Universidad Tecnológica de Querétaro

Firmado digitalmente por Universidad Tecnológica de Querétaro Nombre de reconocimiento (DN): cn=Universidad Tecnológica de Querétaro, o=UTEQ, ou=UTEQ, [email protected], c=MX Fecha: 2014.08.27 16:05:10 -05'00'

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO

Nombre del proyecto: “DESARROLLO DE PLANTILLA ORTOPÉDICA ESPECIAL”

Empresa: VISISERIES MÉXICO S.A DE C.V

Memoria que como parte de los requisitos para obtener el título de TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN PROCESOS INDUSTRIALES ÁREA PLÁSTICOS

Presenta CHÁVEZ RIVAS MIRNA MARIBEL

Asesor de la UTEQ Ing. Ricardo Espinoza Bustos

Asesor de la Organización Ing. Elías Hernández Moreno

Santiago de Querétaro, Qro, Agosto 2014

Resumen El proyecto consíste en desarrollar plantillas ortopédicas relacionando tanto en el diseño como el product físico, manejando el software Visi Series y utilizando equipo como lo es el escaner EVA 3D involucrando el area podológica mediante una propuesta médica realizada como apoyo. Se consideró el aspecto de tratar a pacientes con diferentes anomalías, en los que el diseño de las plantillas se crean adaptándose a la necesidad del cliente. Dentro de la metodología a considerer principalmente se revisará la información del médico, por consiguiente se realizará un escaneo, directamente pasando al software, en esta etapa se crea el diseño de las plantillas. Posteriormente se consider usar dos métodos para realizar la plantilla física, la primera se optó por manejarlo con un paciente que fuse proporcionado por el médico, en este involucre las impresoras 3D utilizando el polímero PLA, ya que tiene características que cubren dentro del area médica. La segunda se consideró y se aplicó para un cliente voluntario, consistiendo en crear la plantilla mediante un molde de madera, utilizando herramientas al alcance para crear prototipos con los materiales como la silicona y la resina flexible, ambas por flexibilidad, aunque una de ellas es más rígida. Se analizaron las consideraciones médicas tanto los materiales a ocupar como el diseño creado para el cliente. Así, finalizando con un prototipo físico manual. Como conclusión, la idea principal para crear la plantilla

en

físico

se

consideró

en

realizarla

en

porcuestionesmédicas el proyecto se encuentra en proceso.

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impresora

3D,

Description

VISI Serieshas severaltables withthework team. Thework areais smallbut comfortable. Theenvironmentis quiet because each of the members of thiscompany showsa regard, seriousand reliablepersonality.

The

EngineerRaulMorenoisswarthy,

tallandis

known

for

beingpatient,

reasonable, and expressive, gets along wellwith people.The Plant ManagerElias Moreno isfair, tall and his attitudeis serious andreasonable.

3

Dedicatorias

A mis padres:

El presente trabajo va dedicado a mis padres, agradecida por el apoyo incondicional que me brindaron. Con mucho orgullo presento para y con ellos el esfuerzo, pero sobre todo el gusto y el interés de salir adelante, la satisfacción de que se puede lograr lo que nos propongamos a pesar de todos los problemas externos e internos.

Para ti presente:

Recuerda que debes luchar por ti mismo, vive, aprende y enseña de tus experiencias, tus sacrificios y tus metas serán más que sólo palabras y propuestas.

Como consejo, sé curioso y por lo que no conozcas busca interés, al igual que por lo que te agrade disfrútalo, habrá bajas y altas aprende a llevarlas con buena actitud, pero no dejes de escuchar a tu alrededor, aprende, conoce y sobre todo disfruta lo que decidas.

4

Agradecimientos

A la empresa VISI Series México

Le agradezco la atención y la oportunidad de realizar prácticas y estar durante el periodo de la estadía, pero sobre todo por el respeto y la confianza que existe en esta compañía entre el equipo de trabajo, el personal y externos.

5

Índice

Resumen......................................................................................... 2

Description ..................................................................................... 3

Dedicatorias ................................................................................... 4

Agradecimientos ............................................................................ 5

Índice .............................................................................................. 6 I.

Introducción .......................................................................................... 11

II.

Antecedentes ........................................................................................ 16

III.

Justificación.......................................................................................... 19

IV.

Objetivos ............................................................................................... 20

V.

Alcance .................................................................................................. 21

VI.

Análisis de riesgo ................................................................................. 22 6.1 Proyecto .......................................................................................... 22

VII.

Fundamentación teórica ...................................................................... 23 7.1 Pie plano.......................................................................................... 24 7.2 Pie varo............................................................................................ 24 7.3 Pie cavo ........................................................................................... 25 7.4 Selección de materiales (componentes) ...................................... 26 7.4.1 Plantillas rígidas................................................................ 26 7.4.2 Plantillas semirrígidas ...................................................... 26

6

7.4.3 Plantillas blandas:............................................................. 27 7.5 Técnicas de aplicación manual ..................................................... 27 7.6 Ingeniería inversa ........................................................................... 28 7.7 Tecnología aplicada para plantillas .............................................. 30 7.7.1 Tipos de scanner............................................................... 30 7.8 Termoformado ................................................................................ 31 7.8.1 Termoformado al vacío ..................................................... 32 7.9 Impresora 3D ................................................................................... 33

VIII.

Plan de actividades .............................................................................. 34

IX.

Recursos materiales y humanos ......................................................... 35 9.1 Recursos materiales....................................................................... 35 9.2 Recursos humanos ........................................................................ 36 9.3 Recursos financieros ..................................................................... 36

X.

Desarrollo del proyecto........................................................................ 37

Capítulo I. Asignación del proyecto ............................................37

Capítulo II. Pruebas físicas ..........................................................38 2.1. Investigación sobre aplicación en yeso ................................................. 38 2.2. Realización de un molde de yeso ........................................................... 38 2.3. Resultado (molde de yeso)...................................................................... 39

Capítulo III. Propuesta médica .....................................................40

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Capítulo IV. Pruebas de escaneo y diseño .................................41 4.1 Prueba de escaneo ................................................................................... 41 4.2 Pruebas de diseño .................................................................................... 42

Capítulo V. Diseño final ................................................................43 5.1 Escaneo ..................................................................................................... 43 5.2 Software ..................................................................................................... 43 5.3 Objeto 3D ................................................................................................... 44 5.4 Diseño de plantilla .................................................................................... 45

Capítulo VI. Materiales ..................................................................51

Capítulo VII. Maquinado ...............................................................53 7.1 Molde .......................................................................................................... 53 7.2 Simulation mould ...................................................................................... 54 7.3 Códigos ...................................................................................................... 55 7.4 Maquinados ............................................................................................... 56

Capítulo VIII. Prototipo .................................................................59 8.1 Pruebas finales .......................................................................................... 59 8.1.1 Preparación de la silicona .......................................................... 60 8.2 Realización de plantilla final .................................................................... 62 8.2.1 Plantilla de silicona ..................................................................... 62 8.2.2 Plantilla de resina flexible ........................................................... 63 8.3 Termoformado ........................................................................................... 64 8.4 Detalles finales (prototipo final) ............................................................... 65

8

XI.

Resultados obtenidos .......................................................................... 67

XII.

Conclusiones y recomendaciones ...................................................... 70

XIII. Anexos A1. Termoformado 1.1 Procesos 1.2 Métodos de termoformado 1.2.1 Termoformado al vacío 1.2.2 Termoformado a presión 1.2.3 Termoformado mecánico

A2. Silicona Ficha técnica A2.1 Silicona 2.1 Propiedades de la silicona 2.2 Principales características de la silicona 2.3 Propiedades particulares de las siliconas 2.3.1 Propiedades mecánicas 2.3.2 Propiedades eléctricas 2.3.3 Biocompatibilidad 2.3.4 Resistencia química 2.4 Análisis comparativo A2.2 Resina flexible

A3. Imágenes máquina Shizuoka

A4. Prototipo (pruebas finales)

A5.Material termoformado para plantilla 9

Glosario XIV. Bibliografías

10

I.

Introducción

Dentro del proyecto se desarrollará una plantilla ortopédica para un cliente con la necesidad personal para el apoyo del caminado, siendo de gran importancia, ya que es generado comúnmente por la costumbre de pisar y sobrecargar el pie inadecuadamente, así, deformándolo, permitiendo al diseño como parte del proceso para generar las plantillas sin necesidad de rehacer etapas.

La empresa VISI Series México se fundó por el Ingeniero Raúl Moreno Espinoza y el Lic. Salvador Enríquez Pérez, está ubicada en sierra de ahuacatlán #136 col. Villas del sol.

El objetivo de la universidad consiste en establecer mecanismos que permitan a la UTEQ dirigir los esfuerzos para transitar hacia una universidad: socialmente responsable,

ambientalmente

sostenible,

económicamente

viable

e

institucionalmente pertinente de manera que las personas que integran la comunidad universitaria formen parte del programa y éste de sus vidas, trascendiendo a la comunidad y al estado de Querétaro.

Su modelo educativo se imparte por medio de la calidad en la UTEQ, está basada en el macro proceso educativo, en la función de vinculación y en aquellas actividades de soporte necesarias. La calidad entendida como un

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proceso de evaluación permanente y de mejora continua; de acuerdo a lo establecido en el Sistema de Gestión de la Calidad, en las evaluaciones externas a través de los Comités Interinstitucionales de Evaluación de la Educación Superior (CIEES) y los organismos acreditadores reconocidos por el Consejo para la Acreditación de la Educación Superior (COPAES).

La pertinencia: el perfil del egresado corresponde a las necesidades planteadas por el sector productivo y social, a través de la realización de estudios de factibilidad, Análisis Situacional de Trabajo (AST) y el desarrollo de planes y programas de estudios basados en competencias profesionales. Asimismo, los planes y programas de estudio se actualizan de manera periódica, de acuerdo con las necesidades del entorno y los avances económico, social, ambiental y tecnológico.

La intensidad: los planes y programas de estudio se imparten en periodos cuatrimestrales, con el propósito de reducir la duración de las carreras y permitir a

los

jóvenes

integrarse

en

corto

plazo

al

mercado

laboral.

La continuidad: el esquema curricular ofrece al estudiante optar por dos salidas profesionales, en seis cuatrimestres obtener el título de Técnico Superior Universitario y en cinco cuatrimestres adicionales, obtener el título de Ingeniería. En suma, en tres años ocho meses se obtienen dos títulos

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universitarios.

La polivalencia: la formación que recibe el alumno, le proporciona las competencias profesionales relacionadas a su área, para trabajar en organizaciones industriales, de servicios, públicas o privadas, así como generar su propia empresa.

La flexibilidad: se ofrecen opciones que faciliten el acceso a la educación y su continuidad, así como el tránsito de alumnos entre programas educativos e instituciones. Lo anterior sujeto al reconocimiento oficial de los estudios realizados y en apego a la normatividad correspondiente.

La función de vinculación: realizar la interacción y el intercambio del personal académico, de los alumnos y de la comunidad universitaria con el entorno económico, público y social, a nivel nacional e internacional. Esta función constituye la plataforma desde la cual se busca que la tarea educativa, los servicios y las actividades de vinculación incidan en la pertinencia y en una formación de calidad de nuestros alumnos, en un marco de evaluación, de retroalimentación y de mejora continua.

“Modelo educativo 70/30: Sistema educativo que consiste en un 70% de práctica, el 30% consiste en la teoría aplicada”.(Rivas, 2014)

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Dentro de las estadías los alumnos realizan dos durante su carrera para TSU e Ingeniería, una de ellas se presenta en el sexto cuatrimestre de TSU, y la otra en el último cuatrimestre de la Ingeniería, las cuales tienen como propósito desarrollar proyectos de aplicación en el sector productivo, para la obtención del título correspondiente.

La empresa VISI Series México se dedica a la implementación del sistema de diseño y de manufactura, siendo una de las principales fortalezas en poner especial atención a las necesidades de nuestros clientes.

“Su misión consiste en tener Liderazgo dentro del Sector de Sistemas CAD / CAM aplicados a la Industria de los Moldes, Troqueles y Herramentales, en México, y Centro América, siendo proveedores de esta forma elementos fundamentales para incrementar la rentabilidad del negocio de nuestros clientes logrando así la solidez y el crecimiento económico de nuestra empresa, el bienestar de nuestros empleados y el máximo retorno de la inversión de los accionistas”.(VISI series México, 2014)

Este tipo de Sistema (Software), les permite ser más productivos y eficientes en los Procesos de Diseño y Manufactura, que la industria moderna demanda día

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con día, especialmente en el sector de Diseño y Fabricación de Moldes y Troqueles. “Dentro de la visión consiste en una empresa que pone especial atención en las necesidades del cliente y de esta manera, tiene a su disposición la tecnología State-of-the-Art,

realizando

aplicaciones

específicas

y

económicamente

rentables”.(VISI series México, 2014)

El giro que realiza se dedica a la Implementación y Comercialización del Sistema de Diseño Auxiliado por Computadora (CAD) y el Sistema de Manufactura Auxiliada por Computadora (CAM), conocido en el mundo como VISI Series.

15

II.

Antecedentes

Existen anomalías e inconformidades en el cuerpo humano, principalmente en el área de los pies, ya que se ha generado por parte de la genética o con el paso del tiempo por el estilo de caminado que realiza la persona siendode manera usual e incontrolable (o inconsciente) causando deformación del pie provocando asíel pie plano, pie cavo, pie valgo, entre otros, y a su vez lesiones o daños en la columna.

Entre los aspectos físicos que se encuentran por este problema serían desvío de la columna, desequilibrio en la altura de los pies por el mal desarrollo (cualquiera de los dos pies), problemas en la estatura, además los problemas psicológicos como la inseguridad y la baja autoestima que son generados comúnmente en los niños y adolescentes.

De las personas que acuden al médico con frecuencia en estudios del pie se les asigna una plantilla que no va de acuerdo a su necesidad administrándoles una plantilla de estética no funcional, es decir, blanda, planas, sin forma, en otras situaciones si requieren de apoyo lateral las proporcionadas no las tienen, el material es inadecuado, entre otros que el médico considera rápido de hacer y “cómodo”, de igual manera, el paciente da opiniones acerca de lo

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estéticomodificando su textura o forma, haciendo énfasis en los problemas desde la planta del pie (calzado).

Considerándose importante con motivo de que al paciente se le asigne un producto que además de estético sea eficiente, dentro de las aplicaciones de este mismo se considerará renovar el diseño de acuerdo al estudio médico e implementando el diseño CAD/CAM-Ingeniería de reversa para un mejor desarrollo de plantillas.

VISI Series México, S.A de C.V. se dedica a la implementación del sistema de diseño y de manufactura.

Su misión debe tener Liderazgo dentro del Sector de Sistemas CAD / CAM aplicados a la Industria de los Moldes, Troqueles y Herramentales, en México, y Centro América, siendo proveedoresde esta forma elementos fundamentales para incrementar la rentabilidad del negocio de nuestros clientes logrando así la solidez y el crecimiento económico de nuestra empresa, el bienestar de nuestros empleados y el máximo retorno de la inversión de los accionistas.Este tipo de Sistema (Software), les permite ser más productivos y eficientes en los Procesos de Diseño y Manufactura, que la Industria Moderna demanda día con día, especialmente en el Sector de Diseño y Fabricación de Moldes y Troqueles.

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Su visión pone especial atención en las Necesidades del Cliente y de esta manera, tiene a su disposición la Tecnología State-of-the-Art, realizando aplicaciones específicas y económicamente rentables.Su objetivo: siendo una de las principales fortalezas en poner especial atención a las necesidades de nuestros clientes.

VISI Series México, S.A de C.V. es una microempresa dedicada a la Implementación y Comercialización del Sistema de Diseño Auxiliado por Computadora(CAD) y el Sistema de Manufactura Auxiliada por Computadora (CAM), conocido en el mundo como VISI Seriesinvolucrando la inversión nacional. Esta empresa cuenta con 5 personas en diferentes categorías, las cuales son el área de recepción (1), diseño (2), administración (1), jefe de planta (1).

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III.

Justificación

La razón por la cual se desarrollará este proyecto es debido a la necesidad del cliente en cuanto al problema podológico que se presente (generalmente), de tal manera que mejoreel estilo de postura y la plantilla sea apta para su apoyo. La innovación o mejora de éste producto (plantilla ortopédica) permitirá el equilibriode apoyo correcto del pie al caminar.

El diseño se realizará en base a las indicaciones del médico en la que se ha atendido el cliente, en relación, se analizará cada aspecto físico que involucra la parte del pie para poder realizar la plantilla en dondeel diseño de esta mismasea de acuerdo a sus necesidades, es decir, materiales, espesor, tamaño, forma, etc.

19

IV.

Objetivos

Desarrollar y diseñar una plantilla ortopédica para el calzado de una persona con problemas de columna y otras anomalías generados por el mal apoyo del pie.

20

V.

Alcance

El alcance al cual se pretende es crear una plantilla con diseño apto al pie del cliente, ayudándolo tanto en su postura, así como en la mejora de la forma del pie, ya que éste tiende a padecer malformaciones e inconformidades comunes al caminar pero de gran importancia.

Con el fin de desarrollar un producto personal (la plantilla ortopédica) por medio de la ingeniería de reversa no sólo ayudándole a tener un mejor estilo de vida a la persona (aspecto físico, psicológico), sino además para ofrecerle al campo médico la oportunidad de mejorar el sistema o proceso de realización de plantillas, con la aplicación de diferentes materiales acorde a la necesidad del cliente.

Para el desarrollo de diseño de la plantilla se considerarán algunos aspectos factibles y económicos por medio de los datos que se proporcionen dentro de la parte médica, se comenzará con el análisis de diseño, pruebas de diseño, pruebas de prototipo y realización del producto,sin embargo, el tiempo requerido aproximado serán de dos meses para el desarrollo del producto teórico y físico.

21

VI.

Análisis de riesgo

6.1 Proyecto

Se consideraron algunos de los posibles sucesos por el cual el proyecto se retrasaría:

1. En periodo de proyecto no se lleve a cabo este mismo(por falta de paciente), ya sea por decisión del médico o cuestiones laborales. 2. Disposición de presencia del Asesor de la empresa por cuestión laboral. 3. Disposición de equipo (computadora) de oficina, uso del equipo para ocupación dentro del taller. 4. Demora en diseño (generación en códigos “g”), por complicaciones del software. 5. Demora de tiempo por problemas con la máquina, realización de pruebas (la máquina haya sido recientemente instalada)

6. Realizar actividades laborales no correspondientes al proyecto (apoyo laboral dentro de la empresa).

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VII.

Fundamentación Teórica

Las plantillas tienen el objetivo de disminuir la presión vertical y de cizallamiento sobre las zonas del pie que estánexpuestas a una excesiva carga o stress. También conocidas como ortesis plantares, se colocan dentro del calzado y que pueden ser utilizados para prevenir las úlceras en el pie. Al igual para los pacientes con diabetes reparte la carga soportada por el pie, distribuyéndola sobre la planta y comprimiendo las zonas donde éste es inadecuado.

“Las plantillas en muchos casos, son para toda la vida”. (ortopédicas, 2014, págs. 1, párr.2).

Existen diferentes tipos de posturas (fig.1.0)que cambian al pie por el estilo de apoyo, por consiguientese les asigna la plantilla adecuada en caso de problemas para mejorar o ayudar conforme a la carga realizada, como:

Fig. 1.0 Imagen tipos de posturas

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7.1 Pie plano

Para la ortopedia se le conoce como pie valgo(fig. 1.1), se caracteriza cuando el pie está de forma estática al aire se forma un arco, pero al momento de apoyarlo su peso corporal hace girar los huesos del pie(fig. 1.2), teniendo así un pie plano.

Fig. 1.2 Pie valgo

Fig. 1.1 Pie valgo

consecuencias en la

posición de piernas

7.2 Pie varo

Deformidad del pie de modo que la punta está desviada hacia dentro (fig.1.3),causando daños en la columna por su mal inclinación (fig.1.4).

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Fig. 1.3 Pie varo

Fig. 1.4 Pie varo

posición de piernas

consecuencias en la columna

7.3 Pie cavo

Se considera el pie que tiene mucho arco(pie cavo, fig. 1.5)se manifiesta dolor en la planta del pie frecuentemente. El calzado ortopédico, crea un problema al pie por no conocer las medidas o arreglos adicionales creados por el fabricante.

Fig. 1.5

Pie cavo

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7.4 Selección de materiales (componentes)

Para García I. Zambudio, según su dureza las plantillas pueden clasificarse en rígidas, semirrígidas y blandas. 7.4.1 Plantillas rígidas:

Se pueden fabricar en acero, aluminio o plásticos duros como el polipropileno, polietileno, laminado en resina o plexidur. Tienen la ventaja de que son muy resistentes al uso y por tanto de larga duración. (p.3)

7.4.2 Plantillas semirrígidas:

Se fabrican con corcho. Este se dispone entre dos láminas, una inferior de cuerolite que sirve de base para la plantilla y otra superior de material de piel fina que evita el contacto de la piel con el corcho, aspecto que comportaría el deterioro rápido del mismo.(p.3)

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7.4.3 Plantillas blandas:

Se fabrican en plásticos blandos como pelite o plastozote o bien en siliconas. Estos materiales, además de conseguir un buen almohadillado de toda la planta del pie, permiten absorber la fuerza del impacto que se produce durante la marcha. El inconveniente es que pierden su eficacia a los pocos meses de su utilización siendonecesario renovarlas con frecuencia. (p.3)

7.5 Técnicas de aplicación manual

Existen aún técnicas de aplicación manual que anteriormente y en la actualidad se realizan, por ejemplo el yeso para moldear y realizar la plantilla del paciente, conforme a sus características se le modificaba lo necesario para una mejor estética y ayuda en soporte, además de cierto tiempo de espera por la creación del mismo en cuanto al material (tiempo de secado) y mandar la realización de la plantilla, además por la frecuencia de uso, el desgaste, la pérdida de la plantilla se tiene que volver a realizar el mismo método (desperdicio de material).

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“Otra técnica aplicada manualmente es el silicón, llamada tambiénortesis(fig. 1.6), obteniendo el moldeado (la forma o la textura) de la parte esencial que necesita el paciente y en espera del secado de material”. (Chávez R., 2014)

Fig.1.6 Ortesis

7.6 Ingeniería inversa

Según Alex Cea Navarro: La ingeniería inversa es el proceso de descubrir los principios tecnológicos de un dispositivo, objeto o sistema, a través de razonamiento

abductivo

de

su

estructura,

función,

forma

y

operación.Permite obtener la base de fabricación, programación, instalación o concepción de cualquier objeto, software o proceso.El

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principal cometido de la ingeniería inversa (en lo que a captación de formas se refiere), es el de obtener un archivo CAD 3D del objeto o pieza(fig. 1.7)de muestra, para con él poder:

-Fabricar de nuevo dicha pieza (única o en serie). - Analizar o estudiar dicha pieza, para su mejora, o para el diseño de una pieza de características similares. - Crear un archivo informatizado. - Obtener un CAD de una pieza creada a mano o que haya sufrido alteraciones. (Prototipos). - Obtener un CAD de una pieza de arte, arquitectónica, etc. - Fabricar piezas relacionadas con la pieza de muestra, que de algún modo guarden similitud con la original. (Prótesis médicas o dentales de cualquier tipo).(Navarro, 2009, pág. 1)

Ingeniería inversa

Fig. 1.7

29

7.7 Tecnología aplicada para plantillas

La tecnología dentro del área médica-podológica ha mejorado en proceso para el diagnóstico y realización de plantillas, como el estudio descanner, maquinaria CNC, entre otros. Con el objetivo principal de mejorar el diseño del calzado para ayudar al cliente. (Chávez R., 2014)

7.7.1 Tipos de scanner

El escaneo 2D(fig. 1.8 y fig. 1.9)es una evaluación rápida para captar la precisión del pie. El sistema reconoce automáticamente la forma y las medidas de largo y anchodel pie.

Escaneo 2D Fig. 1.8 y Fig.1.9

30

Para el escaneo 3D(fig.1.10), se utilizan equipos móviles en los que representan al pie completo de manera estática, mediante un software se canaliza la imagen 3D, por consiguiente pasa a un programa para realizar la plantilla.

Escaneo en 3D Fig.1.10

7.8 Termoformado

Segúnel estudio de Innovation IT SOLUTIONS: El termoformado es un proceso que consiste en dar forma a una lámina plástica por medio de calor (120ºC a 180ºC) y vacío (600 a 760mmHg) utilizando un molde o matriz (madera, resina epóxica o aluminio). Un exceso de temperatura puede "fundir" la lámina y la falta de calor o una mala calidad de vacío incurrirá en una pieza defectuosa y sin detalles definidos.(2014, pág. 1).

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En el anexo A1 se muestra procesos y métodos sobre el termoformado. 7.8.1 Termoformado al vacío

También conocido como termoformado al vacío, se refiere al proceso en el que una lámina de cualquier polímero termoplástico es calentada hasta llegar a un estado blando, quedando apta para su deformación. Seguidamente esta lámina plástica se coloca sobre el molde con la forma deseada y se succiona con vacío contra éste, para que copie exactamente su forma, obteniendo la pieza plástica.

Termoformado al vacío molde positivo Fig.1.11

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7.9 Impresora 3D

“La impresora 3D (fig.1.12) es un dispositivo capaz de generar un objeto sólido tridimensional mediante la adición de material”.(C. Bavota, 2014)

Este equipo puede imprimir figuras, piezas, objetos obtenidos de un archivo .stl el cual se puede programar con un software de diseño, así, complementando e integrándolo al software de la impresora para realizar la acción.

Arriba impresora 3D, a la derecha impresora 3D creando una plantilla Fig.1.12

33

VIII.

Plan De Actividades

34 Tabla 1. Diagrama de Gantt

IX.

Recursos Materiales Y Humanos

9.1 Recursos Materiales Materiales

Cantidad

Computadora (programa VISI series)

2

Escáner EVA

1

Celular (cámara)

1

Resina flexible

1 kg

Catalizador (resina flexible)

60 gr

Resina silicón

1 kg

Diluyente

1 /4 kg

Catalizador (resina silicón)

60 gr

Resanador para madera

250 ml

Fomy

1 pliego

Lija 150 ALO

1 hoja

Cinta aislante

1 rollo

Vaselina

90 gr

Centro de maquinado

Shizuoka

Madera (pino)

2pzas (250mmx150mmx100mm)

Tabla 2. Recursos materiales

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9.2 Recursos Humanos

Ingeniero, compañero de apoyo y paciente

9.3 Recursos Financieros

Capital mínimo para compra de materiales requeridos total $500 Materiales

Cantidad

Precio

Resina flexible

1 kg

$53

Catalizador (resina flexible)

60 gr

$16

Resina silicón

1 kg

$110

1 /4 kg

$75

60 gr

$16

Resanador para madera

250 ml

$23

Fomy

1 pliego

$15

Lija 150 ALO

1 hoja

$5

Cinta aislante

2 rollos

$60

90 gr

$30

Shizuoka

--

2pzas

$100

Diluyente Catalizador (resina silicón)

Vaselina Centro de maquinado Madera (pino)

(200mmx100mmx100mm) Tabla 2.1. Recursos Financieros

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X.

Desarrollo del proyecto

Capítulo I. Asignación del proyecto

El proyecto se designó por la empresa VISI series México, conforme a la propuesta de un cliente con la necesidad de mejorar un problema ortopédico y la salud del paciente, utilizando equipo de escaneo para la realización de una plantilla que acoplara su pie y no lo deformara al momento de apoyar.De esta manera se optó por seguir el ramo médico en podología para la realización de plantillas ortopédicas.

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Capítulo II. Pruebas físicas

Mediante la oportunidad de relacionarse en el área médica-podológica se comenzó a realizar pruebas físicas con plantillas al alcance por medio de métodos manuales y usados anteriormente, así como en la actualidad.

2.1. Investigación sobre aplicación en yeso

Anteriormente los métodos de aplicación en yeso para realizar una plantilla eran complejos, además del tiempo que pasaba el cliente sentado para el secado del yeso moldeado, y por otra parte el tiempo de realización de la misma plantilla, ya que se mandaba a realizar.

2.2. Realización de un molde de yeso

Paso 1. Al voluntario se le realizó la aplicación de yeso, y por consiguiente, se dejó secar de 30 minutos a 1 hora.

Aplicación del yeso Fig. 2.0

38

Paso 2. Una vez que seco el yeso se retiró cortando en secciones

Seccionado del molde Fig.2.1

Paso 3. Se recortó para darle forma al molde (fig.2.2)

Corte del molde Fig.2.2

2.3. Resultado (molde de yeso)

Prototipo de un molde de yeso (fig.2.3)

Molde de yeso (prototipo) fig. 2.3

39

Capítulo III. Propuesta médica

Se realizó una presentación de una propuesta médicapara nuestro apoyo, en la que

se

presentó

la

idea

del

proyecto

a

un

podólogodandociertas

especificaciones de las plantillas, como las medidas, así, ayudándonos a realizar un diseño estándar (Fig. 3.0).

Mediante la investigación de los materiales y por comentariosque mencionaba el médico la gente con anomalías en el pie adquiría una plantilla que no era del todo apta o que ayudara con el problema, al momento de realizarle el diagnóstico al paciente el médico recibía las características de cómo lo quería el cliente, mencionándole recomendaciones que le fueran confortables y además estéticos en el caso de algunas mujeres por los distintos tipos de zapatillas, lo cual para el médico no era lo correcto.Por otra parte, se llegó a un acuerdo con el médico del cual el proyecto sigue en curso.

Datos de una plantilla proporcionados

por

el

médico (Fig.3.0)

40

Capítulo IV. Pruebas de escaneo y diseño

4.1 Prueba de escaneo

Mediante la propuesta se sometían algunas opciones para realizar una plantilla por medio de escaneo ya sea para realizarla desde cero o por una plantilla ya definida. En lasfiguras4.0 y 4.1se muestra el diseño escaneado de una plantilla hecha y/o definida.

A la izquierda imagen muestra de

plantillas

física

(Fig.4.0), a

la

derecha escaneo de la plantilla (Fig.4.1)

41

4.2 Pruebas de diseño

Se realizó un pre-diseño para la realización de pruebas, esto con ayuda de algunos datos que nos proporcionó el médico para realizar una plantilla estándar correcta.

Se comenzó por una escaneo, se realizaron modificaciones estéticas y de diseño y por consiguiente se realiza la plantilla.

A la izquierda imagen escaneado de un pie (fig.4.2), a la derecha plantilla realizada (fig.4.3)

42

Capítulo V. Diseño final

5.1 Escaneo

Se comenzó analizando los datos que el médico había proporcionado a la persona, por consiguiente se realizó el escaneo (fig.5.0)del pie del cliente para la obtención del archivo .stl u objeto en 3D.

Escaneo (Fig.5.0)

5.2 Software

Para esta etapa el pre-diseño o archivo .stldebe ser modificado a realización de alineación y fusión para la obtención de un mejor acabado estético del archivo.

43

Alineación de las tomas (fig.5.1)

Fusión y acabado estético (fig.5.2)

5.3 Objeto 3D

Se muestra las imágenes laterales e inferior(fig.5.3) con acabado 3d para la realización y comienzo de la plantilla conforme a la superficie plantar y del arco.

Acabado estético, a la izquierda y en el centro parte lateral del pie, lado derecho parte inferior (planta del pie) (Fig.5.3)

44

5.4 Diseño de plantilla

Etapa 1:Análisis

Una vez terminado el objeto 3d, se realizan secciones por medio de un análisis obtenido, en dondetanto el espesor como cierto eje (x,y,z) se hacen para referenciarmejor al objeto y crear una superficie más definida, como en la figura 5.4se muestra una alineación conforme al contorno y alcance de la planta del pie para un mayor ajuste, en este caso omitiendo la parte de los dedos, ya que no es necesario en una plantilla (recomendación del podólogo).

A la izquierda creación de secciones por medio de análisis, a la derecha análisis de contorno definido (Fig.5.4)

45

Etapa 2:Alza

A la continuación del análisis de contorno, al mismo tiempo se crea un alza (Fig.5.5) en la estructura de la plantilla, esto para un mejor apoyo y soporte (recomendación del podólogo).

Estructura la

de

plantilla

(alza) (fig.5.5)

Etapa 3: Superficie

Primeramente se dividió en dos partes el diseño para la creación de sólidos (plantilla-superficie y el alza-superficie). De la plantilla-superficie se planeó en dos partes para la realización esta misma, creando dos perfiles partiendo desde el centro superior al término de la parte inferior central de la plantilla y perfiles en las curvilíneas de la parte interior, generalmente con el comando sólidos, esto para crear una superficie coincidiendo con la forma de la estructura de la plantilla. Se muestra a la izquierda lasfiguras 5.6 y 5.6.1con la representación

46

de la superficie de la plantilla, a la derecha la figura 5.7 de la superficie con ajuste al contorno de la planta del pie.

Superficie superior (Fig.5.6)

Superficie al contorno del pie (fig.5.7)

Superficie inferior (Fig.5.6.1)

Etapa 4: Sólidos

Al término de realizar la superficie se crea el sólido, con el comando solidclosedtosolid. Determinando el grosor de la plantilla, tomando en cuenta la altura respecto al calzado.

47

Sólido

de

la

plantilla (Fig.5.8)

Como se muestra arriba la imagen superior lateral del sólido de la plantilla con análisis, a la derecha pie lateral con la plantilla sólida (fig.5.9)

Como se comentó en la etapa 3, se realizan por partes los sólidos, tanto de la superficie de la plantilla como del alza de la plantilla, ya que se es más fácil realizar operaciones conforme lo requiera.

48

En la siguiente etapa se mostrará la plantilla final, anteriormente realizadacon comandos de los cuales son básicos e importantes para los detalles como el blend, chamfer, line, entre otros para darle la forma más que nada.

Etapa 5: Diseño terminado

Se finaliza el diseño agregando el alza para crear el sólido completo, en este caso, la plantilla mediante a su estructura se le modificará tanto para un mejor confort como la estética.

Diseño terminado, ya realizadas las modificaciones (Fig.5.10)

Diseño terminado, a la izquierda parte superior de la plantilla, a la derecha parte inferior de la plantilla (Fig.5.11 y 5.12)

49

A continuación una demostración del diseño de la plantilla fusionando las etapas realizadas. Diseño terminado, fusión de etapas. Etapa 1.Líneas análisis (área negra); etapa 2.superficie (área verde); etapa 3.sólido (área azul); etapa 4.plantilla final (área roja) (Fig.5.13 y 5.14)

50

Capítulo VI. Materiales

Al término del diseño se observó e investigo sobre los diferentes tipos de plásticos (polímeros) de los cuales se iban a tratar para realizar la plantilla, ya que, para escogerlo se analizó la situación del cliente, con diferentes aspectos físicos además de las propiedades de los polímeros a los cuales se sometería, como el soporte, la higiene, la humedad, la rigidez, la flexibilidad, entre otros.

Se muestra en la siguiente tabla algunos de los materiales como opción

EVA Poliuretano Resina cristal Resina flexible Silicona Resina en lámina

Tabla 3. Opciones de materiales

51

Se llegó al acuerdo de utilizar la silicona y resina flexible, por propiedades como la flexibilidad pero sobre todo por la rigidez y la flexibilidad que proporcionan al mismo tiempo, ayudando a proporcionarun soporte confortable, además dentro de este la humedad soporta durante mucho tiempo y la malformación es mínima por su degradación ya que no es muy constante.

En el anexo A2 se muestra una ficha técnica de la silicona e información sobre la resina flexible.

Por otra parte, para el maquinado se tuvo dos opciones para realizarlo, el primero en aluminio, pero sería muy costoso y pérdida de tiempo por maquinado, y la madera en este caso el pino, más económico, más flexible en cuestión de tiempo y fácil de manipular, trasladar y modificar.

52

Capítulo VII. Maquinado

7.1 Molde

Al realizar la plantilla para el maquinado se crea el molde, se cambió de opinión al realizar directamente la plantilla en madera, ya que se tenía que retrabajar para crear un molde, por otra parte se optó por realizar un molde completo básico, en el que solo se realizaría la actividad de crear el prototipo.

A la izquierda molde (hembra) (Fig.7.0), a la derecha molde (macho) (Fig.7.1)

53

7.2 Simulationmould

Se continúa con la selección de herramientas, maquinados (capacidades del husillo feedrate). Por medio de una tabla de materiales a maquinar se definen ciertas revoluciones consideradas,

Las herramientas disponibles son los cortadores de carburo de 1/2”, y de 3/16”, y HSS de 1”, corte recto y ballnose. Con la fórmula solicitada para determinar revoluciones:

Carburo ½” FeedRate= (0.011)(2)(1500)= 838.2 revoluciones/pulgada HSS 1” FeddRate= (0.011)(2)(1000)= 558.8 revoluciones/pulgada

Panel

de

herramientas (Fig.7.2)

Conforme a estos datos se determina el tipo de corte el cual se seleccionó “constantstepoverold”, corte con retorno.

54

Simulación molde (Fig.7.3)

7.3 Códigos

Una vez determinado la herramienta, el tipo de corte y por consiguiente una simulación, se generaran los códigos, por automático se determina el tiempo de actividad.

Por otra parte se modifican ciertos datos al código, ya que, la máquina en la que se someterá no es reciente. En la figura 7.4 se muestran los códigos generados modificados.

Códigos (Fig.7.4)

55

Códigos en proceso (Fig.7.5)

7.4 Maquinados

Dentro de esta etapa, ya generado los códigos se realizan 4 operaciones para obtener elmaquinado del molde. Los siguientes son:

1.- Desbaste: Se realiza para eliminar la primera capa de material irregular del cual sería nuestro molde.

56

1er

etapa

desbaste

(Fig.7.6)

2.- Semiacabado: Comienza el acabado de manera rápida dejando rebabas, irregularidades, sólo definiendo los cortes.

2da etapa semiacabado(Fig.7.7)

57

3.- Acabado: Retira y mejora la estética del paso anterior, teniendo una superficie limpia.

3er etapa acabado (fig.7.8) 4.- Acabado final: Termina de repasar por el proceso dejando la superficie lisa, con mayor definición, determinando detalles.

4ta etapa acabado final (Fig.7.9)

Estas 4 etapas se repitieron para la contraparte del molde. En el anexo A3 se muestran imágenes del centro de maquinado shizuoka.

58

Capítulo VIII. Prototipo

8.1 Pruebas finales

Previamente se lijo y se resano el molde para evitar derrames del material.

Molde

plantilla

(Fig.8.0)

Se realizaron varias pruebas con el material a utilizar (silicona) y dos procesos para la obtención de este, por sus reacciones con la madera, con su catalizador, además del tiempo que tardaba en secar.

Al término de estas pruebas proseguía la resina flexible. Para verter los materiales se colocó previamente vaselina a ambas partes de los moldes, esto para evitar que se adhiera el material.

59

8.1.1 Preparación de la silicona

La silicona que se utilizó fue de consistencia cremosa y un poco rígida, principalmente se usa en el área “manual-industrial” para crear moldes de diferentes tamaños.

Principales materiales para la preparación de la silicona:

1. Silicona ½ kg 2. Diluyente 1/4kg 3. Catalizador 16ml

La preparación del material procedió en verter ¼ kg de diluyente en la silicona mezclándolo constantemente para una consistencia sólida-líquida, dependiendo de cuanto diluyente agregar es conforme al momento de solidificar será muy flexible, flexible o rígido, al igual que agregarle fibra de vidrio para su rigidez (este material es opcional dependiendo de lo que se desee realizar). Por consiguiente se le agrega a la mezcla el catalizador teniendo previamente el molde listo.

En la siguiente imagen se muestra el resultado de la primera prueba.

60

Prueba 1 (Fig.8.1)

Después de verter el material al molde se dejó secar el material aun con molde cerrado durante menos de 10 horas, el material aun no solidificaba completamente, esto a falta de catalizador. Como se puede observar en la figura 7.8 una de las partes del molde desprendió el material aun no consistente, además de que al momento de retirar la plantilla aun por el centro estaba algo viscosa.Se muestra en esta imagen la plantilla retirada del molde.

Resultado prueba 1 (Fig.8.2)

61

En el anexo A4 se muestran más imágenes de diferentes pruebas (silicona).

En la siguiente sección se explicarán ambos procesos de los diferentes materialespara la plantilla final.

8.2 Realización de plantilla final

8.2.1 Plantilla de silicona

Para el prototipo de la silicona se realizaron dos procesos: el primero consistió en verter cierta cantidad de material de silicona, con su mezcla previamente hecha se esperó 30 minutos y luego se le coloco el catalizador, así, solo se vierte dentro del molde y una vez que esté lleno se deja secar, el molde con material se dejó durante menos de 10 horas.

En el anexo A4 se muestra una imagen sobre el primer proceso.

El resultado (consistió en la prueba 1), no se le dio el tiempo suficiente para solidificar, se retiró antes el molde, por esa razón estuvo incompleta.

62

El siguiente proceso se realizó vertiendo por cantidades el material a molde abierto, llegando a una última capa, antes de que solidificara se colocó el contramolde para darle la forma y por último se dejó secar.

En el anexo A4 se muestra una imagen sobre la prueba 3, para el segundo proceso.

8.2.2 Plantilla de resina flexible

La resina flexible que se utilizó fue de consistencia viscosa-líquida, al agregar el catalizador comienza a reaccionar, produce calor y comienza a solidificar.

Materiales requeridos:

1. Resina flexible ½ kg 2. Catalizador 16 ml

Se comenzó colocando en un recipiente de plástico rígido la resina, procediendo a colocarle el catalizador, dependiendo de la cantidad de resina (de 100gr) es proporcional de 3% al 5% de catalizador (aproximadamente 70

63

gotas), en este caso el proceso utilizado fue verter cierta cantidad hasta que llenara la cavidad para evitar derrames.

Una vez de obtener las capas suficientes necesarias para poder colocar el contramolde se deja solidificar durante hora y media, esto para que la pieza tome su forma y el material no esté viscoso.Por consiguiente se retira la pieza del molde y se comienza a lijar hasta tener la forma requerida. Para este último se hace el procedimiento del termoformado al igual que el de silicona.

En el capítulo XI de resultados obtenidos se mostrarán las imágenes de los prototipos (plantillas) realizadas.

8.3 Termoformado

El termoformado consistió en realizar una superficie o capa de fomy para la pieza/prototipo. De este mismo se mostraránimágenes en el anexo A5.

Termoformado (Fig.8.3)

64

La

primera

imagen

nos

muestra la parte superior de las plantillas (Fig.8.4)

Termoformado

y plantillas

de silicona y resina flexible. Imagen parte inferior de las plantillas. Ambas junto a su capa termoformado (Fig.8.5)

8.4Detalles finales (prototipo final)

El prototipo finalizó realizando y removiendo detalles como rebaba del fomi, se lijo la plantilla de resina para la obtención de un acabado transparente, pero el mismo material impedía su visualización lisa.

65

Con detalles de la plantilla de silicona en el material se encontraron poros, lo que le falto presión al momento de verter el material. En ambas se colocó fomy en la parte superior, se moldearon y ajustaron, terminando con un acabado final del prototipo.

En el siguiente tema se mostrarán las plantillas terminadas.

66

XI.

Resultados Obtenidos

Para ambas plantillas estéticamente no era lo que se esperaba, ya que nuestro método principal era diseñar y mandar a realizar la plantilla en impresoras 3D.

A la espera de este mismo se realizaron manualmente siendo prototipo, por consiguiente se muestra el resultado final de las plantillas.

Plantilla de silicona y plantilla de resina flexible respectivamente en la fig. 1.13.

Plantillas (Fig. 1.13)

67

Plantilla de resina flexible

Parte

superior

parte inferior

Plantilla de Silicona

Parte

superior

y

parte

inferior silicona (Fig. 1.15)

68

y (Fig.

Plantillas

La imagen de arriba y la izquierda parte superior de ambas plantillas (Fig. 1.16)

Parte superior e inferior de cada plantilla (imagen de la izquierda y abajo) 1.17)

69

(Fig.

XII.

Conclusionesy recomendaciones

El proyecto sigue en curso, por lo cual lo realizado fue un prototipo. El obstáculo que detuvo un tiempo el proceso de proyectofue durante el maquinado, ya que la máquina recientemente había llegado al taller, y por cuestiones de conexión, de modelo y de sistema hubieron modificaciones, los códigos intercambiaban información al momento de transferir los códigos y mandarlo a procesar. Las revoluciones no coincidían, las conexiones no las admitía. Finalmente se terminó de realizar el molde satisfactoriamente.

Para mejorar el desarrollo del proyecto se considerará:

Al realizar cualquier actividad dentro de la empresa ya sea de pequeña o gran importancia, utilizar equipo de seguridad para su respectiva área y actividad, esto para evitar en este caso quemaduras, incidentes con los solventes o cualquier otro químico, y estar en un área con ventilación.

Dentro del diseño al momento de realizar la plantilla tener en cuenta la situación del cliente o paciente, si es diabético, con sobrepeso, por higiene, o cualquier otra causa personal-física, ya que cambia la forma de la plantilla y el material.

70

El diseño se puede mejorar conforme al punto anterior, se personaliza pero los datos del médico se respetan.

Dentro del maquinado, antes de comenzar el proceso, realizar pruebas para verificar que la máquina esté funcionando al 100%.

Si es necesario, practica e infórmate sobre las técnicas que has de utilizar o manejar, esto para evitar errores y en este caso, desperdicio de material y de tiempo.

71

XIII. Anexos

A1. Termoformado

A2. Silicona y Resina flexible

A2.1 Silicona ficha técnica

A2.2 Resina flexible información adicional

A3. Imágenes máquina Shizuoka

A4. Imágenes de Prototipo (pruebas finales)

A5. Imágenes de material termoformado para plantilla

A1. Termoformado 1.1 Procesos

El termoformado de láminas de materiales plásticos es un proceso de transformación. Cuando se calienta un material termoplástico a temperaturas y tiempos adecuados puede adoptar diferentes formas predeterminadas. Al enfriarse puede recobrar su rigidez y conservar la forma que se le ha prestablecido mediante una matriz. Se emplean diferentes alternativas y combinaciones de ellas; en el proceso de termoformado están involucradas distintas herramientas que interactúan para obtener el producto deseado.

Estas herramientas se consideran indeformables o bien de comportamiento con pequeñas deformaciones, frente a las grandes deformaciones que se presentan en la lámina durante el proceso.

Las herramientas utilizadas son: un sistema de calentamiento que permite obtener la temperatura de termoformado, la matriz sobre la cual la lámina se apoya y quedará la forma al producto deseado y el sistema de enfriamiento para

que

el

material

recupere

las

características

de

su

rigidez

original.

Alternativamente existe el dado o contrapunzón que es el elemento que empuja a la lámina sobre la matriz (este elemento no siempre está presente) y el pisador llamado también anillo prensa-lámina, que tiene por finalidad el evitar la formación de arrugas y pliegues en el proceso.

En este proceso, la plancha se sujeta por encima del molde y se calienta a una temperatura a la que se le puede dar nueva forma. El molde va provisto de numerosos orificios a través de los cuales puede hacerse el vacío que hará que la hoja reblandecida se adapte a las paredes del molde para tomar la forma deseada (Dubois, 1965)

En la fabricación de gabinetes de refrigeradores, específicamente, se obtiene una forma final prestablecida a partir de una lámina de material termoplástico. En este proceso participan variados componentes y/o herramientas (matriz, punzón, pisadores, calefactor, etc.), durante la realización de las distintas etapas (calentamiento, inflado, posicionamiento de la matriz, enfriamiento, desmontado) que se describen a continuación. En la figura 1.0, se muestra esquemáticamente un proceso típico de termoformado.

Figura 1.0 Lámina y herramientas de un proceso de termo conformado. Tomado:(Garrido, 2004)

En general las etapas del proceso de conformado, como se observa en la figura 1.2, son:

Etapa 1. Preparación de la lámina. Precalentamiento a la temperatura de termoformado. Etapa 2. Soplado de la lámina. Etapa 3. Penetración de la matriz o punzón. Etapa 4. Definición de la forma mediante vacío. Etapa 5. Enfriado.

El análisis termomecánico de cada etapa así como sus interacciones inevitablemente requieren de simulaciones numéricas las que, basadas en modelos constitutivas y técnicas numéricas robustas y apropiadas las cuales, representen lo más acertadamente posible el evento en estudio. Para tal fin es necesario realizar una validación experimental adecuada de las mismas.

Tomado: (Garrido, 2004) Figura 1.2. Esquematización de las diferentes etapas del proceso de termoformado de láminas de materiales plásticos.

1.2 Métodos de termoformado

Los métodos de formado pueden clasificarse en tres categorías básicas:

1) Termoformado al vacío, 2) Termoformado a presión y 3) Termoformado mecánico.

1) Termoformado al vacío:

El método más antiguo es el termoformado al vacío (llamado simplemente formado al vacío en sus inicios, en los años cincuenta) en el cual se usa presión negativa para adherir la lámina precalentada dentro la cavidad del molde. El proceso se explica en la figura 1.3 en su forma más básica, describiendo lo siguiente (1) se suaviza una lámina plana de plástico por calentamiento; (2) se coloca sobre la cavidad de un molde cóncavo; (3) el vacío atrae la lámina hacia la cavidad, y (4) el plástico se endurece al contacto con la superficie fría del moldé, la parte se retira y luego se recorta de la hoja. Los agujeros para hacer el vacío en el molde son del orden de 0.8 mm de diámetro, así sus efectos en la superficie del plástico son menores.

Figura 1.3.Termoformado al vacío Tomado:(Molina, 2008)

2) Termoformado a presión:

Una alternativa del formado al vacío involucra presión positiva para forzar al plástico caliente dentro de la cavidad del molde. Esto se llama termoformado a presión o formado por soplado; su ventaja sobre el formado al vacío radica en que se pueden desarrollar presiones más altas, ya que en el método anterior este

parámetro se limita a un máximo teórico de una atmósfera. Son comunes las presiones de formado de tres a cuatro atmósferas. La secuencia del proceso es similar a la anterior, la diferencia es que la lámina se presiona desde arriba hacia la cavidad del molde. Los agujeros de ventilación en el molde dejan salir el aire atrapado. La parte del formado de la secuencia (pasos 2 y 3) se ilustra en la figura 1.4.

En la figura 1.4 se puede observar que en (2), la lámina se coloca sobre una cavidad M molde y en (3) la presión positiva fuerza a la lámina dentro de la cavidad. (Molina, 2008)

Tomado: (Molina, 2008)

Figura 1.4.Termoformado a presión.

3) Termoformado mecánico:

El tercer método, llamado termoformado mecánico, usa un par de moldes (positivo y negativo) que se aplican contra la lámina u hoja de plástico caliente, forzándola a asumir su forma. En el método de formado mecánico puro no se usa vacío ni presión de aire. El proceso se ilustra en la figura 1.5. Sus ventajas son un mejor control dimensional y la posibilidad de detallar la superficie en ambos lados de la pieza.

La desventaja es que se requieren las dos mitades del molde, por tanto, los moldes para los otros dos métodos son menos costosos.

Figura 1.5. Termoformado mecánico(1) 1,1 lámina caliente de plástico se coloca sobre el molde negativo y (2) se cierra el molde para conformar la lámina Tomado: (Molina, 2008)

A2. Silicona Ficha técnica

A2.1 Silicona 2.1 Propiedades de la silicona

La silicona, un polímero sintético, está compuesta por una combinación química de silicio-oxígeno. La misma es un derivado de la roca, cuarzo o arena. Gracias a su rígida estructura química se logran resultados técnicos y estéticos especiales imposibles de obtener con los productos tradicionales. Puede ser esterilizada por óxido de etileno, radiación y repetidos procesos de autoclave.

2.2 Principales características de la silicona

Resistente a temperaturas extremas (-60° a 250°C) Resistente a la intemperie, ozono, radiación y humedad Excelentes propiedades eléctricas como aislador Larga vida útil Gran resistencia a la deformación por compresión Apto para uso alimenticio y sanitario

2.3 Propiedades particulares de las siliconas

Dada su descomposición química de silicio-oxígeno, la silicona es flexible y suave al tacto, no mancha ni se desgasta, no envejece, no exuda, evitando su deterioro, suciedad y/o corrosión sobre los materiales que estén en contacto con la misma, tiene gran resistencia a todo tipo de uso, no es contaminante y se pueden elegir diferentes y novedosos colores.

2.3.1 Propiedades mecánicas

La silicona posee una resistencia a la tracción de 70kg/cm 2 con una elongación promedio de 400%. A diferencia de otros materiales, la silicona mantiene estos valores aun después de largas exposiciones a temperaturas extremas.

2.3.2 Propiedades eléctricas

La silicona posee la flexibilidad, elasticidad y es aislante, manteniendo sus propiedades dieléctricas aun ante la exposición a temperaturas extremas donde otros

materiales

no

soportarían.

2.3.3 Biocompatibilidad

La Biocompatibilidad de la silicona está formulada por completo con la FDA BiocompatibilityGuidelines para productos medicinales. Esta es inolora, insípida y no hace de soporte para el desarrollo de bacterias, no es corrosivo con otros materiales.

La silicona curada con platino consistente únicamente en un copolímero de dimetil y metilvinil siloxano reforzado con silicio térmicamente curado por platino, traslúcido y altamente flexible bajo cualquier condición, lo que hace que califique dentro de la USP clave VI referida a una batería de tesis biólogos definidos en USP XXIV-sección 88, usado por la FDA para aprobar artículos médicos. Gracias a su composición química, la silicona curada con platino tiene la mayor transparencia y no son contaminantes.

2.3.4 Resistencia Química

La silicona resiste algunos químicos, incluyendo algunos ácidos, oxidantes químicos, amoniaco y alcohol iso-propílico. La silicona se infla cuando se expone a solventes no polares como el benceno y el tolueno, retornando a su forma

original cuando el solvente se evapora. Ácidos concentrados, alcalinos y otros solventes no deben ser usados con silicona.

2.4 Análisis comparativo

Tabla A2.0 análisis comparativo

A2.2 Resina flexible

Las resinas flexibles, como su nombre los dice, son resinas flexibles de baja reactividad y viscosidad, no poseen promotor alguno ni agente tixotrópico, están diseñadas principalmente para mezclarlas con resinas de poliéster rígidas, para disminuir su rigidez. A veces es necesario disminuir la rigidez de la resina por el

hecho que una resina de este tipo es a la vez muy frágil (quebradiza). Para más información sobre resinas visita: http://www.plastiquimica.cl/pdf/Resinas_Poliester_y_Vinilester.pdf

A3. Imágenes máquina Shizuoka

Centro

de

maquinado Shizuoka (Fig.3.0)

A la izquierda imagen de un brazo control numérico de 3 ejes (x,y,z) , a la derecha panel de control (Fig.3.1 y 3.2)

A4. Prototipo (pruebas finales)

Molde

y

resina

preparados (fig.4.0)

Vaciado de material (Fig.4.1)

Resultado prueba 2 (Fig.4.2)

Resultado (Fig.4.3)

prueba

3

A5.Material termoformado para plantilla

Resultado termoformado silicona (Fig.5.0)

Materiales

utilizados

termoformar (Fig.4.3)

para

Glosario

Razonamiento abductivo: Consiste en examinar una masa de hechos y en permitir que estos hechos sugieran una teoría

Termoformado: Es un proceso de gran rendimiento para la realización de productos de plástico a partir de láminas semielaboradas, que hallan numerosos campos de aplicación, desde el envase a piezas para electrodomésticos y automoción.

Podología: La podología es la rama de las ciencias de la salud que se encarga de diagnosticar y tratar las afecciones y deformaciones de los pies.

Cuerolite: Material de caucho utilizado para la industria del calzado.

Plantillas de pelite: Material suave utilizado para las plantillas ortopédicas.

Blend: Comando de diseño (redondeo) se utiliza para darle forma a la pieza.

Chamfer: Comando de diseño (chaflán), corte en diagonal para darle forma a la pieza.

Polímero: Se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena.

XIV.

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