Manual de trabajo

Creación de sólidos e impresión 3D

PAPIME EN109404

T.D.I. Sergio Luna Pabello - Francisco Aguilar Orozco - Luis Iván CaballeroJunco

Coordinación EditorialD.I. Héctor López Aguado Aguilar

Diseño Editorial y de portada:D.G. Irlanda Shelley del Río.

Colaboradores:D.I. Sergio Torres Muñoz, D.I. Saúl Grimaldo López y Gabriela Pérez Rincón Ferrer

DR©2009Centro de Investigaciones de Diseño Industrial.Facultad de Arquitectura Universidad Nacional Autónoma de México.

Ciudad Universitaria, 04510, México, D.F.ISBN 978-607-02-1119-5Impreso en México / Printed in Mexico

Indice

Prefacio e IntroducciónCapítulo 1. Proceso de modelado 3D

1.1 Modelado de formas generales por medio de superficies.1.1.1 Trazo de líneas guías por medio de pun-

tos de control.1.1.2 Construcción de superficie con coman-

dos Sep 2 rails, Sep1 rail, Loft o Surface fromNetwork of curves.

1.2 Modelado de formas generales por mediode sólidos 1.2.1 Creación de sóli-dos 1.2.2Extracción de solido “herramienta”

1.3 Análisis de la superficie modelada1.3.1 Visualizar errores en la superficie1.3.2 Corrección de errores

1.4 Modelado de las superficies interiores1.4.1 Trazo de líneas guías interiores por medio

del comando Offset

1.5 Segmentación de piezas1.5.1 Trazo de superficie plana1.5.2 Corte por medio del comando “Partir”

1.6 Unificación de piezas

1.7 Análisis de bordes en ZPrint1.7.1 Análisis de bordes de sólidos por medio del

comando “Show Naked Edges”

1.8 Detalles en piezas generales1.8.1 Modelado de las formas de los

detalles “herramientas”1.8.2

Extracción del sólido “herramienta”

1.9 Ensambles según pieza1.9.1 Creación de puntos de elementos de unión

1.9.2 Extracción de espacios para llaves

Capítulo 2. Exportación para impresión 3D

2.1 Cambio de extensión2.2 Densidad de malla exportada

Conclusión

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¿En que pensamos cuando decimos oescuchamos la palabra plástico?

Hace cien años, al mencionar el término plásti-co, éste se podía entender como algo relativoa la reproducción de formas o las artes plásti-cas, la pintura, la escultura, el moldeado. En laactualidad, esta palabra se utiliza con mayorfrecuencia y tiene un significado que implicano sólo arte, sino también tecnología y ciencia.

PLASTICOS es una palabra que deriva delgriego "Plastikos" que significa "Capaz de serMoldeado", sin embargo, esta definición no essuficiente para describir de forma clara a lagran variedad de materiales que así se denom-inan.

Técnicamente los plásticos son sustancias deorigen orgánico formadas por largas cadenasmacromoleculares que contienen en su estruc-tura carbono e hidrógeno principalmente. Seobtienen mediante reacciones químicas entrediferentes materias primas de origen sintético onatural. Es posible moldearlos mediante proce-sos de transformación aplicando calor y pre-sión.

Los plásticos son parte de la gran familia de losPolímeros.

Polímeros es una palabra de origen latín quesignifica Poli = muchas y meros = partes, de loscuales se derivan también otros productoscomo los adhesivos, recubrimientos y pinturas.

La denominación de los plásticos se basa en losmonómeros que se utilizaron en su fabricación,es decir, en sus materias primas.

En los homopolímeros termoplásticos se ante-pone el prefijo "poli" por ejemplo:

Monómero Inicial --> Metil Metacrilato

Nombre de Polímero -->Polimetil Metacrilato

Como se puede observar, los nombres químicosde los polímeros con frecuencia son muy largoy difíciles de utilizar. Para aligerar este proble-mas se introdujeron las "siglas" o acrónimos.Para ejemplo citado, su acrónimo es:

Nombre del Polímero --> Polimetil Metacrilato

Acrónimo --> PMMA.

Preprocesado Resina, pellets,

laminas cadenas moleculares, etc.

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Introducción

Sexto Semestre

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A la par del descubrimiento y síntesis de losmateriales plásticos, la creatividad del hom-bre ha ideado formas para moldearlos conel objeto de satisfacer sus necesidades. Porejemplo: la sustitución de los materialestradicionales como el vidrio, metal, maderao cerámica, por otros nuevos que permitenobtener una mejoría de propiedades, facili-dad de obtención y, por las necesidadesdel presente siglo, la posibilidad de imple-mentar producciones masivas de artículosde alto consumo a bajo costo.

El nacimiento de los procesos de moldeo demateriales plásticos, se remota a épocasbíblicas con el uso del bitúmen, para la con-fección de la canasta en la que se puso alpatriarca hebreo Moisés en el río Nilo y en eluso de este material en vez de cementopara edificar Babilonia. Al seguir el curso dela historia, se detectan otros usos de resinasnaturales como el ámbar en joyería en laantigua roma, la laca como recubrimientoen la India, pelotas de hule natural para jue-gos rituales en América Central, y otras. En1839, Charles Goodyear descubrió el proce-so de vulcanización del hule con azufre,pero aún no se puede hablar de procesosde moldeo comercial o industrial.

En 1868 Parkes, en Londres, idea el moldeode nitrato de celulosa utilizando rodillo, unapequeña cantidad de solvente y calor paraplastificar el compuesto. Los intentos para eldesarrollo de productos y proceso paramoldear continuaron, y en 1872 se patentala primera máquina de inyección, paramoldear nitrato de celulosa, pero debido ala flamabilidad de este material y peligrosi-dad de trabajar, el proceso no se desarrolló.

Al término del siglo XIX, los únicos materialesplásticos disponible para usos prácticos eranel Shellac (laca), la Gutta Percha, la Ebonitay el Celuloide, el ámbar y el bitúmen, mol-deados en formas artesanales.

En 1926, la expansión de materiales poliméri-cos y las experiencias en el diseño de

máquinas para procesarlos, estimulan lacreación de máquinas con aplicaciónindustrial, en la construcción y fabricaciónen serie de inyectores de émbolo impulsadapor la Síntesis del Poliestireno (PS) y Acrílico(PMMA).

En 1935 Paul Toroester, en Alemania, cons-truye una máquina extrusora de termoplásti-cos, basada en diseños anteriores para elprocesamiento de hules. A Partir de estasfechas inicia el uso de electricidad para elcalentamiento, que sustituye al vapor. EnItalia se genera el concepto del uso de husi-llos gemelos. En 1938, se concibe la ideaindustrial de termoformado, y en 1940 elmoldeo por soplado. A la fecha, se cuentacon la existencia de cientos de polímerospatentados; de ellos aproximadamente 30son imprescindibles. Los productos manu-facturados con plásticos, son obtenidos pormás de 20 procesos de moldeo distintosaproximadamente 10 gobiernan la mayorparte del volumen de plásticos transforma-dos.

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1. Algo de historia...

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INTRODUCCION :

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ClasificaciónPara facilitar el estudio de los proceso deTransformación se clasifican en:

Procesos para Termoplásticos:Extrusión Inyección Soplado termoformado Calandreo Rotomoldeo

Procesos para TermofijoLaminado Transferencia Rotomoldeo

Ejemplos de Aplicación de los procesos :Inyección ejemplos : • teléfono.• carcaza de t.v.• cenicero.• calaveras.• vaso de licuadora.• suela de zapatos.• carcaza de computadoras.• preformas.

Inyección-soplo ejemplos : • envase de refrescos.• envase de aceite.• envase de perfume

Rotomoldeo ejemplos :• tinacos.cestos de basura. Extrusión ejemplos : • perfil de ventanería.• tubos.• mangueras.• varillas.• bolsas.Extrusión-soplo ejemplos :

• envase de enerplex.• envase de jugos.• envase de thinner.

Calandreado ejemplos : • lámina de p.v.c.lámina de poliestireno

Extrusión

Extrusión: consiste en moldear productos demanera continua, en que la resina es fundi-da por la acción de temperatura y fricciónya que el material es empujado por untornillo sin fin a través de un cilindro queacaba en una boquilla, lo que produce unatira de longitud indefinida. Cambiando laforma de la boquilla se pueden obtenerbarras de distintos perfiles. También seemplea este procedimiento para la fabri-cación de tuberías, inyectando aire a pre-sión a través de un orificio en la punta delcabezal. Regulando la presión del aire sepueden conseguir tubos de distintos espe-sores. Se fabrican por este proceso: tubos,perfiles, películas, manguera, láminas, fila-mentos y pellets.

TolvaLa tolva es el depósito de materia prima endonde se colocan los pellets de materialplástico para la alimentación continua delextrusor. En materiales que se compactanfácilmente, una tolva con sistema vibratoriopuede resolver el problema, rompiendo lospuentes de material formados y permitien-do la caída del material a la garganta dealimentación. Si el material a procesar esproblemático aún con la tolva con sistemavibratorio puede resolver el problema,rompiendo puentes de material formados ypermitiendo la caída del material a la gar-ganta de alimentación. Si el material aprocesar es problemático aún con la tolvaen vibración, la tolva tipo cramer es la única 9

que puede formar el material a fluir, emple-ando un tornillo para lograr la alimentación.Las tolvas de secado son usadas para elimi-nar la humedad del material que está sien-do procesado, sustituyen a equipos desecado independientes de la máquina.

Barril O Cañón Es un cilindro metálico quealoja al husillo y constituye el cuerpo princi-pal de una máquina de extrusión. El barrildebe tener una compatibilidad y resisten-cia al material que esté procesando, esdecir, ser de un metal con la dureza nece-saria para reducir al mínimo cualquier des-gaste.

El cañón cuenta con resistencias eléctricasque proporcionan una parte de la energíatérmica que el material requiere para serfundido. El sistema de resistencias, enalgunos casos va complementado con unsistema de enfriamiento que puede ser flujode líquido o por ventiladores de aire. Todo elsistema de calentamiento es controladodesde un tablero, donde las temperaturade proceso se establecen en función deltipo de material y del producto deseado.

ExtrusiónHusillo Gracias a los intensos estudios delcomportamiento del flujo de los polímeros,el husillo ha evolucionado ampliamentedesde el auge de la industrial plástica hastael grado de convertirse en la parte que con-tiene la mayor tecnología dentro de unamáquina de extrusión.

Alabes o Filetes Los álabes o filetes, querecorren el husillo de un extremo al otro, sonlos verdaderos impulsores del material através del extrusor. Las dimensiones y formasque éstos tengan, determinará el tipo dematerial que se pueda procesar y la cali-

dad de mezclado de la masa al salir delequipo.

Profundidad del Filete en la Zona deAlimentación Es la distancia entre elextremo del filete y la parte central o raíz delhusillo. En esta parte, los filetes son muy pro-nunciados con el objeto de transportar unagran cantidad de material al interior delextrusor, aceptado el material sin fundir yaire que está atrapado entre el materialsólido.

Profundidad del Filete en la zona deDescarga o Dosificación En la mayoría delos casos, es muchos menor a la profundi-dad de filete en la alimentación. Ellos tienencomo consecuencia la reducción del volu-men en que el material es transportado,ejerciendo una compresión sobre el mate-rial plástico. Esta compresión es útil paramejorar el mezclado del material y para laexpulsión del aire que entra junto con lamateria prima alimentada.

Relación de Compresión Como la profundi-dades de los álabes no son constantes, lasdiferencias que diseñan dependiendo deltipo de material a procesar, ya que los plás-ticos tienen comportamiento distintos al fluir. La relación entre la profundidad del fileteen la alimentación y la profundidad delfilete en la descarga, se denomina relaciónde compresión. El resultado de estecociente es siempre mayor a uno y puedellegar incluso hasta 4.5 en cierto materiales.

Inyección soploProceso De Inyección – SoploSe utiliza en los casos en que se requieraobtener recipientes de boca ancha, con oson cuerda, con un cuerpo aún más anchoo de forma tal que no pueda obtenerse porun proceso simple de inyección. También esadecuada la resina requerida para laobtención del recipiente tenga una fluidezy viscosidad que no permitan la extrusión

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de una preforma o se tenga muchos pro-blemas para su control. En esta variante delproceso de soplado, en la primera etapa laresina es alimentada a la tolva de unamáquina de inyección, de donde pasa elcañón y por la acción del husillo y lasresistencia calefactoras es fundida, homo-geneizada y transportada hacia la puntade la unidad de inyección; ahí se acumulatemporalmente.

Este proceso se inicia, al inyectar una pre-forma y ubicarla en un molde de mayor vo-lumen, es expandida por la inyección deaire introducido por el vástago metálicocentral usado durante la inyección de ésta.

La expansión involucra una reducción en elespesor de las paredes del recipiente, demanera similar al proceso de extrusiónsoplo, pero en este caso, la línea de costu-ra en la base del producto no aparece,siendo reemplazada por una discretaprominencia que indica el punto de inyec-ción de la preforma. El plástico, ahora encontacto nuevamente con las paredesinteriores del molde final, transfiere su calorrápidamente hacia el metal, que a su vez,es enfriado con corriente de fluidos refrige-rantes.

Finalmente, la última etapa del ciclo corres-ponde a la expulsión de la pieza terminadacon la apertura de los moldes que dieronforma al cuerpo y cuello del recipiente y lasalida del vástago central del interior delproducto. De aquí, el vástago central y elformador del cuello reúnen con el moldedel cuerpo de la preforma para instalarseen posición a la salida de la boquilla de lainyectora y esperar una nueva descarga dematerial plastificado para iniciar un nuevociclo.1. A partir de una preforma

2. se inyecta en un molde temperizado,

3. Soportada sobre un macho.

4. Finalizado este ciclo el molde de inyec-ción se abre y la preforma es transportadaa un molde de soplado,5. donde sin alterar las características delcuello 6. se sopla el cuerpo del envase hasta darlesu forma definitiva. 7. Posteriormente éste es expulsado delmacho en una tercera estación.

Extrusión SoploExtrusion Soplo:El moldeo por soplado es un proceso dis-continuo de producción de recipientes yartículos huecos, en donde una resina ter-moplástica es fundida, transformada enuna preforma hueca y llevada a un moldefinal en donde, por la introducción de aire apresión en su interior, se expande hastatomar la forma del molde es enfriada yexpulsada como un artículo terminado.Para la producción de la preforma, sepuede considerar la mitad del procesocomo conjunto y utilizando el proceso deinyección o extrusión, permitiendo que elproceso de soplado se divida en dos gruposdistintos: inyección – soplo y extrusión –soplo.

Ventajas y RestriccionesEl proceso tiene la ventaja de ser único pro-ceso para la producción de recipientes deboca angosta; solamente comparte mer-cado con el rotomoldeo en contenedoresde gran capacidad. Para el procesoextrusión soplo, la producción de la piezafinal no requiere de moldes muy costosos.Otra ventaja es la obtención de artículos deparedes muy delgadas con gran resistenciamecánica. Operativamente permite cam-bios en la producción con relativa sencillez,tomando en cuenta que los moldes no sonvoluminosos ni pesados.

Como restricciones del proceso se puedemencionar que se producen artículo hue-

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cos que requieren de grandes espacios dealmacenaje y dificultan la comercializacióna regiones que no estén próximas a la plan-ta productora. Por otra parte, en el procesode extrusión – soplo, se tienen en cada ciclouna porción de material residual que debeser molido y retornado al material virgenpara su recuperación, lo que reduce larelación producto obtenido/material ali-mentado, y que se debe adicionar al pre-cio del producto.

Roto moldeo RotoplasEs un proceso intermitente para la produc-ción de cuerpos huecos. Consiste en elcalentamiento de un polímero en polvo olíquido, dentro de un molde que gira, endonde el material se distribuye y adhiere entoda la superficie interior del molde.Posteriormente se enfría todo el sistema y seabre el molde para extraer la pieza termi-nada. La baja productividad de este pro-ceso en comparación con el sopladoprovoca que su principal campo de aplica-ciones esté dirigido a la fabricación de con-tenedores de mayor volumen por las altasinversiones necesarias para máquinas desoplado de gran volumen y, en la produc-ción de artículos de plastisol, porque ésteno puede transformarse en máquinas desoplado.

Calandreado Estireno o PVC laminadoSe utiliza para revestir materiales textiles,papel, cartón o planchas metálicas y para

producir hojas o películas de termoplásticode hasta 10 milésimas de pulgada de espe-sor y las láminas con espesores superiores.En el calandrado de películas y láminas elcompuesto plástico se pasa a través de treso cuatro rodillos giratorios y con caldeo, loscuales estrechan el material en forma deláminas o películas, el espesor final de delproducto se determina por medio del espa-cio entre rodillos.

La superficie resultante puede ser lisa omate, de acuerdo a la superficie de losrodillos. Para la aplicación de recubrimien-tos a un tejido u otro material por medio delcalandrado, el compuesto de recubrimien-to se pasa por entre dos rodillos horizontalessuperiores, mientras que el material porrecubrir se pasa por entre dos rodillos infe-riores conjuntamente con la película, adhi-riéndola con el material a recubrir. Otro pro-cedimiento utiliza resina líquida a la cual sele agrega colorante y endurecedor y me-diante dos rodillos de los cuales el inferiorestá en contacto con una bandeja con elcompuesto líquido que impregna el mate-rial a recubrir, a los rodillos se les propor-ciona calor para acelerar la polimerizacióndel compuesto.

Termo formadoTERMOFORMADO: Procedimiento exclusivo para termoplásti-cos, la resina se proporciona en forma defina láminas al cual se le calienta parapoder conformarlo.

Con aire a presión o vacío, se obliga a lahoja a cubrir la cavidad interior del molde yadoptar su configuración, se utiliza para lafabricación de diversos recipientes como

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vasos, copas, pequeñas botellas todosdescartables, la producción es en serie, uti-lizándose planchas o láminas del tamañoadecuado para 100 a 200 piezas.

INYECCION.Objetivos: Informar y practicar los principiosbásicos del proceso, así como los riesgosque conlleva la inyección de plásticos.

Trabajo horizontal.

La inyección del material se efectúa enlínea recta perpendicularmente al plano deseparación del molde. B. Variante modifica-da de A, con cilindro de inyección dis-puesto verticalmente. El flujo de material sedesvía en ángulo de 90° a dirección hori-zontal y penetra perpendicularmente alplano de separación en el molde. C.

Trabajo vertical, indispensable para la inser-ción de elementos metálicos y similares.

La inyección del material adopta un cursorectilíneo y se efectúa verticalmente haciaabajo, perpendicularmente al plano deseparación del molde. De esta versión cons-tructiva existen variantes con inyección envertical hacia arriba. D. Unidad inyectoraen posición angular respecto a la unidadde cierre. El flujo de material penetra enforma rectilínea en el plano de separacióndel molde.

El procedimiento de inyección consiste enintroducir primeramente en la cavidad delmolde relativamente frío (provisto de lareproducción en negativo de la pieza afabricar), la cantidad dosificada de mate-rial termoplástico fundido en formahomogénea. Tras un cierto período de tiem-po, solidifica la masa inyectada y la piezapuede extraerse del molde abierto.

Máquinas de Inyección.Procedimientos especiales de elaboración

A) Intrusión o colada fluida.B) Inyección de elastómeros.C) Inyección de Durómeros.D) Inyección de termoplastos reforzadoscon fibra de vidrio.E) Inyección de termoplastos con agentehinchante.F) Inyección tipo “sandwich”.

Este novedoso desarrollo en la inyección deplásticos permite la fabricación de produc-tos compuestos de materias termoplásticas,caracterizados por una estructura tiposandwich; poseen una piel exterior com-pacta y un núcleo celular.

G) Inyección en dos colores.

La gran resistencia exigida en las piezasinyectadas, ha provocado la utilización defibrastales como las del vidrio, logrando elaumento de la resistencia mecánica de laspiezas.

Al aumentar la resistencia, la pieza pierdeelasticidad, oponiendo fuerte resistencia ala torsión, una circunstancia que contribuyea dificultar su desmolde. Para mejorar lascondiciones de flujo se esmerilan y pulentodos los canales.

Coinyección

Ventajas de la InyecciónLas principales ventajas del procedimientode inyección residen en el ahorro de mate-rial, espacio de fabricación y tiempo deproducción, pese a la costosa infraestruc-tura y mantenimiento.

Ventajas:

• Máxima exactitud de forma y dimensionesde las piezas inyectadas. • Posibilidad de ajustes e inserción de otros

elementos en las piezas.• Superficie limpia y lisa de las piezas inyec-tadas.• Buenas propiedades de resistencia.• Rápida producción de gran cantidad depiezas en moldes duraderos.• Gran aprovechamiento del materialempleado.

Sin embargo la máxima ventaja es que lapieza inyectada queda determinada por elmolde en todas sus superficies, en cuanto aforma y dimensiones.

Moldes De Inyección.Entre los distintos materiales usados en lafabricación de moldes de inyección te-nemos :• Aceros de cementación para elabo-ración por arranque de material ( viruta ).• Aceros de cementación troquelable.• Aceros de endurecimiento total.• Aceros para emplear en la forma de

suministros.• Aceros resistentes a la corrosión.

En cuanto a los tipos de moldes que se usanen el proceso de inyección, tenemos lossiguientes :

• Moldes simples.• Moldes múltiples.• Moldes con mordazas cónicas.• Moldes con correderas y núcleos móviles.• Moldes para inserción de elementos

mecánicos.• Moldes para piezas con rosca interior.• Moldes para piezas con rosca exterior.

Moldes normalizados.

Cuidados de Inyección de PlásticoPunto De Ablandamiento O Fusión DelMaterial

Cuando se suministra el material llega enestado sólido, al llegar al cilindro de plastifi-cación empieza a alcanzar la temperaturade ablandamiento que se caracteriza poruna reducción de las fuerzas de cohesiónintermoleculares, un descenso de resisten-cia del material debido ala disgregaciónde la estructura molecular. Al progresar lainfluencia térmica se hace cada vez mayorla flexibilidad de los elementos de uniónintermoleculares, hasta que se pierde porcompleto al sobrepasar la zona de tempe-ratura de fluidez ( punto de ablandamien-to ) y se hace posible un desplazamiento dela macromolécula. El material ha alcanza-do su estadio de elaboración, se encuentraen estado termoplástico.

Presión De Inyección.

La presión de inyección es la cantidad defuerza que se aplica sobre el material quese va ha inyectar a través del émbolo dosi-ficador.

La presión de inyección necesaria es deter-minada en gran parte por la viscosidad: lostermoplastos muy viscosos exigen en gene-ral el máximo potencial de presión para elllenado del molde.

Cuidados de Inyección de PlásticoVelocidad De Inyección.La velocidad de inyección o velocidad dedisparo, es la velocidad del ciclo de traba-jo de la unidad inyectora, este ciclo con-siste en : el material llega a la unidad inyec-tora, esta tiene un método de trabajo inter-mitente que hace que el avance del mate-

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rial no sea permanente, sino que haya cier-ta permanencia en el cilíndro, con cadaavance aumenta la disgregación del mate-rial, llegando a la parte delantera del cilín-dro calefactor como fusión plásticahomogénea y lista para la inyección. Através de la boquilla se presiona la masacaliente hacia el molde cerrado. El flujo pro-pio de este proceso, que se efectúa condespliegue de energía relativamente alto(que puede ser a mayor o menor veloci-dad) depende de las propiedades del plás-tico que se emplea; el émbolo puedemoverse de forma lenta o brusca según eldiseño de la máquina.

Presion De Mantenimiento O Sostenimiento.

La presión de mantenimiento o sostenimien-to es la presión que se ejerce sobre elémbolo cuando ya se ha llenado el molde.

Tiempo De Sostenimiento.

Es el tiempo en que se mantiene presionadoel émbolo una vez que se ha llenado elmolde para evitar que el material se regresea la boquilla.

Práctica Inyección de PlásticoTiempo de enfriamiento.

Es el lapso que ocurre entre el fin del llena-do del molde y la apertura del mismo. Estedepende del material que se este trabajan-do.

Defecto de burbuja.

El efecto de burbuja consiste en pequeñosorificios en las piezas terminadas debidos alreventamiento de burbujas una vez enfria-do el material, estás burbujas se formandebido a irregularidades en el proceso deinyección, ya sea en la velocidad, presión o

mantenimiento y vienen en el materialcaliente.

Pieza incompleta.

Este defecto consiste en la obtención depiezas terminadas que salen incompletasdel molde, esto se debe al sobrecalen-tamiento del material a inyectar.Rebabas.

Este defecto consiste en pequeñas paredessobresalientes en las piezas terminadas queno son parte de figura en sí, estás se debena un molde mal cerrado lo que permite queel material fluya por las aberturas quequedan dejando rebabas; o bien a unexceso de material inyectado con muchapresión lo que hace que el molde se abraun poco.

Práctica Inyección de PlásticoPRIMER EJERCICIO: Inyección de unbucanero

• Se realizará la inyección de un bucanero,para su inyección es necesaria la utilizaciónde Polietileno de Baja

• Densidad el cual se distribuye en “pellets”.

• Antes de comenzar el proceso de inyec-ción es necesario determinar el color de lapieza. El Polietileno no posee un color pro-pio por tal motivo deben pigmentarse paraobtener el color deseado.

• Los pigmentos son en forma de polvo loscuales deben mezclarse de manera uni-forme en los pellets para que estosabsorban el color y se impregnen de él.

• Para dar color a los pellets se colocaron

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en una bolsa junto con el pigmento y semezclaron de manera manual a lo largo de5-7 minutos.

• El siguiente paso es colocar los pellets pre-viamente pigmentados en el sistema de ali-mentación.

• Los pellets son almacenados de lacámara de calefacción donde alcanzaranaltas temperaturas con el fin de cambiar suestado de sólido a semi-líquido (Punto Mex-Index) el cual es necesario para la inyec-ción.

• El molde es colocado en posición pararecibir el Polietileno y dar forma a la pieza.

• El émbolo es empujado de manera ma-nual para inyectar el polietileno dentro delmolde.

• Después de la inyección el molde es se-parado para remover la pieza que auncontinua caliente para que esta se enfríe ypueda tomar la forma deseada ya que elPolietileno es un Termoplástico.

Práctica Inyección de PlásticoSEGUNDO EJERCICIO: Inyección percha

• Esta pieza al contar con características yusos diferentes fue necesario Polietileno deAlta Densidad ya que posee una mayorresistencia en su uso.

• El Polietileno de Alta Densidad también secomercializa en forma de pellets y de igualmanera es necesario su pigmentación paraque las piezas sean de algún color.

• Para la inyección del Polietileno de AltaDensidad no es necesaria una maquinariadiferente lo que se necesita es una mayor

fuerza de inyección así como una mayortemperatura.

• Los demás pasos son iguales al de el ejer-cicio anterior.

• Los moldes poseen las mismas característi-cas, se realizan por medio de la fundiciónde diversos metales para que estos puedanresistir varios procesos de inyección.

Plástico reforzado con fibra de vidrio.

Objetivos : Informar y practicar el manejodel Plástico Reforzado con Fibra de Vidrio(PRFV), mediante la elaboración de :

a) Un molde,b) Un contramolde,c) Un producto.

Un plástico reforzado es la combinación deuna resina y un material elaborado confibras sintéticas o naturales.

• Las resinas a usar son : poliéster, epóxicas,melamínicas, ureas, etc.• Las fibras sintéticas usuales son : nylon,carbono, vidrio, asbesto, etc.• Las fibras naturales usadas son : yute,algodón, sisal, etc.

La fibra de vidrio posee las siguientes ca-racterísticas: resistencia a la tensión, inerte,estable dimensionalmente, baja conduc-tividad térmica y resistencia química. Supresentación es variada : mecha, colcho-neta, petatillo, velo y filamento cortado. Suaplicación depende de los esfuerzos a losque se someterá la pieza o producto di-señado.

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Dentro de las aplicaciones que tienen estosmateriales compuestos se tiene en primertérmino a los moldes. Muchos de ellos sirvenpara elaborar prototipos, ahorrando tiempoy dinero antes de tener los moldes defini-tivos. Aunque algunas veces se usan parabajas producciones

Plástico reforzado con fibra de vidrio.Los moldes que se elaboran se pueden usarpara termoformar, picar a mano la fibra devidrio, ensayos de inyección, vaciados deresinas, vaciados de espumas de poliure-tano y de espumas de poliestireno, etc.

También son requeridos como contra-moldes, es decir, la parte complementariade un molde flexible, estructurando y aho-rrando material flexible.

Son innumerables los productos que actual-mente se elaborán a partir del PRFV, porejemplo :asientos del metro y de autobuses, defensasde autos, spoilers, alerones, salpicaderas,macetas, contenedores de basura, car-cazas de maquinaria, cubiertas de mesasde trabajo, lámparas, sillas para jardines,juguetes, láminas, tubos, varillas y perfiles,cascos de lanchas y de yates, cascos deseguridad, etc.

Los procesos en los que se emplea el PRFVpara la elaboración de productos son :inyección, extrusión, moldeo por presión ytemperatura, moldeo por transferencia,premezcla (B.M.C.), preforma preimpegna-da (S.M.C.), aspersión y pultrusión entreotros más.

El proceso empleado comunmente o bási-co es el de picado a mano, ya que norequiere de gran infraestructura, basta contener espacio ventilado, mesa de trabajo,báscula y mucha creatividad para poderfabricar prototipos y bajas producciones.

Preparación de los materiales para la apli-cación del PRFV.

Los materiales que se emplean son el GelCoat, la Resina Poliéster Preacelerada oPreparada y la Fibra de Vidrio en sus diver-sas presentaciones.

El Gel Coat o capa primaria es una resinapreparada con diferentes cargas paraelaborar moldes o productos, su principalcaracterística es la tixotropía o capacidadde aplicación vertical sin riesgo de escurrir,por lo que no importa la forma del moldedonde se aplica.

El Gel Coat o Tooling para moldes da fideli-dad en el copiado de texturas y facilita eldesmoldeo de las piezas, por lo general sucolor negro sirve para poder diferenciar lascapas de los materiales con se elabora elproducto.

El Gel Coat Isoftálico para productos, leconfiere un color integral en el acabado,resistencia al intemperismo, fidelidad en elcopiado de texturas y resistencia química.

Cualquier Gel Coat se aplica en dos capascruzadas, es decir en direcciones perpen-diculares entre sí, formando una reticulaque evita la porosidad y mejora el acaba-do.

FORMULACION DEL GEL COAT.

COMPONENTE %GEL COATCATALIZADOR MEC. * 100 1

Preparación de los materiales para la apli-cación del PRFV

La Resina Poliéster Preacelerada viene for-mulada para que solamente se le agregueel catalizador y color, es tixotrópica y sudensidad permite aglutinar perfectamentea la fibra de vidrio.

2. Exportación para impresión 3D

FORMULACION DE LA RESINA POLIESTERPREACELERADA.

COMPONENTE %RESINA PREPARADACOLOR CATALIZADOR MEC. * 1007 MAX.1

* MEC = Metil Etil Cetona., 1 gr = 34 gotas.

Para los casos en que el tiempo o lugar endonde se trabaje sea frío y húmedo, es con-veniente agregar : 1 gota de dimetil anilinapor cada 50 gramos de resina preparada,ya que funciona como un hiperaceleradorprovocando que el endurecimiento sea enmenor tiempo.

La Fibra de Vidrio presenta las siguientesparticularidades mecánicas al ser aplicadacomo refuerzo : la mecha o roving es unidi-reccional, conforme al trenzado del hilo, elpetatillo es bidireccional ya que es un tra-mado perpendicular entre las mechas quela conforman, la colchoneta es multidirec-cional puesto que esta constituida por unagran cantidad de filamentos dispuestos entodas las direcciones.

Práctica con Fibra de vidrioPrepare los moldes o modelos según sea elcaso :

• Molde de p.r.f.v., aplique 4 capas depelícula separadora de alcohol de polivini-lo1.Recorte los lienzos de la fibra de vidrio altamaño del área a cubrir, cuando esta seagrande y lisa o recorte en pequeñoscuadros de 5 cm por lado si la forma delárea A cubrir es irregular.2.Prepare y aplique las 2 capas cruzadas degel coat.3.Prepare y aplique la resina poliéster com-binada con la fibra de vidrio :

• aplicar capa de resina,

• colocar 1a. capa de f.v.,• picar con una brocha enbebida de resinaa la f.v. para que la aglutine totalmente,• colocar 2a. capa de f.v.,• picar la f.v.,• colocar 3a. capa de f.v.,• picar la f.f.,• colocar 4a. capa de f.v.,• picar la f.v.

Práctica con Fibra de vidrioTERCER EJERCICIO: Base de lámpara

• Para empezar es necesario un molde elcual nos dará la forma y el acabado exte-rior.

• Empezamos aplicando 2 capas de pelícu-la separadora la cual evitara que la base sepegue al molde.

• Preparamos gel coat el cual nos dará elcolor y acabado de la base para la lám-para y aplicamos 2 capas sobre el molde.

• Para terminar la lámpara se necesitarealizar la base, esta será de fibra de vidrio.

• Para empezar es necesario un molde elcual nos dará la forma y el acabado exteri-or.

• Empezamos aplicando 2 capas de pelícu-la separadora la cual evitara que la base sepegue al molde. • Preparamos gel coat el cual nos dará elcolor y acabado de la base para la lám-para y aplicamos 2 capas sobre el molde.

• Al tener la base lista se deben cortar laspartes sobrantes para dar la forma ade-cuada a la base, después se debe pulirpara dar el acabado necesario.

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Uso de guías, topes, plantillas y escantil-lones.

Etimológicamente la palabra Diseño tienevarias acepciones del término anglosajóndesign" (Del, referente al signo, signar,señalar, señal, indicación gráfica de senti-do o dirección) representada mediantecualquier medio y sobre cualquier soporteanalógico, digital, virtual en dos o másdimensiones.

Es el proceso previo de configuración men-tal "pre-figuración" en la búsqueda de unasolución en cualquier campo. Del términoitaliano Disegno dibujo, designio, signare,signado "lo por venir", el porvenir visión rep-resentada gráficamente del futuro, lohecho es la obra, lo por hacer es el proyec-to, el acto de diseñar como prefiguraciónes el proceso previo en la búsqueda de unasolución o conjunto de las mismas. Plasmarel pensamiento de la solución medianteesbozos, dibujos, bocetos o esquemastrazados en cualquiera de los soportes,durante o posteriores a un proceso deobservación de alternativas o investi-gación.

Diseñar requiere principalmente considera-ciones funcionales y estéticas. Esto necesitade numerosas fases de investigación, análi-sis, modelado, ajustes y adaptaciones pre-vias a la producción definitiva del objeto.Además comprende multitud de disciplinasy oficios dependiendo del objeto a diseñary de la participación en el proceso de unao varias personas.

Dentro de los procesos de gestión de unaempresa es muy importante adelantar pro-cesos de PLANEACIÓN U ORGANIZACIÓNDE LA PRODUCCIÓN. Con esto se buscaganar eficiencia y cumplir con las metaspropuestas al distribuir las actividades através del tiempo

Para iniciar el trabajo de programación

debemos siempre tener en cuenta como sehará el trabajo, cuando se hará, la ubi-cación donde se hará y por último conquien se cuenta para el trabajo.

Luego de haber determinado lo anterior sedebe entrar al trabajo de materializar laplaneación mediante un tablero o gráficovisible para todos los interesados.

Existe un método muy popular para organi-zar la planeación mediante gráficos que esllamado GRAFICO DE GANTT que es unaherramienta de programación y control delas actividades que permite ver sus avancesen el tiempo.

Uso de guías, topes, plantillas y escantillones

1. PRODUCCIÓN POR PIEZA O POR PRO-DUCTO.

Es muy común dentro del sector de lamicroempresa, esta enfocado a las necesi-dades particulares del cliente, es un trabajoindividualizado, se usan los mismos equiposy maquinaria para elaborar varios produc-tos, y lo mas interesante es que hay unarelación directa entre el productor y elcliente. Es decir que se elaboran trabajos algusto y necesidad del cliente ó a la medi-da.

2. PRODUCCIÓN DE PRODUCTOS O PIEZASEN SERIE.

Se refiere a la producción que responde auna solicitud de varios productos iguales.Esta forma de producción es claramentemás rentable que la anterior, ya que variasde las partes del producto pueden pro-ducirse en serie, además esto ofrece varias

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posibilidades de combinación y acabadosal cliente. En pocas palabras, esta forma deproducción permite planear machismomejor los procesos y además aumenta laeficiencia en el uso de los recursos con quecuenta la microempresa

3. PRODUCCIÓN EN SERIE-MASA.

Este hace referencia a la producción lleva-da a grandes volúmenes siguiendopatrones similares, es decir grandes canti-dades de artículos iguales.

Uso de guías, topes, plantillas y escantillones

4. PRODUCCIÓN EN MASA.

Mas general aun que el anterior este serefiere a una producción masiva de diversosartículos.

Las dos últimas clasificaciones no son lasmas apropiadas para la microempresa yaque se necesita contar con un amplio mer-cado, usar una alta tecnología, unaplaneación a largo plazo, gran inversión decapital.

Por ultimo le recomendamos que sea unobservador detallista de los tiempos que senecesitan para la producción de los ele-mentos, no se puede planear correcta-mente si no se cuenta con esa información,es decir que usted necesita controlar lospromedios que maneja su producción.

Aparte del Gráfico De Gantt y dependien-

do del tipo de proceso, también se puedenaplicar otros mecanismos de progra-mación. Cuando se trata de procesos enlínea será aconsejable aplicar el método deBalancear La Línea para manejar los tiem-pos equitativamente al trabajo que se real-iza, cuando se tratan de actividades inter-mitentes utilice la Secuenciación, cuandose trata de proyectos enteros siga el méto-do de control llamado De La Ruta Crítica.

Este es un metodo muy recurrido en laindustria, debido, a que en cierta manera lafabricación en serie, define actividadesespecificas a cada maquina, basándoseen guías, topes, plantillas (moldes) específi-cos para poder realizar la producción de losdiferentes productos que se ofrecen en elmercado. En esta ultima unidad, realizare-mos el diseño, planeacion y producción deun objeto en serie, basándonos en la tec-nología disponible en el taller

Practica uso de guías, topes, plantillas yescantillones

CUARTO EJERCICIO: Base para perchero

• Para la realización del perchero comen-zamos diseñando la propuesta en papel.• Después de seleccionar el diseño secomienza por realizar una plantilla en papelbatería y se realiza en escala 1:1 para deter-minar la colocación de las perchas y suforma de uso.

• Al determinar las medidas del perchero,su forma y colocación esta plantilla sevuelve a realizar pero ahora en acrílico para

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dar una mayor estructura a la plantilla queserá usada para generar los percheros enderivado de madera de media densidad(MDF).

• El MDF se distribuye en placas de 1.22 m x2.44 m, para poder realizar las piezas nece-sarias para cada alumno se debe consider-ar el número de piezas y la mejor distribu-ción para obtener el menor desperdicioposible.

• Es necesario lijar todos los bordes en laplantilla de acrílico ya que el siguiente pro-ceso es pegar la plantilla en el MDF y conayuda de un routter cortar al borde de laplantilla de acrílico para obtener las mismasdimensiones de la plantilla.

• Después de obtener nuestra pieza esnecesario lijarla por todas sus caras pararealizar el siguiente proceso de aplicarresina para darle un acabado de diferentecolor y textura al perchero.

• El siguiente paso es aplicar al perchero alacabado el cual se proporciona por mediodel uso de resinas para primero es necesarionivelar el perchero para no tener derramesy que las figuras que se deseen crear no sedeformen.

Con ayuda de plastilina generamos apoyosen diversos puntos para nivelar la tabla ycon ayuda de un medidor nos aseguramosque el nivel se completamente plano y queno se presenten inclinaciones.

Práctica uso de guías, topes, plantillas yescantillones

• El siguiente paso es aplicar al perchero alacabado el cual se proporciona por medio

del uso de resinas para primero es necesarionivelar el perchero para no tener derramesy que las figuras que se deseen crear no sedeformen.

• Con ayuda de plastilina generamosapoyos en diversos puntos para nivelar latabla y con ayuda de un medidor nos ase-guramos que el nivel se completamenteplano y que no se presenten inclinaciones.

• Después de mezclar el color debeañadirse 5 % de catalizador para que laresina endurezca.

• Si se utilizan varios colores es necesariorepetir los pasos para cada color que se util-ice.

• Al tener listo el acabado del perchero esnecesario colocar las perchas que se inyec-taron previamente, para esto es necesariomarcar la posición de estas midiendo lasdistancias y marcándolas.

• Después de marcar la posición se debebarrenar por completo para colocar lostornillos que servirán para sujetar las per-chas en el MDF

• Después de barrenar para la colocaciónde las perchas es necesario volver a bar-renar con ayuda de un tope para no atrav-esar por completo el perchero, estos bar-renos servirán para soportar el perchero,aquí entraran los soportes que detendrán elperchero en la pared.

• Para no dejar simplemente los barrenos ala vista se utilizan piezas de metal las cualescubrirán el barreno y ayudar a una mejorcolocación.

• Estas piezas son curvas y no permiten col-gar de manera adecuada el perchero porlo tanto estas son aplanadas y barrenadaspara ajustarlas con tornillos.

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• Después de hacer todos los barrenosnecesarios el perchero se debe armar colo-cando las perchas en el lugar correspon-diente así como los sujetadores en la parteposterior.

Práctica uso de guías, topes, plantillas yescantillones

QUINTO EJERCICIO: Florero

• Para realizar el florero se necesito unalámina de PET, un molde macho, uno hem-bra y pistola de calor.

• Para realizarlo debemos colocar la láminaen cima del molde hembra y asegurarlocon prensas para evitar el movimiento de lalámina.

• Después debemos calentar la parte queserá deformada con la pistola de caloralrededor de 45 segundos.

• El PET después de ser calentado puede serdemasiado flexible lo cual nos permitedeformarlo de acuerdo a la forma delmolde macho y hembra.

• Después de deformar la lámina se debeenfriar para que la pieza no se vuelva adeformar

Encapsulado con resina acrílicaSEXTO EJERCICIO: Lámpara

• Para la pantalla se necesitaron tubos deacrílico de diferentes diámetros los cualesfueron cortados para repartirse entre losalumnos con ayuda de la sierra.

• Estos tubos se colocaran en una base lacual tiene los diámetros adecuados paraque se introduzcan de manera exacta.

• Al tener los tubos cortados a la medida eltubo con el diámetro menor es preparadocon geal coat, este sirve para dar color a laparte interna de la pantalla, este puede serde varios colores solo se necesita pigmen-tar.

• El tubo de mayor diámetro se recubre conpelícula separadora la cual protegerá eltubo de posibles derrames de resina la cualllenará el espacio entre los dos tubos paradar forma a la pantalla.

• Al colocar los tubos en la base con ayudade plastilina sellamos el fondo para evitarque la resina salga por debajo.

• El siguiente paso es preparar la resina quese utilizara para crear la pantalla, estapuede ser de diferentes colores sólo senecesita pigmentarla, así mismo se puedenañadir objetos a la pantalla con el fin decrear diversos efectos visuales.

• Al colocar los tubos en la base con ayudade plastilina sellamos el fondo para evitarque la resina salga por debajo.• El siguiente paso es preparar la resina quese utilizara para crear la pantalla, estapuede ser de diferentes colores sólo senecesita pigmentarla, así mismo se puedenañadir objetos a la pantalla con el fin decrear diversos efectos visuales.

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LA ORGANIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓNDENTRO DE LA MICROEMPRESAManuel Andrés Guerrerohttp://www.gestiopolis.com/canales/emprendedora

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Glosario

Enlaces WEB: www.rhino3d.comConsulta PDF: www.rhino3d/users/kestrel.pdf

Páginas de soporte:http://www.rhino3d.com/support.htmhttp://news2.mcneel.com/scripts/dnewsweb.exe?cmd=xover&group=rhino.espanolhttp://www.rhino3d.com/support/search.asphttp://en.wiki.mcneel.com/default.aspx/McNeel/FrequentlyAskedQuestions.html

WIKI:http://en.wiki.mcneel.com/default.aspx/McNeel/RhinoHome.html

Proveedorhttp://www.rhino3dmexico.com

BBibliografía

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Manual de trabajo. Creación de sólidos e impresión 3D.Terminó de imprimirse en la Ciudad de México durante elmes de Abril 2010, se imprimieron en offset 100 ejemplares,sobre papel couché mate de 135gr. y 250 gr. para interioresy cubierta respectivamente.