Utilización de tecnologías aditivas de fabricación de materiales poliméricos y estudio de las tolerancias dimensionales mediante escaneo 3D para producción en serie en el sector del automóvil

Abstract

[ES] Uno de los problemas en la industria del termoplástico, particularmente en las piezas realizadas por inyección, es el elevado coste de la realización del molde. Debido a la dificultad de diseño en piezas muy complejas, al material empleado para su fabricación, al tiempo de mecanizado y posterior puesta en marcha en la máquina de inyección. Todo ese proceso requiere mucho tiempo, un gran espacio para la máquina y una gran inversión. Una posible solución a este inconveniente es la utilización de impresoras 3D para la realización de estas mismas piezas porque se reduciría considerablemente el tiempo de preparación, el espacio utilizado y la inversión inicial. Ya que actualmente la utilización de la impresión 3D en muchos campos está en aumento y cada vez se consiguen mejores resultados. Con este planteamiento comienza el trabajo, saber si una impresora 3D podría llegar a sustituir a una máquina de inyección de plástico. Para llegar a una conclusión y saber si sería posible, el primer paso es saber si cumpliría sus funciones estéticas y mecánicas. Para ello se va a realizar el modelizado de algunas piezas de la industria de la automoción en formato 3D, mediante el programa SolidWorks, para posteriormente imprimirlas en diferentes impresoras que ofrece el mercado y en diferentes materiales. Con el fin de obtener diferentes resultados en función de la calidad de la impresora, y realizar sobre ellas un escaneo 3D para su posterior análisis y comparación, con el programa CloudCompare, para verificar que coinciden con las piezas originales y obtenemos el resultado deseado. Una vez hemos realizado el análisis de las piezas, se realizará un estudio económico para saber hasta qué punto es viable la fabricación de piezas de plástico mediante impresión 3D en comparación con una máquina de inyección.

[EN] One of the problems in the thermoplastic industry, particularly in injection molded parts, is the high cost of mould making, because to the difficulty of designing in very complex parts, the material used for its manufacture, the time of mechanized and its subsequent start up in the injection machine. All that process requires a lot of time, a large space for the machine and a great investment. A possible solution to this problem is the use of 3D printers for the realization of these same pieces because it would reduce considerably the preparation time, the space used and the amount to invest. Since the use of 3D printing in many fields is currently increasing and results obtained are better and better. The work begins with this approach, to know if a 3D printer will be able to replace a plastic injection machine. To get a conclusion and to know if it would be possible, the first step is to know if it would fulfill its aesthetic and mechanical functions. To do this, we are going to model some parts of the automotive industry in 3D format, through the SolidWorks program, it will be done for later printing on different printers offered by the market and in different materials. With the aim of to obtaining different results depending on the quality of the printer, and do a 3D scan on them for further analysis and comparison, with the program CloudCompare, to verify that they match the original parts and we get the desired result. Once the analysis of the parts has been done, an economic study will be carried out to make sure it is viable the manufacture of plastic parts using 3D printing in comparison with an injection machine.

[CA] Un dels problemes en la indústria del termoplàstic, particularment en les peces fetes per injecció, és l’elevat preu de fabricar el motlle, a causa de la dificultat del disseny en peces molt complexes, del material empleat per a fabricar-les, del temps de mecanitzat i de la posada en funcionament en la màquina d’injecció. Tot aquest procés requereix molt de temps, un espai molt gran per a la maquinària i una gran inversió.

Una solució possible a aquest inconvenient és utilitzar una impressora 3D per a la realització de les peces, perquè reduiria considerablement el temps de preparació, l’espai utilitzat i s’hi destinaria una menor inversió. Com que actualment la utilització de la impressora 3D en molts camps està en augment i cada vegada s’aconsegueixen millor resultats, amb aquest plantejament s’inicia el treball, conéixer si una impressora 3D podria substituir una màquina d’injecció de plàstic.

Per arribar a una conclusió i saber si seria possible, el primer pas és conéixer si compliria les seues funcions estètiques i mecàniques. Per a això es realitzarà un modelitzat d’algunes peces de la indústria de l’automoció en format 3D, amb el programa SolidWorks, per a després imprimir-les en diferents impressores que ofereix el mercat i en diferents materials. Amb la fi d’obtenir diversos resultats segons la qualitat de la impressora, i realitzar sobre aquestes un escaneig 3D per a la seua anàlisi i comparació, amb el programa CloudCompare, per verificar que coincideixen amb les peces originals i obtindre el resultat esperat. Una vegada hem realitzat l’anàlisi de les peces, es realitzarà un estudi econòmic per saber el punt de viabilitat de la fabricació de peces de plàstic amb impressió 3D en comparació amb una màquina d’injecció.