Mejoras en una impresora 3D SLA de cerámicas técnicas para optimizar el aprovechamiento del material y la accesibilidad durante la preparación de la fabricación

Abstract

[ES] La fabricación aditiva SLA en cerámicas técnicas es una técnica puntera. La Unidad de Fabricación e Impresión 3D (UFI3D) de la Universidad de León dispone de una impresora 3D SLA modelo 3DCeram C900 Flex. Sin embargo, al ser una máquina reciente, se han detectado sistemas con margen de mejora. En particular, en este trabajo se abordan dos de ellos: Uno de ellos corresponde al sistema de alimentación de material, pues, independientemente del tamaño de la pieza a fabricar, la cama de impresión (300x100 mm o 300x300 mm) debe llenarse de material. Esto es un inconveniente, pues se utilizan grandes cantidades de material, el cual es una pasta cerámica muy costosa y difícil de limpiar y de reciclar. Para solucionar este problema, se realizan propuestas de diseño en base a dos premisas diferentes: en primer lugar, propuestas de soluciones que el fabricante podría implementar y, en segundo lugar, propuestas totalmente reversibles que sean viables de realizar sin modificar ni la máquina ni el software. Tras analizar las diferentes propuestas, se selecciona como más adecuada la fabricación de un depósito de alimentación modular, que permite reducir el ancho de la cama de impresión efectivo de 300 mm a 180 y 120 mm, con el correspondiente ahorro de material y tiempo de limpieza. El otro problema que se trata en este trabajo corresponde al bloqueo de las puertas de la máquina durante la etapa de preparación de la impresión 3D. El software de la máquina obliga a cerrar las puertas durante la realización de las operaciones previas a la fabricación, impidiendo de esta forma el acceso del operario al interior. Sin embargo, esta acción no debería ser obligatoria ya que no supone riesgo y hace más tediosa la preparación de la máquina. Por ello, se aborda el diseño y la fabricación de un útil de sujeción del sensor, que permita mantener la puerta abierta durante la etapa previa a la fabricación. Para diseñar este útil, se hace uso de herramientas de ingeniería inversa y softwares de diseño, y se proponen y estudian diferentes propuestas. Finalmente, se fabrica la propuesta seleccionada mediante una impresora 3D de extrusión de material y se verifica su funcionamiento en la máquina SLA.

[EN] SLA additive manufacturing in technical ceramics is a cutting-edge technique. The Manufacturing and 3D Printing Unit (UFI3D) of the University of León has a SLA 3D printer model 3DCeram C900 Flex. However, being a recent machine, systems with room for improvement have been detected. In particular, this work addresses two of them: One of them corresponds to the material feeding system, as regardless of the size of the part to be manufactured, the printing bed (300x100 mm or 300x300 mm) must be filled with material. This is a drawback, since large amounts of material are used, which is a very expensive ceramic paste that is difficult to clean and recycle. To solve this problem, design proposals are made based on two different premises: firstly, proposals for solutions that the manufacturer could implement, and secondly, totally reversible proposals that are feasible to carry out without modifying either the machine or the software. After analysing the different proposals, the manufacturing of a variable size feeding tank was selected as the most appropriate, which allows the width of the effective printing bed to be reduced from 300 mm to 180 and 120 mm, with the corresponding savings in material and cleaning time. The other problem addressed in this work corresponds to the blocking of the machine doors during the preparation stage of 3D printing. The machine's software forces the doors to be closed during operations prior to manufacturing, thus preventing the operator from accessing the interior. However, this action should not be mandatory since it does not pose a risk and makes preparing the machine more tedious. For this reason, the design and manufacture of a sensor holding tool that allows the door to be kept open during the pre-manufacturing stage is addressed. To design this tool, reverse engineering tools and design software are used, and different proposals are proposed and studied. Finally, the selected proposal is manufactured using a material extrusion 3D printer and its operation is verified in the SLA machine.