Diseño de una extrusora de monofilamento para impresión 3d de diámetro controlado (2025)
El presente documento es un paso a paso para diseñar una extrusora de monofilamento de impresión 3D de diámetro controlado, este proyecto nace de una necesidad en el área de polímeros de la universidad ECCI donde se busca incentivar y enseñar a los estudiantes acerca de los procesos de manufactura usados en polímeros, como la extrusión. En la universidad se encuentra un prototipo de extrusora de monofilamento en funcionamiento para uso exclusivo de la institución. Ahora se diseñará una segunda extrusora que será posteriormente fabricada, con la finalidad de complementar la primera y aumentar el número de estudiantes que pueden interactuar con este tipo de máquinas. El documento inicia con una exhaustiva búsqueda de información acerca de los diferentes componentes de una maquina extrusora y su función dentro de la misma, tipos de máquinas extrusoras, polímeros, clasificación, polímeros usados en el proceso de extrusión, manufactura aditiva entre otros temas de interés relacionados. El husillo extrusor es la pieza más importante en cualquier extrusora, por ende, se hace énfasis en el diseño de la geometría y como soportara las cargas aplicadas durante el proceso de extrusión, realizando estudios de movimiento y comprobando la resistencia del material. El diseño del husillo se basará en el libro de transformación de plásticos de V.K Savgorodny, y se modelará posteriormente en el software de ingeniería SolidWorks. Se hará un énfasis en el diseño del barril extrusor y el estudio de transferencia de calor, entendiendo mejor cómo se comportan los polímeros cuando se controlan variables como velocidad de corte y viscosidad, junto con el cambio de la temperatura. Se plantea la geometría, se seleccionarán materiales y especificaran tratamientos térmicos en cada pieza que compone la maquina extrusora, mencionando fabricantes y proveedores de los diferentes componentes comerciales y no comerciales de la máquina. Se realizarán cálculos de transmisión de potencia, selección de motorreductor, selección de cadena y piñones, diseño del conjunto de cabezal y boquilla de extrusión, diseño de unidad de enfriamiento, unidad de halado de filamento y unidad de arrollado para entrega de producto final. El proyecto se dividirá en dos mesas de trabajo. Es decir, se diseñan dos estructuras en perfil cuadrado con su respectiva lamina perforada y asegurada a la estructura, con el fin de sostener y nivelar todos los componentes de la extrusora. Se modelan todos las piezas comerciales y no comerciales de la extrusora en el software SolidWorks y finalmente se ensamblan todos los componentes y unidades en un solo documento 3D. Anexando los planos de fabricación 3D y las fichas técnicas y cotizaciones de los fabricantes y proveedores. Se adjuntan fichas técnicas de calidad, manuales de usuario y mantenimiento y los Scripts de Matlab usados para facilidad de cálculos.