Adaptación de modelos de mecanismos para fabricación aditiva (impresión 3D)

Abstract

Partiendo del diseño de un mecanismo con Catia V5, se han adaptado y modificado las distintas piezas del mismo para su fabricación mediante impresión 3D (fabricación aditiva). En primer lugar, ha sido necesario adaptar las dimensiones del mecanismo a las dimensiones máximas de la cámara de impresión. Una vez aplicada dicha reducción, se han definido los ajustes de impresión, del filamento y los ajustes de la impresora para la fabricación de cada pieza. Muchas de estas piezas han sufrido modificaciones necesarias para su posterior ensamble (cigüeñal), otras se han adaptado para que puedan ser impresas sin la necesidad de soportes (carcasa superior) o para que el mecanismo funcione con holgura suficiente (ejes). En el caso de la tornillería (tornillos, tuercas y arandelas) también han requerido de modificaciones para conseguir tolerancias entre eje/agujero que permitan su buen funcionamiento; además, también se ha llevado acabo el diseño del ranurado de tornillos y tuercas con CATIA V5 para su fabricación. Con cada una de las piezas adaptadas, se han covertido los formatos .CATPart a formatos .stp, formato compatible con el programa de laminación utilizado, PrusaSlicer-2.5.0. Con las piezas ya físicamente preparadas para el montaje, se ha realizado un postprocesado de las mismas para eliminar imperfecciones, restos de material o rugosidades. Finalmente, se ha montado el mecanismo completo, comprobando que funciona corréctamente y cumple su función: mecanismo que transforma el movimiento rotativo de un cigüeñal en el movimiento alternativo de un pistón gracias la transmisión de movimiento de una biela. Además, se ha realizado la planimetría completa del mecanismo con CATIA V5, haciendo un explosionado-listado del mecanismo y, posteriormente, los planos de cada una de las partes que componen el proyecto.

Starting from the design of a mechanism with Catia V5, the different parts of the mechanism have been adapted and modified for its manufacture by 3D printing (additive manufacturing). First of all, it was necessary to adapt the dimensions of the mechanism to the maximum dimensions of the printing chamber. Once this reduction has been applied, the printing, filament and printer settings have been defined for the manufacture of each part. Many of these parts have undergone modifications necessary for subsequent assembly (crankshaft), others have been adapted so that they can be printed without the need for supports (upper housing) or so that the mechanismworks with enough clearance (shafts). In the case of the screws (bolts, nuts and washers) modifications were also required to achieve tolerances between shaft/holes that allow their proper functioning; in addition, the design of the slotted screws and nuts was also carried out with CATIA V5 for their manufacture. With each of the adapted parts, the .CATPart formats have been converted to .stp formats, a format compatible with the lamination program used, PrusaSlicer-2.5.0. With the parts physically ready for assembly, they have been post-processed to eliminate imperfections, material remains or roughness. Finally, the complete mechanism has been assembled, checking that it works correctly and fulfills its function: mechanism that transforms the rotary motion of a crankshaft into the reciprocating motion of a piston thanks to the transmission of movement of a connecting rod. In addition, the complete planimetry of the mechanism has been made with CATIA V5, making an explosion-listing of the mechanism and, subsequently, the drawings of each of the parts that make up the project.