En este proyecto se describe el diseño 3D de una pieza a medida para un repuesto de automoción.

Además se fabricará la pieza con varios procedimientos, hasta encontrar el material que mejor funcione.

En un caso perfecto para poner a prueba las capacidades de diseño y fabricación del laboratorio, además de ser un puro proyecto colaborativo… 🌈🌞🤗

Es un clásico que una pieza se rompe y debes buscar un repuesto. Una de las maravillas del mundo actual es que puedes diseñarla y fabricarla tú mismo, con un poco de conocimiento y las herramientas adecuadas.

Este proyecto surge de la necesidad de uno de nosotros de reparar el elevalunas eléctrico de su coche, una de cuyas piezas se ha roto. El repuesto cuesta demasiado dinero y remplazaría todo un bloque; incluyendo varias piezas, un motor y parte electrónica.

Ejemplos de buenos de repositorios donde pueden encontrarse diseños 3D son:

• Thingverse: el más abierto y sencillo de todos; construido alrededor de una empresa de venta de impresoras 3D de diseño abierto (Makerbot). Allí encontrarás diseños de miles de cosas distintas. Además los modelos suelen incluir explicaciones para su fabricación, y enlaces extras para consultar los proyectos completos.
• Grabcad: más enfocado a la comunidad de ingenieros mecánicos. Sus diseños sueles ser fiables y elaborados. Hay que registrarse para poder descargar modelos.
• Archive3d.net: directo y bastante amigable, aunque los modelos vienen sin demasiados detalles.

En caso de no encontrar la pieza, que suele ser lo habitual, es momento de pensar en diseñar la pieza nosotros mismos. Lo cual es un precioso mundo que os animamos a descubrir.

Hoy en día, lo más caro para diseñar en 3D es el calibre para medir bien las cosas😜, e incluso puedes fabricarlo tú mismo…

Para el diseño 3D utilizamos el maravilloso Freecad (versión 0.19), que puede descargarse gratuitamente para los principales sistemas operativos y cuenta con una comunidad de desarrollo muy activa y generosa (puedes incluso unirte a un grupo de telegram muy activo en castellano). Hay multitud de tutoriales para arrancar y solo necesita un poco de esfuerzo inicial. ¡Como cualquier cosa nueva y potente!💪

En el caso de esta pieza, la diseñamos como una sucesión de extrusiones (“pads”) y hoquedades (“pockets”) utilizando el workpace “Part Design”. Aplicamos simetrías circulares (“polar pattern”) para los salientes y entrantes, así como para los piñones.

No es una pieza complicada de diseñar. Podríamos incluso haber ahorrado tiempo diseñándola como un sólido de revolución desde el inicio, en lugar de como “un simple disco sobre el que crecen cosas”.

Puedes descargar el modelo de la pieza en la zona de descargas del proyecto, o en nuestro apartado de Thingiverse.

Desde el punto de vista funcional, aunque la pieza impresa en resina encaja perfectamente, en el momento en que se tensionó, se partío en varios trozos, como puede verse en la galería de fotos 😬. Era de esperar, pero teníamos que probarlo…😅

Hemos vuelto a imprimir la pieza en resina para utilizarla como molde para la fundición a molde perdido usando aluminio reciclado.

Usamos técnicas estándares de fabricación con resina epoxy fotocurable.

Es importante la limpieza de la resina sobrante después de acabar la impresión. En nuestro caso, en lugar de usar la limpiadora propia de la máquina, usamos un cubilete medio lleno de alcohol isopropílico e introducimos en él la pieza para un agitado enérgico manual (usando guantes y gafas) hasta que se eliminan las posibles gotitas superficiales.

Utilizamos resina oficial de la máquina Formlabs Form2, cuyo coste es elevado. Además está caducada desde hace casi dos años. Aún así, solidifica y permite fabricar piezas, aunque seguramente con menos resistencia estructural.

En diseño 3D se ha empleado aproximadamente una hora de trabajo.

En la fabricación aditiva con la impresora de SLA Formlabs Form2 se emplean aproximadamente 2.5h, más una dos horas de curado UV para eliminar la adhesión de la superficie. Este tiempo de curado excesivo se debe a que usamos para la fabricación resinas con demasiado tiempo de almacenamiento (más allá de caducadas). Aún así comprobamos que las dimensiones del diseño son las correctas.

Actualmente estamos en proceso de fabricación de la pieza en aluminio fundido y en delrin fresado en CNC. Que son procesos que no tardan mucho tiempo de ejecución, aunque sí de preparación, y cuyos materiales son asequibles.

Es un proyecto en desarrollo que está cercano a su finalización. Hemos diseñado (usando Freecad) una pieza a medida que encaja en su lugar pero aún debemos fabricarla para que sea realmente funcional.

Es muy importante saber elegir el material y el proceso de fabricación para definir una pieza realmente útil y duradera.

Algunos materiales, como el PLA, aguantan mal el calor o el agua y se deforman. Otros materiales, como la resina fotocurable que hemos usado, son quebradizos, por lo que no pueden aguantar excesivas tensiones. Los materiales técnicos, como delrin, policarbonato o metacrilato, requieren de maquinaria específica para cortarse o plegarse, pero son muy resistentes y suele valer la pena el esfuerzo.

La fundición a molde perdido es el proceso más complicado, pero da lugar a la pieza más dura y puede hacerse con materiales 100% reciclados. Pero eso lo veremos en las próximas semanas…😎😊

Luis Rosado (luisrosadocc@gmail.com )

Mario Figueira Torres (marioft@unex.es)

Antonio Gordillo Guerrero (anto@unex.es)

Chencho Lorenzo (Dando la Lata)