Implementación de un prototipo de impresora 3D para fabricación de piezas en el laboratorio de Ingeniería Mecánica de la Universidad Politécnica Amazónica, Utcubamba, Amazonas, 2020

Abstract

El objetivo del proyecto fue diseñar y construir un prototipo de impresora 3D con metodología FDM para el laboratorio de Ingeniería Mecánica de la Universidad Politécnica Amazónica con el propósito de reproducir modelos 3D a partir del CAD, usando como material de fabricación PLA (polímero biodegradable). La investigación se justifica porque existe la necesidad de implementar la metodología de Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP) en el área de diseño mecánico de la carrera de Ingeniería Mecánica. El diseño paramétrico se desarrolló en base a la metodología VDI 2221 (estructura funcional) y VDI 2225 (evaluación tecno-económica). Los cálculos paramétricos fueron realizados mediante análisis conceptuales y verificados por análisis estático computacional en el software ANSYS, resultando un factor de diseño mínimo de 15. Para desplazar el cabezal de extrusión se utilizó correas dentadas GT2 y varillas roscadas ACME T8 acoplados a motores paso a paso NEMA 17; además, se utilizó el software Repetier Host para generar el código G y como código de control el firmware Marlín. La temperatura de impresión se fijó en 210 ℃, a una velocidad de impresión de 50 mm/s, utilizando una boquilla de 0.4 mm. El correcto funcionamiento se validó realizando mediciones a las piezas impresas mediante un vernier digital Mitutoyo CD–6" ASX, estos datos fueron analizados en el Software Microsoft Excel, observándose una variación dimensional máxima de -0.36 mm en la coordenada X, que se considera un valor conservador con respecto a ±0.5 mm. Finalmente, el proyecto tuvo un coste de S/.1 696.84 que representa un ahorro de S/.183.16 frente a impresoras 3D existentes en el mercado, obteniendo un 9.74 % de rentabilidad a la inversión.