Estudio del efecto de los parámetros de impresión en las propiedades geométricas de engranajes rectos fabricados por Modelado por Deposición Fundida (FDM)

Los engranajes rectos plásticos están usados en un sinfín de mecanismos, partiendo de juguetes, elementos didácticos de aprendizaje, mecanismos pequeños y en maquinaria industrial; además al estar realizados con polímeros reduce el costo de materiales y manufactura de manera considerable. La manufac...

Full description

Autores:: Romero Barreto, Javier

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2020

Institución:: Universidad Santo Tomás

Repositorio:: Repositorio Institucional USTA

Idioma:: spa

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Umaras and M. S. G. Tsuzuki, “Additive Manufacturing - Considerations on Geometric Accuracy and Factors of Influence,” ELSEVIER, no. 1, 2017. MechEngineerMike, “A Practical Guide to FDM 3D Printing Gears,” online. [Online]. Available: https://www.instructables.com/id/A-Practical-Guide-to-FDM-3D-Printing-Gears/. A. Casulleras, “Estudio de diseño y construcción de una reductora con cambio de velocidad con impresora 3d,” Univ. politécnica catalunya, 2018. D. ALL3d by Pechter, “3D Printed Gears – Get the Gear That Fits Your Needs,” 17 noviembre, 2018. [Online]. Available: https://all3dp.com/2/3d-printed-gears-get-the-gear-that-fits-your-needs/. C. O. [8] Shigley, J. E., Mischke, C. R., Bocanegra, F. P., & Correa, “Diseño en ingeniería mecánica,” McGraw-Hill Interam., vol. 8, 2008. W. A. Loflin et al., “Effect of print layer height on the assessment of 3D-printed models,” TECHNO BYTES, pp. 283–289, 2019. 3Dlink, “La importancia de la altura de capa en la Impresión 3D,” 03/05/2018, 2018. 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La manufactura aditiva (AM), tiene una gran sectorización industrial en cuanto el Prototipado rápido (RP) sin embargo las aplicaciones de las tecnologías de AM en los procesos de manufactura no se han establecido en procesos industriales con respecto a engranajes rectos. Una de las tecnologías de manufactura aditiva más desarrolladas y con más investigación en la actualidad es la deposición de filamento fundido (FDM), la cual hace uso de materiales como Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), ácido poli láctico (PLA) o materiales propios según la compañía de la impresora. Al ser esta una de las tecnologías más accesibles y mayor catálogo de materiales según la aplicación que se requiera. Las propiedades geométricas de los engranajes rectos obtenidos por FDM no están caracterizadas, sin embargo los parámetros de impresión son cruciales al momento de mejorar la geometría de estos. Teniendo en cuanta lo anterior, el presente estudio realizado para optar el título de ingeniero mecánico de la universidad Santo Tomas, aporte conocimientos de materiales, tipos de impresión 3D, parámetros de impresión de FDM; enfocados en los engranajes rectos y cuál es el efectos de estos parámetros en las propiedades geométricas de engranajes rectos manufacturados con esta tecnología. En la primera parte del documento, se exponen materiales y trabajos relacionados con las propiedades y manufactura de engranajes rectos manufacturados por FDM. Luego se presenta el diseño experimental, especificando los factores y niveles de diseño a estudiar. Después se describe el proceso de diseño, configuración y fabricación por FDM de los engranajes establecidos en el diseño experimental. Seguidamente, se muestra las mediciones y comparaciones metrológicas aplicadas para cada una de las muestras. Finalmente, se presentas los resultados del análisis ANOVA y del análisis estadístico para cumplir con el objetivo del proyecto.The straight plastic gears are used in endless mechanisms, starting with toys, learning elements, small mechanisms and industrial machinery; in addition to being made with polymers reduces the cost of materials and manufacturing considerably. Additive manufacturing (AM), has a large industrial sectoring in terms of rapid prototyping (RP) however the applications of AM technologies in manufacturing processes have not been established in industrial processes with respect to straight gears. One of the technologies of additive manufacturing more developed and with more research at present is the deposition of molten filament (FDM), which makes use of materials such as Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS), polylactic acid (PLA) or own materials according to The printer company. As this is one of the most accessible technologies and largest catalog of materials according to the application required. The geometric properties of the straight gears obtained by FDM are not characterized, however the printing parameters are crucial when improving their geometry. Taking into account the foregoing, the present study conducted to qualify for the degree of mechanical engineer from the Santo Tomas University, provide knowledge of materials, types of 3D printing, FDM printing parameters; focused on straight gears and what is the effect of these parameters on the geometric properties of straight gears manufactured with this technology. In the first part of the document, materials and works related to the properties and manufacture of straight gears manufactured by FDM are exposed. Then the experimental design is presented, specifying the design factors and levels to study. Next, the design, configuration and manufacturing process by FDM of the gears established in the experimental design is described. Next, the measurements and metrological comparisons applied for each of the samples are shown. Finally, the results of the ANOVA analysis and statistical analysis are presented to meet the project objective.Ingeniero Mecánicohttp://unidadinvestigacion.usta.edu.coPregradoapplication/pdfspaUniversidad Santo TomásPregrado Ingeniería MecánicaFacultad de Ingeniería MecánicaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Estudio del efecto de los parámetros de impresión en las propiedades geométricas de engranajes rectos fabricados por Modelado por Deposición Fundida (FDM)FDMAMManufactureGeometric propertiesPolymeric materialsMechanismsDeposition of molten filamentAdditive manufacturingMachineryEnginesManufacturesMaquinariaMotores (Mecánica)ManufacturasFDMEngranajesAMDeposición de filamento fundidoManufactura aditivaGearsManufacturaPropiedades geométricasMateriales polimerosMecanismosTrabajo de gradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionFormación de Recurso Humano para la Ctel: Trabajo de grado de Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisCRAI-USTA BogotáF. A. Cruz Sanchez, H. Boudaoud, L. Muller, and M. Camargo, “Towards a standard experimental protocol for open source additive manufacturing: This paper proposes a benchmarking model for evaluating accuracy performance of 3D printers,” Virtual Phys. Prototyp., pp. 151–167, 2014.A. C. Abbott, G. P. Tandon, R. L. Bradford, H. Koerner, and J. W. Baur, “Process-structure-property effects on ABS bond strength in fused filament fabrication,” ELSEVIER, 2017K. Gupta, R. F. Laubscher, J. P. Davim, and N. K. Jain, “Recent developments in sustainable manufacturing of gears: A review,” ELSEVIER, 2016.S. K. Chaubey and N. K. Jain, “State-of-art review of past research on manufacturing of meso and micro cylindrical gears,” ELSEVIER, 2017G. Budzik and T. Dziubek, “Methodology of Increasing Accuracy of Gear Models Manufactured,” Gruyter Open, vol. 39, no. 4, 2015.M. K. Thompson et al., “Design for Additive Manufacturing: Trends, opportunities, considerations, and constraints,” ELSEVIER, pp. 737–760, 2016.S. S. Babu, L. Love, R. Dehoff, W. Peter, T. R. Watkins, and S. Pannala, “Additive manufacturing of materials: Opportunities and challenges,” MRS Bull., vol. 40, pp. 1154–1161, 2015.Y.-C. Tsai and W.-K. Jehng, “Rapid prototyping and manufacturing technology applied to the forming of spherical gear sets with skew axes,” ELSEVIER, Oct. 1999.Y. Zhang, C. Purssell, K. Mao, and S. Leigh, “A physical investigation of wear and thermal characteristics of 3D printed nylon spur gears,” ELSEVIER, 2019.Q. Chen, C. Song, C. Zhu, X. Du, and G. Ni, “Manufacturing and contact characteristics analysis of internal straight beveloid gear pair,” Mech. Mach. Theory, pp. 60–73, 2016.M. Pueo, J. Santolaria, R. Acero, and A. Gracia, “A review of tangential composite and radial composite gear inspection,” Precis. Eng., pp. 522–537, 2017.K. Dvorak, “3D model preparing for rapid prototyping by FDM method,” Int. Conf. Mech. Aerosp. Eng., vol. 8, pp. 25–29, 2017.textoscientificos, “abs,” 2017. [Online]. Available: https://www.textoscientificos.com/polimeros/abs.ZORTRAX, “Z-PETG ZORTRAX,” 2015. [Online]. Available: https://zortrax.com/filaments/z-petg/.ZORTRAX, “Z-NYLON ZORTRAX,” 2018. [Online]. Available: https://zortrax.com/filaments/z-nylon/.Z. S.A., “Z-HIPS FILAMENT,” 2.0, 2018. [Online]. Available: https://zortrax.com/filaments/z-hips/.F. Leyton, “Estudio y caracterización de las variables que afectan a la impresión 3D en la generación de objetos manipulables,” Esc. Univ. Cent. diseño, pp. 1–55, 2016.J. R. C. Dizon, A. H. Espera, Q. Chen, and R. C. Advincula, “Mechanical characterization of 3D-printed polymers,” ELSEVIER, 2017.B. Pérez, H. Nykvist, A. F. Brøgger, M. B. Larsen, and M. F. Falkeborg, “Impact of macronutrients printability and 3D-printer parameters on 3D-food printing: A review,” ELSEVIER, 2019.E. Umaras and M. S. G. Tsuzuki, “Additive Manufacturing - Considerations on Geometric Accuracy and Factors of Influence,” ELSEVIER, no. 1, 2017.MechEngineerMike, “A Practical Guide to FDM 3D Printing Gears,” online. [Online]. Available: https://www.instructables.com/id/A-Practical-Guide-to-FDM-3D-Printing-Gears/.A. Casulleras, “Estudio de diseño y construcción de una reductora con cambio de velocidad con impresora 3d,” Univ. politécnica catalunya, 2018.D. ALL3d by Pechter, “3D Printed Gears – Get the Gear That Fits Your Needs,” 17 noviembre, 2018. [Online]. Available: https://all3dp.com/2/3d-printed-gears-get-the-gear-that-fits-your-needs/.C. O. [8] Shigley, J. E., Mischke, C. R., Bocanegra, F. P., & Correa, “Diseño en ingeniería mecánica,” McGraw-Hill Interam., vol. 8, 2008.W. A. Loflin et al., “Effect of print layer height on the assessment of 3D-printed models,” TECHNO BYTES, pp. 283–289, 2019.3Dlink, “La importancia de la altura de capa en la Impresión 3D,” 03/05/2018, 2018. 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Estudio del efecto de los parámetros de impresión en las propiedades geométricas de engranajes rectos fabricados por Modelado por Deposición Fundida (FDM)

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