50
968,23
13555,22
6,95
10,43
Limpieza
Oficial 2ª
2,00
1107,87
15510,18
7,95
15,91
TOTAL
209,23
Puesto de Trabajo
Empleado
Diseño del modelo e impresión 3D
Tabla 6.3- Mano de obra directa (árbol completo)
En este caso , para el diseño hay que contar con el tiempo que se tarda en diseñar el árbol y las ramas en un programa CAD. El uso de programas especializados, requiere un titulado con los conocimientos específicos. La otra diferencia con la tabla anterior es que en este caso dentro de la preparación del árbol sólo se tiene en cuenta la elaboración del revestimiento y el llenado de los cilindros, pudiendo tener un oficial de 3º en vez de 1º para realizar la tarea. Todo lo demás es igual, se impriman los anillos por separado o el conjunto entero. Los salarios se han elegido basándose en los datos de la tabla salarial de la BOE del año 2013 (Anexo).
MATERIAL Para calcular el coste del material es necesario conocer el volumen de los tres modelos a imprimir y del árbol. El programa Creation Workshop da la opción de obtener información sobre la pieza o conjunto impreso, incluyendo todos los soportes añadidos. 79
Estudio económico
Modelo 1
Ilustración 6.1- Modelo 1 con soportes y su Objet info
Modelo 2
Ilustración 6.2- Modelo 2 con soportes y su Objet info
Modelo 3
Ilustración 6.3- Modelo 3 con soportes y su Objet info
80
Estudio económico Árbol completo
Ilustración 6.4- Modelo 3 con soportes y su Objet info
Partiendo del volumen de la impresión se va comparar el precio de la resina si se imprime el árbol completo o si se imprimen anillos por separado para después añadirlos a un árbol de cera. Para esta segunda opción se va a suponer que en un mismo árbol se colocan dos anillos de cada modelo. Al mismo tiempo, es necesario conocer el precio de la resina Castsolid: 360€/L. En la siguiente tabla el precio total de los anillos se ha obtenido sumando los costes de los anillos que venían en en Objet Info de cada modelo, multiplicado por 2. Árbol con 6 anillos Precio total anillos (€)
0,46
Peso cera utilizada (g)
300
Precio por kg de cera (€/kg)
37
Precio total
11,56
Tabla 6.4- Coste impresiones y cera
Árbol completo Volumen por 7,695 pieza (cm³) Precio por L (€/L) 360 Precio por pieza 2,7702 (€/pieza) Precio total 2,7702 Tabla 6.5- Coste material árbol
81
Estudio económico PUESTO DE TRABAJO Para calcular este gasto, se han tenido que tener en cuenta los precios de las distintas máquinas y del material utilizado durante todo el proceso, así como un tiempo aproximado de cada tarea.
Tiempo (h) Coste Máquina (€) Coste herramienta y utillaje (€) Inversión Total (€) Valor Residual (€) Interés (€/h)
IMPRESIÓN PREPARACIÓN POSTPROCESADO FUNDICIÓN 3D ÁRBOL 6 0,5 0,83 21,75 1149 804 7531 3052 141,8
0
98
23
1290,8 129,08 0,02
804 80,4 0,01
7629 762,9 0,12
3075 307,5 0,05
Amortización anual (€/año)
77,45
48,24
457,74
184,50
Amortización (€) Mantenimiento (€/h) Coste Energía (€/h)
0,040 0,07 0,1597
0,025 0,04 0,1597
0,235 0,39 0,1597
0,095 0,16 0,1597
Coste de funcionamiento (€/h)
0,285
0,238
0,903
0,459
Coste del puesto de trabajo (€)
1,71
0,12
0,75
9,99
TOTAL
12,57
Tabla 6.6- Puesto de trabajo (anillos)
Las fórmulas utilizadas se presentaron en el apartado anterior, y los valores de la tabla 6.1 vuelven a ser empleados para los cálculos para el coste del puesto de trabajo. Aunque se muestren dos tablas distintas según se trate de el análisis del coste al trabajar con los anillos sueltos o con el árbol ya al completo, la única diferencia entre la tabla 6.6 y la tabla 6.7, es la tarea de preparación del árbol. La diferencia en el proceso es que cuando se trabaja solo con los anillos, hay que tener en cuenta la inyectora de cera, el soldador, la cera y el tiempo de preparación del árbol, mientras que si solo se trabaja con el árbol ya impreso, todo lo anterior no es necesario.
82
Estudio económico
IMPRESIÓN PREPARACIÓN POSTPROCESADO FUNDICIÓN 3D ÁRBOL 6 0,5 0,33 21,75 1149 804 5781 3052
Tiempo (h) Coste Máquina (€) Coste herramienta y utillaje (€) Inversión Total (€) Valor Residual (€) Interés (€/h)
141,8
0
84
23
1290,8 129,08 0,02
804 80,4 0,01
5865 586,5 0,09
3075 307,5 0,05
Amortización anual (€/año)
77,45
48,24
351,90
184,50
Amortización (€) Mantenimiento (€/h) Coste Energía (€/h)
0,040 0,07 0,1597
0,025 0,04 0,1597
0,180 0,30 0,1597
0,095 0,16 0,1597
Coste de funcionamiento (€/h)
0,285
0,238
0,731
0,459
Coste del puesto de trabajo (€)
1,71
0,12
0,24
9,99
TOTAL
12,07
Tabla 6.7- Puesto de trabajo (árbol)
MANO DE OBRA INDIRECTA Este costo está relacionado directamente con la mano de obra directa, como se veía en la ecuación 6.11. Se va a suponer un %moi = 34,7% Por tanto, aplicando la fórmula y utilizando los valores obtenidos previamente, se obtiene: m.o.i (anillos) = 72,21€ m.o.i. (árbol) = 72,60 €
83
Estudio económico CARGAS SOCIALES Suponemos %C.S=38% C.S (anillos) = 106,51€ C.S (árbol) = 107,10 €
GASTOS GENERALES El porcentaje escogido es: %G.G=47% G.G (anillos) = 97,80€ G.G (árbol) = 98,34 €
BENEFICIO INDUSTRIAL Como ya se explicó previamente, el %Bi suelo tomar valores entre el 10 y 20%, por lo que trabajara con un valor intermedio del 15%
A continuación se muestran dos tablas con el presupuesto de imprimir unos anillos y calcinarlos, y el de imprimir un árbol ya completo y después llevar a cabo la fundición del mismo. Los valores que se han ido obteniendo de los distintos costes para las dos opciones de trabajo, son bastante similares. Cabía pensar que la impresión del árbol con los anillos ya unidos, sería la opción más viable, ya que hay menos pasos para llegar al mismo resultado final. Sin embargo, el coste de la resina es mucho mayor con esta opción.
84
Estudio económico
6 ANILLOS CASTSOLID
PRESUPUESTO INDUSTRIAL PROYECTO: Fundición de 6 anillos impresos en
OFICINA DE ESTUDIOS EFECTUADO: Lucía de la Cruz
3D
FECHA: 17/07/16
CONCEPTO
1. COSTE FABRICACIÓN
2. MANO DE OBRA INDIRECTA
DESCRIPCIÓN
(€)
Mano de obra directa
208,09
Material
11,56
Puesto de trabajo
12,57
232,22
m.o.i. = 34,7 % · (m.o.d)
72,21
C.S. = 38 % · (m.o.d + m.o.i)
106,51
4. GASTOS GENERALES
G.G. = 47 % · (m.o.d)
97,80
5. COSTE EN FÁBRICA
CF = Cf + m.o.i + C.S. + G.G.
508,74
Bi = 15 % · CF
76,31
3. CARGAS SOCIALES
6. BENEFICIO INDUSTRIAL 7. PRECIO DE VENTA EN FÁBRICA
Del pedido
PV = CF + Bi
585,05
Unitario
PVU = PV/P
97,51
Tabla 6.8- Presupuesto impresión y fundición 6 anillos
85
Estudio económico
ÁRBOL CASTSOLID
PRESUPUESTO INDUSTRIAL
OFICINA DE ESTUDIOS EFECTUADO: Lucía de la Cruz
PROYECTO: Fundición del árbol impreso en 3D
FECHA: 17/07/16
CONCEPTO
DESCRIPCIÓN Mano de obra directa
1. COSTE FABRICACIÓN
2. MANO DE OBRA INDIRECTA
(€) 209,23
Material
2,77
Puesto de trabajo
12,07
220,45
m.o.i. = 34,7 % · (m.o.d)
72,60
C.S. = 38 % · (m.o.d + m.o.i)
107,10
4. GASTOS GENERALES
G.G. = 47 % · (m.o.d)
98,34
5. COSTE EN FÁBRICA
CF = Cf + m.o.i + C.S. + G.G.
498,49
Bi = 15 % · CF
74,77
3. CARGAS SOCIALES
6. BENEFICIO INDUSTRIAL 7. PRECIO DE VENTA EN FÁBRICA
Del pedido
PV = CF + Bi
573,26
Unitario
PVU = PV/P
573,26
Tabla 6.9- Presupuesto impresión y fundición árbol completo
La diferencia en el precio de venta del pedido entre las dos opciones de trabajo, es muy pequeña, pero el precio es claramente menor el de un solo anillo fundido que el del árbol. Sin embargo en conjunto, es más barato imprimir el árbol al completo
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Estudio económico
6.2.2. Proceso tradicional de fundición
PRESUPUESTO INDUSTRIAL
Fundición a la cera perdida
PROYECTO: Fundición a la cera perdida
OFICINA DE ESTUDIOS EFECTUADO: Lucía de la Cruz FECHA: 17/07/16
CONCEPTO
1. COSTE FABRICACIÓN
2. MANO DE OBRA INDIRECTA
DESCRIPCIÓN Mano de obra 182,86 directa Material
66,92
Puesto de trabajo
83,145
(€)
332,93
m.o.i. = 34,7 % · (m.o.d)
63,45
C.S. = 38 % · (m.o.d + m.o.i)
93,60
4. GASTOS GENERALES
G.G. = 47 % · (m.o.d)
85,94
5. COSTE EN FÁBRICA
CF = Cf + m.o.i + C.S. + G.G.
575,92
Bi = 15 % · CF
86,39
3. CARGAS SOCIALES
6. BENEFICIO INDUSTRIAL 7. PRECIO DE VENTA EN FÁBRICA
Del pedido
PV = CF + Bi
662,31
Tabla 6.10- Presupuesto proceso de fundición tradicional
Suponiendo que el ciclo del horno es el mismo que el utilizado al trabajar con las resinas, el precio total es el mostrado en la tabla 6.10.
87
88
Conclusiones
Capítulo 7: CONCLUSIONES Teniendo en cuenta los objetivos iniciales del proyecto y algunas de las dificultades que surgieron durante el transcurso del mismo, no se pudo disponer de gran cantidad de resinas para su uso con la impresora. Esto llevó a pedir anillos impresos a un empresa externa para probar si realmente calcinaban dichas resinas. Sin embargo, al sólo tener 4 anillos no daba mucho margen a cometer algún error. Ante esta situación se decidió comparar los anillos impresos con la resina Castsolid en la impresora Solidray, comparando su resultado tras haber expuesto anillos a distintos tiempos de curación tras la impresión. A su vez se tomó la iniciativa de probar a imprimir un árbol con sus anillos ya unidos, con la idea de encontrar una forma de reducir el tiempo de trabajo e incluso de reducir el número de máquinas y materiales usados normalmente en el proceso. Tras haber realizado las distintas pruebas siguiendo los procesos descritos en los apartados anteriores, se han llegado a las siguientes conclusiones: Las resinas, tanto la Castsolid como las dos de B9, aguantan las condiciones de montaje del árbol, siendo suficiente la cera para sujetar las piezas al árbol. Cabía la posibilidad de que durante el vertido del revestimiento en el cilindro, los anillos se desprendieran pero no fue así. Por otra parte, tras colocar los cilindros el tiempo correspondiente en el horno, y realizar las coladas sucesivas, se pudo comprobar que las resinas de las que se disponía eran efectivamente calcinables. Sin embargo no se obtuvieron del todo los resultados deseados debido a un par de fallos en la ejecución de los últimos pasos del proceso de fundición: -
la mala fundición del metal durante la primera colada, no permitió ni completar el llenado del cilindro ni obtener una textura adecuada del anillo.
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Conclusiones -
No poner el cilindro al vacío tras sacarlo del horno y durante la colada provocó que muchos de los anillos o no salieran o que lo hicieran de forma incompleta.
A pesar de estos errores, se pudo contemplar que el acabado de los anillos incompletos era bastante bueno, como en el caso de las resinas B9, las cuales eran difícil distinguir ya que ambas lograron reflejar muy bien todos los detalles y sin mostrar presencia de ningún tipo de residuo. También se pudo comprobar que la Castsolid se calcina bastante bien, algo que se vio reflejado con el árbol impreso al completo. Aunque los anillos no salieron tras la colada por el error comentado previamente, el tronco del árbol el cual contenía la mayor parte del volumen impreso, se calcinó por completo y sin restos visibles del ciclo de calcinación. En cuanto al tiempo de curación de los anillos, se puede concluir que a mayor tiempo de curación, mayor dureza adquiere la resina y mejor acabado obtiene los anillos. Los de mayor exposición en la cuba UV, fueron los árboles con menor cantidad de pequeños poros debidos a los restos de la resina calcinada que quedaron atrapados en el cilindro durante la fundición. En este caso, el de 30 minutos aunque solo salió un anillo, como se ha comentado en el apartado de resultados, no presentan ninguna impureza superficial como lo hace el árbol con 5 minutos de curación. También cabe destacar, que la resina Castsolid además de tener un buen resultado a la hora de calcinar, es capaz de reproducir hasta el detalle más complejo de las piezas. Por otra parte, con el estudio económico se pudo comprobar cuál es el proceso más rentable: si el tradicional o recurrir a la impresión 3D para sacar los modelos. El resultado es que prescindir del vulcanizado es más barato. También se comparó económicamente el imprimir el árbol completo con imprimir los anillos y después hacer los árboles. En este caso, el ahorro de tiempo en algunas fases, permitió que la primera opción de proceso fuera más barata. Sin embargo la diferencia con el otro proceso no es demasiado apreciable. 90
Bibliografía
Bibliografía http://www.impresoras-3d.info/historia-de-las-impresoras-3d/ https://impresoras3d.com/blogs/noticias/102825479-breve-historia-de-laimpresion-3d http://www.axis4d.com/historia-axis4d.html http://www.xataka.com/perifericos/estas-son-las-tecnologias-de-impresion-3dque-hay-sobre-la-mesa-y-lo-que-puedes-esperar-de-ellas http://www.impresoras-3d.info/funcionamiento-y-tipos-de-impresoras-3d/ http://www.3dnatives.com/es/sinterizado-selectivo-por-laser-les-explicamos-todo/ https://www.bbvaopenmind.com/las-aplicaciones-mas-creativas-de-la-impresion-3d/ http://impresiontresde.com/blog/9-aplicaciones-medicas-de-la-impresion-3d/ http://www.stratasys.com/es/industrias/aeroespacial-militar http://www.stratasys.com/es/industrias/automotriz http://impresiontresde.com/blog/aplicaciones-para-arquitectura-de-la-impresion-3d/ http://recreus.com/blog/la-impresion-3d-en-la-industria-de-la-moda/ http://misjoyas.es/microfusion.htm http://www.microfusionsolsona.com/?ES/Nuestro%20Proceso
91
Bibliografía http://impresorasla.com http://www.kitprinter3d.com/en/3d-printer-kits/127-kit-printer-3d-sladlpsolidray.html#/con-proyector-no/colour-black/reservoir-borosilicate-petri-pdms http://www.newegg.ca/Product/Product.aspx?Item=N82E16824009577 http://www.kitprinter3d.com/es/blog/-manual-de-montaje-solidray-laestructura-n37 http://www.kitprinter3d.com/es/blog/1b-manual-de-montaje-solidray-flexvatn41 http://www.kitprinter3d.com/es/blog/-manual-de-montaje-solidray-el-eje-z-n36 http://www.envisionlabs.net http://www.kitprinter3d.com/en/blog/creation-workshop-tutorial-supports-n45 http://www.kitprinter3d.com/es/home/166-resina-calcinable-castsolid500ml.html http://redresins.com/resin/107-madesolid-castsolid-resin.html https://madesolid.com/pages/castsolid www.kerrcasting.com/LiteratureRetrieve.aspx?ID=129094 http://redresins.com/resin/128-b9-yellow-casting-resin.html http://redresins.com/resin/129-b9-emerald-casting-resin.html http://www.tecnicaoro.com/english/details.asp?product=000.177 92
Bibliografía https://comrashop.es/inyectoras-de-cera/891-cera-microfusion-verde-kerr-1kg.html www.kerrcasting.com/_literature_217829/Promotions http://www.medicalexpo.com/prod/mestra-talleres-mestraitua-sl/product-73248675387.html https://www.riogrande.com/Product/kerr-satin-cast-20-investment-100lbs/702099 http://www.ajstools.com/St_Louis_Vacuum_Investment_Mixers_MODEL_82bp_6 _p/14-539-13.htm https://comrashop.es/ligas-productos-para-fundir/1585-laton-en-granalla-paramicrofusion-1-kilo.html http://www.fossati.com/prodotti_44_2_3.html http://comparadorluz.com/faq/precio-kwh-electricidad
93
Referencias
Referencias [1] https://impresoras3d.com/blogs/noticias/102825479-breve-historia-de-laimpresion-3d [2] http://www.neoteo.com/primer-avion-impreso-en-3d-remonta-vuelo [3] http://www.xatakaciencia.com/tecnologia/urbee-el-primer-automovil-fabricadopor-impresion-en-3d [4] http://www.xataka.com/perifericos/estas-son-las-tecnologias-de-impresion3d-que-hay-sobre-la-mesa-y-lo-que-puedes-esperar-de-ellas [5] http://www.3dnatives.com/es/sinterizado-directo-de-metal-por-laser-lesexplicamos-todo/ [6] https://impresoras3d.com/blogs/noticias/102883975-tipos-de-impresoras-3d [7] https://spanish.alibaba.com/product-gs/top-selling-dlp-sla-photopolymerresins-3d-printer-1888724995.html [8] http://impresiontresde.com/blog/cosas-impresion-3d-medica-puede-hacer-ya/ [9] http://www.auto-revista.com/es/notices/2015/06/aitiip-potencia-su-ofertaen-fabricacion-aditiva-con-un-nuevo-termoplastico-118599.php#.V4YsqVe0Prs [10] https://es.pinterest.com/pin/400398223094638168/ [11] https://www.bbvaopenmind.com/las-aplicaciones-mas-creativas-de-la-impresion3d/ [12] http://unimooc.com/6-aplicaciones-de-las-impresoras-3d/
94
Referencias [13] http://www.imprimalia3d.com/noticias/2015/07/23/005072/colecci-nmoda-creada-impresoras-3d-caseras [14] http://elblogdelplastico.blogs.upv.es/category/blog/materiales/page/2/ [15] http://www.microfusionsolsona.com/?ES/Nuestro%20Proceso [16] http://misjoyas.es/microfusion.htm [17] http://orfebrealejandroglade.blogspot.com.es/2014/05/metodos-para-lafabricacion-de-joyas.html [18] http://esculturaiiclaudiafranco.blogspot.com.es/p/historia-de-lafundicion.html [19] http://www.kitprinter3d.com/en/3d-printer-kits/127-kit-printer-3d-sladlpsolidray.html#/con-proyector-no/colour-black/reservoir-borosilicate-petri-pdms [20] http://www.newegg.ca/Product/Product.aspx?Item=N82E16824009577 [21] http://www.kitprinter3d.com/es/blog/-manual-de-montaje-solidray-laestructura-n37 [22] http://www.kitprinter3d.com/es/blog/1b-manual-de-montaje-solidrayflexvat-n41 [23] http://www.kitprinter3d.com/es/blog/-manual-de-montaje-solidray-el-eje-zn36 [24] http://redresins.com/resin/107-madesolid-castsolid-resin.html [25] www.kerrcasting.com/LiteratureRetrieve.aspx?ID=129094 [26] http://redresins.com/resin/128-b9-yellow-casting-resin.html 95
Referencias [27] http://www.b9c.com/shop/B9R-3-Emerald%20Casting%20Resin [28] http://www.wingwohong.com/product_image/20100912021912.jpg [29] https://comrashop.es/ligas-productos-para-fundir/1585-laton-en-granallapara-microfusion-1-kilo.html [30] http://www.fossati.com/prodotti_44_2_3.html
96
Anexo
Anexo
97