Imagen de las partes del proyecto en diseño 3d

En 3D ZINGS nos gusta presentarnos como Ingeniería Aditiva. El término de fabricación aditiva es el que engloba a todas las diferentes opciones de impresión 3D y hace referencia al esquema común que tienen todas estas tecnologías consistente en ir añadiendo capas de material sucesivamente hasta formar la geometría completa del diseño a fabricar.

Llevado al concepto de Ingeniería, el calificativo de Aditiva viene a significar no sólo que somos especialistas en impresión 3D sino también que vamos aportando a nuestros clientes soporte en diversos niveles hasta cubrir el 100% de los proyectos que nos confían. Desde el diseño y prototipado hasta la producción en serie mediante inyección de plástico y/o mecanizado.

El proyecto que presentamos en este nuevo post es uno de los mejores ejemplos de nuestra actividad como Ingeniería aditiva que hemos podido mostrar hasta el momento. Los resultados de este proyecto ya son públicos y por fin podemos hablar del mismo. La mayoría de proyectos que realizamos tienen confidencialidad por ser ideas novedosas o desarrollo de patentes y no podemos mostrar nada.

El proyecto Smart-CitySen es una idea y desarrollo del Departamento de Ingeniería Electrónica, Sist. Informáticos y Automática de la Universidad de Huelva para el cual desarrollo técnico del cual confiaron en 3D ZINGS para el diseño y la fabricación de prototipos en todo lo referente a la carcasa, estructura y cuerpo del dispositivo. En el vídeo siguiente podéis ver el proceso de fabricación y uso del dispositivo.

El proyecto consistía en el diseño y producción de badenes inteligentes para reducir el alto número de atropellos que se producen cuando los peatones se encuentran cruzando la carretera, y esto lo podíamos realizar gracias a la ingeniería aditiva. Los badenes disponen de unos leds que se activan mediante unos sensores cuando detecta que hay personas cruzando, alertando así a los conductores cuando se aproximan a un paso de peatones. Muchas veces en situaciones de poca visibilidad o por el tono oscuro de la ropa no vemos a las personas y esto es un riesgo muy grande que se podría evitar.

Los requisitos más importantes que debía cumplir cada dispositivo son: la resistencia a los impactos, al peso y conseguir la estanqueidad ya que estos badenes son instalados a la intemperie en las carreteras soportando continuamente el paso de vehículos por encima de ellos, así como la lluvia etc.

A la luz del tipo de dispositivo y el funcionamiento que tiene es evidente que se trata de un desarrollo de alta complejidad en lo que a carcasa se refiere.

Tanto la selección de materiales, como la fabricación de los dispositivos requiere no solo de conocimientos técnicos sino de una experiencia previa importante en desarrollo de producto con ingeniería aditiva. Además, se trata de un dispositivo alimentado por células solares que es uno de nuestros puntos fuertes en cuanto a experiencia industrial por lo que todo lo relacionado con el montaje y encapsulado de dichas células cayó de nuestro lado también en el proyecto.

Consta de un cuerpo principal, que para ser producido en serie se recurrió al mecanizado mediante control numérico CNC, diseñando previamente con ayuda de programas CAD en 3D cada pieza con los compartimentos necesarios para alojar la electrónica y las células fotovoltaicas. El conjunto se cierra con una tapadera, también mecanizada, atornillada en su cara inferior, quedando en contacto con el asfalto y anclado a él. En las imágenes a continuación puede verse el diseño 3D del dispositivo.

Imagen 1,2 y 3: diseño 3D del producto.

Imagen del proceso de ingeniería aditivaImagen de las partes del proyecto en ingeniería aditivaPartes del proceso de creación de la ingeniería aditiva

Adicionalmente, nos encargamos de diseñar y montar el conjunto de células fotovoltaicas que se encargan de generar energía para que toda la electrónica del dispositivo trabaje de forma autónoma, y con independencia de suministro eléctrico. Gracias a nuestro know-how y experiencia previa en el sector fotovoltaico pudimos utilizar un gel óptico de calidad contratada para hacer la interfaz entre célula y cristal lo más eficiente posible. Finalmente las células fotovoltaicas quedan encapsuladas a un cristal muy resistente (equivalente al famoso gorilla glass) todo ese conjunto se sella con una silicona resistente a UV y todo tipo de condiciones meteorológicas para que la estanqueidad quede 100% asegurada.

También se recurrió, cómo no podía ser de otra forma en nuestro caso, a la impresión 3D para realizar unas juntas en material flexible que se adaptaran a la perfección a los componentes y los huecos. Se imprimieron unas sujeciones para los leds y los sensores que van en las caras laterales para posicionarlos con cierta inclinación.

cuña impresa en 3D - ingeniería aditiva

En la imagen anterior aparece una cuña negra impresa en 3D, con su diseño permite 4 inclinaciones diferentes para el sensor que sostiene. La pieza puede ser cortada por las marcas que trae y así conseguir diferentes ángulos.

Una vez fabricado el primer badén se le hizo un ensayo con una prensa hidráulica para ver si soportaba 30 bares de presión sin romper y el resultado fue satisfactorio (como se puede ver en el vídeo anterior).

Usando cristales muy resistentes las células estaban bien protegidas y ningún cristal quebró tras el ensayo, la electrónica, los sensores y leds también estaban intactos y así pudimos validar el producto y fabricar las demás unidades.

ingeniería aditiva de la cara interior de la tapadera

Imagen 4: Cara interior de la tapadera.

Habíamos conseguido una fuerte resistencia mecánica, rigidez y dureza, gracias a la ingeniería aditiva.

Con este dispositivo instalado en las carreteras urbanas se reduce el número de atropellos que se producen a peatones durante el día y especialmente la noche al aumentar la visibilidad de los pasos de peatones cuando se encuentren personas cruzando por los mismos.

 

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protector craneo

Prótesis provisionales mediante impresión 3D

Vamos a presentar en este post un trabajo que hemos realizado recientemente para nuestro amigo Alberto. Él, muy amablemente, nos ha permitido contar su caso y mostrar algunas imágenes de lo que hemos hecho para intentar ayudarle.

Resumiendo un poco su caso, se trataba de fabricarle una prótesis o protector de cráneo temporal para el plazo de al menos 5 meses que tiene que esperar hasta que le pongan su prótesis interna definitiva. A raíz de un tumor ha perdido una parte del cráneo en la parte frontal de la cabeza y estaba muy preocupado por si algo le golpeaba durante este tiempo. En el hospital no le podían ofrecer este tipo de solución y tampoco lo pudieron derivar a ningún centro privado que desarrollara este tipo de piezas a medida.

Por suerte se animó a contactar con 3Dzings y aunque al principio no estaba muy convencido de que pudiésemos ayudarle el resultado final ha sido muy satisfactorio.

En primer lugar hicimos un escaneado de su cabeza para tener una malla de puntos que representara a la perfección las geometrías a recubrir.

protesis_1

 

Nuestro escáner permite resoluciones de hasta unas 15 micras pero en el caso de escanear una cabeza humana no es necesario llegar a tanta precisión y podemos hacerlo en el modo más rápido de la máquina por lo que en menos de 15 minutos teníamos todos los datos que necesitábamos.

Esos 10-15 minutos son todo el tiempo que realmente necesitamos pasar con el paciente. El resto ya lo pudimos desarrollar mediante el software adecuado. Lo más importante era que el protector sólo hiciera contacto con la cabeza en las zonas donde tiene hueso y protegiese perfectamente la zona que tiene dañada y sin hueso. Adicionalmente, también se adaptó la geometría de la prótesis para que en la zona dañada se recuperara la curvatura normal de la frente.

Tras añadir también una geometría adecuada para la sujeción de la cinta elástica que hace el agarre de la prótesis con la cabeza y establecer unas zonas en la parte interna para la colocación de almohadillas en las zonas de contacto con la piel el diseño final quedó listo para su fabricación.

protesis_2protesis_3

Se quería conseguir una prótesis resistente y económica. En este caso la tecnología de filamento nos ofrecía suficiente detalle y resistencia y fue la que escogimos para materializar el diseño.

Cuatro horas de fabricación con la configuración correcta y ya estaba la prótesis provisional o protector preparado. Un poco de trabajo para limpiar soportes y la superficie externa y dejamos la pieza lista con una imprimación que puede pintarse a gusto del usuario. En este caso Alberto quería personalizar los colores y dibujos de la parte externa del protector y por eso se lo dejamos en un acabado muy fácil de pintar y personalizar.

Ha sido un trabajo muy especial y nos alegramos mucho de haberlo realizado y poder compartirlo. Por último mostramos dos imágenes del antes y el después del trabajo.

Esperamos que os guste el resultado y que podamos ayudar a más pacientes en situaciones parecidas. Este tipo de trabajo se puede hacer con cualquier otra parte de la cabeza, extremidades o tronco del cuerpo y también se podrían fabricar células de inmovilización a medida o protectores con otro tipo de fines como deportivo o de seguridad laboral.

Los acabados que podemos dar a los productos son múltiples abarcando desde dejar el propio material de impresión 3D a la vista hasta recubrir las piezas en fibra de carbono (como las máscaras y espinilleras que utilizan los futbolistas profesionales en la actualidad).

ANTES

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DESPUÉS

 

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  • impresión 3D grande
  • impresión 3D grande
  • impresión 3D grande

Impresión de gran tamaño

La impresión de objetos de gran tamaño tales como muebles, esculturas, o en general cualquier cosa de escala “humana” ya es posible gracias a un nuevo proyecto desarrollado en Alemania. Su nombre es BigRep ONE y se trata de una impresora 3D open source con una impresión de piezas de aproximadamente 1147 x 1000 x 1188 mm. De este modo, se convierte en la impresora FDM de mayor volumen de impresión comercialmente disponible.

Sus creadores, Lukas Oehmigen y Marcel Tasler, provienen del mundo de las artes, así que decidieron hacer una máquina que fuese capaz de producir sus propios trabajos.

La estructura está construida íntegramente en aluminio y piezas mecanizadas, para proporcionar una adecuada robustez. Es capaz de lograr una impresión 3D en materiales tales como PLA, ABS, PVA, HDPE, PC, Nylon, TPE, Laywood y Laybrick, con una resolución de hasta 100 micras.

Uno de sus últimos proyectos es la impresionante pieza de la imagen inferior, que llevó más de dos meses de trabajo.

La BigRep ONE se vende por un precio de 39000$ mas impuestos y gastos de envío. Se espera que esté disponible a partir de abril o Mayo de 2014.

Fuente: 3Ders.org

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