Fabricación de piezas mediante FDM para prácticas de Metrología dimensional

Abstract

La fabricación aditiva ha emergido como una tecnología revolucionaria con aplicaciones en diversas industrias, pero el control de tolerancias dimensionales ha sido un desafío crítico. Este Trabajo de Fin de Grado se centra en un estudio exhaustivo que aborda la gestión de tolerancias dimensionales en el proceso de fabricación aditiva, desde la concepción y el diseño inicial hasta el análisis de resultados finales. El proceso comienza con la etapa de diseño, donde se consideran las especificaciones dimensionales y la geometría de la pieza. Se utilizan software de diseño asistido por ordenador que permiten la parametrización y la optimización de la geometría para la fabricación aditiva. La selección de materiales y la orientación de la impresión también influyen en las tolerancias. Se deben tener en cuenta las características específicas de la tecnología de impresión utilizada. En la etapa de fabricación, se traduce el diseño en un objeto físico mediante la impresión 3D. Se ajustan los parámetros de impresión para garantizar la precisión dimensional. Durante este proceso, se monitorean y ajustan regularmente los parámetros para minimizar los errores y asegurar que la pieza cumpla con las tolerancias requeridas. La calidad de la superficie, la contracción y la distorsión son factores críticos que deben controlarse. Tras la fabricación, se realizan operaciones de postproceso para refinar aún más la geometría y las tolerancias dimensionales. El postproceso es esencial para cumplir con las tolerancias exigidas y garantizar la funcionalidad de la pieza. Finalmente, se lleva a cabo un análisis exhaustivo de los resultados obtenidos. Se utilizan técnicas de metrología avanzada, como el escaneo 3D y la medición por coordenadas, para evaluar las dimensiones de la pieza impresa en comparación con las tolerancias especificadas en el diseño. Los datos obtenidos se analizan estadísticamente para determinar la precisión y la variabilidad en las tolerancias.

Additive manufacturing has emerged as a revolutionary technology with applications in various industries, but controlling dimensional tolerances has been a critical challenge. This Final Degree Project focuses on an exhaustive study that addresses the management of dimensional tolerances in the additive manufacturing process, from the conception and initial design to the analysis of final results. The process begins with the design stage, where the dimensional specifications and geometry of the part are considered. Computer-aided design software is used to enable parameterization and geometry optimization for additive manufacturing. Material selection and print orientation also influence tolerances. The specific characteristics of the printing technology used must be taken into account. In the manufacturing stage, the design is translated into a physical object using 3D printing. Printing parameters are adjusted to ensure dimensional accuracy. During this process, parameters are regularly monitored and adjusted to minimize errors and ensure the part meets required tolerances. Surface quality, shrinkage and distortion are critical factors that must be controlled. After manufacturing, post-processing operations are performed to further refine the geometry and dimensional tolerances. Post-processing is essential to meet the required tolerances and guarantee the functionality of the part. Finally, an exhaustive analysis of the results obtained is carried out. Advanced metrology techniques, such as 3D scanning and coordinate measurement, are used to evaluate the dimensions of the printed part against the tolerances specified in the design. The data obtained is statistically analyzed to determine precision and variability in tolerances.