Conclusions

Se fabricaran a mano varios prototipos que sean iguales al producto final, salvo en la forma de producción, para la posterior realización de pruebas y/o ensayos, para garantizar la calidad y viabilidad de la silla de ruedas.

Para la selección de materiales, se descompondrá la silla en diferentes grupos de piezas, según los tipos esfuerzos que deban soportar y la cantidad de esfuerzo que deban soportar, seleccionándose el material más económico que cumpla los requisitos de cada pieza en cada caso.

Para las piezas de la silla, que pueden comprender, los sistemas de plegado, y refuerzos de las barras para soportar esfuerzos, los materiales tendrán que cumplir:

• Resistencia a la corrosión.

• Resistencia mecánica suficiente para aguantar posibles impactos por caída. • Baja densidad del material para que el producto sea ligero.

• Fácil de fabricar.

• Fácil de desmoldar: Viscosidad a temperatura de fusión baja. • Facilidad para el mecanizado: dureza no muy elevada.

• Facilidad para la aplicación de tratamientos superficiales (si es de metal) • Aislante eléctrico.

• Barato.

En los últimos años ha surgido una nueva familia de máquinas altamente innovadoras que permite, con tecnologías y materiales diferentes, obtener un prototipo de un modelo o de un molde, de manera precisa y rápida a partir del modelo sólido generado en el sistema CAD-3D. Tales máquinas conocidas como máquinas de prototipado rápido, permiten obtener piezas físicas acabadas de modo automático, de cualquier forma y en dimensiones finales, con complejidad y detalles que no permitirían su obtención en máquinas convencionales, o que harían su ejecución larga y compleja en centros de fabricación con control numérico.

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De esta forma tales máquinas posibilitan una mayor velocidad y menor costo en la obtención de prototipos comparados con los procesos tradicionales de fabricación.

Más allá de esto, en ciertos casos estas técnicas permiten la obtención de matrices capaces de producir una cantidad limitada de piezas, ideal para el uso en la producción de lotes pilotos. Tal tecnología posibilita que las empresas puedan desarrollar productos más rápidamente (menor time to market) y con menor costo, y principalmente con un incremento de calidad por medio de una mejor evaluación del proyecto. Lleva también una disminución de dudas y de riesgos.

El término “prototipado rápido” se puede definir como fabricación de cualquier modelo físico de una pieza, componente, mecanismo o producto, que se realiza previamente a su industrialización con objeto de validar todas o algunas de sus principales características y funciones teóricas, o bien como elemento funcional de aplicación directa en un proceso de fabricación.

La secuencia de operaciones que se sigue en los procesos de fabricación por capas, como paso previo a la fabricación del prototipo, es la siguiente:

• En primer lugar, mediante el empleo de herramientas de diseño asistido por ordenador (CAD), en este caso con Catia, se obtendrá una representación del elemento que se quiere fabricar. Ello representa la ventaja de eliminar los errores habituales que ocurren cuando se fabrica un prototipo a partir de un conjunto de planos y además, permitirá el empleo de las herramientas de diseño de que se dispone en dichos sistemas.

• Una vez obtenida la geometría en tres dimensiones, ésta se dividirá, mediante el empleo de programas específicos, en capas de espesor constante o variables (seccionamiento por planos paralelos), dependiendo del proceso, para posteriormente, pasar a su fabricación “capa por capa”, hasta obtener la geometría en tres dimensiones correspondiente. Existen asimismo, otro tipo de sistemas que en lugar de realizar conformación por planos paralelos (2,5D), se basan en la conformación directa en el espacio.

El empleo de estas tecnologías ha ocasionado que los tiempos de fabricación de los prototipos se midan en horas, en vez de días, semanas o meses, lo que ha traído consigo la calificación de rápido, y como consecuencia directa, una considerable reducción de los costes asociados a la fabricación de las piezas y del time to market.

Además, como se ha señalado anteriormente, los tipos de materiales que se pueden emplear han aumentado significativamente mejorando la precisión y las características funcionales de los elementos obtenidos.

Por lo tanto las técnicas de fabricación rápida de prototipos constituyen actualmente una alternativa incipiente a considerar de cara a la producción directa de piezas, componentes o modelos, para su empleo directo en los procesos de fabricación.

Además de los procesos anteriores, cabe señalar que las técnicas actuales de mecanizados a altas velocidades que permitan la obtención de piezas de alta calidad de una forma rápida, no se deben excluir de los procesos de fabricación rápida de prototipos. Si bien el término “prototipado rápido” va generalmente asociado a las técnicas que construyen piezas mediante adición de material o mediante la solidificación selectiva en lugar de eliminarlo como medio principal de conformación, también a procesos de otros tipos a los que incluye dentro del término.

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Los distintos procesos de fabricación de prototipos se pueden clasificar de diferentes formas como, por material empleado, energía utilizada, o por el tipo de aplicación en que se utilicen.

Algunos procesos de fabricación para el prototipado rápido para las distintas piezas del producto a diseñar, se muestran a continuación.

Estereolitografía

La estereolitografía se basa en fotopolímeros, o más propiamente prepolímeros fotocurables, o cadenas moleculares chicas de uno o varios monómeros precurados en un estado líquido viscoso que son capaces de reticular al estado sólido mediante la exposición a la luz, generalmente UV. Estos materiales, originalmente desarrollados para la industria gráfica y de empaques se adaptaron perfectamente para éste sistema.

Su funcionamiento se basa en una superficie que se eleva, situada dentro de un recipiente lleno de éste fotopolímero. Inicialmente se coloca justo por debajo de la superficie de dicha resina. El conjunto debe estar contenido en un recipiente sellado para evitar la fuga de vapores de la resina.

Un láser se va desplazando sobre la superficie del líquido siguiendo la sección del objeto a reproducir, y produciendo la transformación de líquido a sólido. Una vez que el láser cura toda la superficie de la capa, se desciende la superficie elevadora en una cantidad igual al grosor de la nueva capa a fabricar y se repite el proceso hasta fabricar totalmente la pieza.

Una vez finalizado el proceso, se eleva el modelo para que escurra el excedente, se extrae y se lo somete a un baño de luz intensa en una caja parecida a un horno llamada aparato de post-curado (PCA – Post Curing Apparatus) para el curado final.

Esto le permite tener propiedades adecuadas para su utilización, permitiendo procesos posteriores de acabado, como lijado, arenado, pintado, etc.

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Sinterización por láser

El Sinterizado Selectivo por Láser trabaja creando capa a capa los objetos tridimensionales, partiendo de la solidificación selectiva de las partículas de polvo, utilizando aportación de calor generada por un láser de CO2. Los ficheros de CAD; en forma de STL, son divididos en finas capas y dibujados mediante un fino rayo de láser en una superficie cubierta por una leve capa de partículas de polvo. Estas se van derritiendo, uniéndose a la capa anterior por lo que encajan perfectamente al diseño realizado en CAD. A medida que se funden las capas, las piezas van formando en el interior de la máquina. Una vez terminado el proceso, sólo falta limpiar la pieza y ya está preparada para su montaje.

Con este sistema se tienen las piezas en un día y, a diferencia de otros sistemas, la pieza no ha de recibir ningún otro tratamiento posterior y puede ser usada tal y como sale de la máquina. Otra de las ventajas del sistema es la posibilidad de realizar varias piezas a la vez debido a la posibilidad de apilar las piezas una encima de la otra, no siendo necesarias estructuras de soporte para su construcción ya que se apoyan sobre el mismo polvo con el que se sinteriza.

Una máquina de sinterización selectiva por láser consta de: • Un láser de CO2.

• Un rodillo. • Un elevador.

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Procesos basados en la fotopolimerización

Se trata de solidificar por acción de la luz una resina en estado líquido por el sistema de proyección por máscara DLP (Digital Light Processing).

La resina en estado líquido se expone a una imagen proyectada por el proyector DLP, desde el fondo de la maquina, que empieza el proceso de cura. Una vez terminado, la placa de cristal sube arriba, una nueva capa de resina liquida fluye, la placa baja otra vez hasta poner en contacto la capa sólida en construcción con la resina liquida, y el proceso sigue adelante.

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