Diseño e implementación de una impresora 3D core XY multifuncional

Resumen

En este trabajo se presenta el diseño, simulación e implementación de una impresora 3D de geometría Core XY con capacidad de impresión aditiva y de láser, en el marco de una estrategia de desarrollo tecnológico con base científica enfocada en la región La Libertad-Perú. Como uno de los propósitos más importantes de este proyecto es obtener una metodología, protocolo y el saber cómo (know-how) desarrollar este tipo de dispositivos tecnológicos con las mejores prestaciones técnicas del mercado. Una característica común en la formación de diversas profesiones como Ingenierías, medicina, odontología, arquitectura, artes, etc., es el uso de prototipos y maquetas para facilitar el entendimiento, análisis y síntesis de diversos conocimientos, así como el uso de estas como herramientas para validar diferentes trabajos de investigación o innovación tecnológica. En general, los prototipos y maquetas están formados por diversas piezas que los estudiantes fabrican y ensamblan en muchos casos de forma manual o con instrumentos que no les aseguran la exactitud requerida, robustez, estabilidad y elegancia del prototipo final. Lo que puede generar casos donde el diseño y modelamiento matemático de un trabajo académico esta adecuadamente fundamentado sin embargo su validación experimental es pobre debido a las incertidumbres constructivas del producto final del trabajo. En ingeniería, el prototipado y uso de maquetas es inherente a la propia carrera y su fabricación y ensamblaje eficiente permite una mejor comprensión y entendimiento de la diversidad de conocimientos que se integran para obtener un producto determinado, en caso contrario, es decir el uso de prototipos deficientes (partes mal ensambladas, exceso de fricción, juegos entre partes, excesivas vibraciones, etc…) puede afectar la motivación del estudiante y generar desconfianza en los conocimientos teóricos impartidos dado que el prototipo no trabaja según lo que se espera de la teoría. Una propuesta de solución para lo descrito previamente, es la fabricación de piezas a partir de un archivo 3D mediante la sucesiva deposición de capas de material hasta obtener la pieza deseada. En el mercado existen diversos modelos de Impresoras 3D de bajo coste que permiten obtener piezas con geometría simple sin embargo también presentan continuos defectos en su funcionamiento cuando se quiere aumentar la complejidad de la geometría de la pieza a obtener y eso se debe a las limitaciones estructurales mecánicas, la simplicidad de los componentes de accionamiento, de sensorica y de control electrónico de dichos equipos. Intervenir en este tipo de equipos sin tener un adecuado know-how de cómo fueron diseñados y construidos puede ser contraproducente puesto que no se garantiza ninguna mejora en el producto, al contrario, podría generarse daños irreversibles a los equipos por la falta de conocimiento sobre ellos. En este trabajo se presenta el desarrollo e implementación de una impresora 3D altamente versátil, flexible de fácil instalación, que ocupe poco espacio, estable en su funcionamiento y en especial de tecnología abierta, es decir con hardware y software con código libre a fin de que permita a los estudiantes modificar y mejorar sus prestaciones futuras. Primero se definen los criterios de diseño y propiedades técnicas deseadas de la impresora, lo que permite seleccionar a la geometría Core XY como la más indicada para alcanzarlas. Segundo se valida el diseño mediante simulación, tercero se implementa la impresora 3D multifuncional según resultados de la simulación y finalmente se muestran diferentes objetos impresos.