Desarrollo de un equipo de investigación de impresión 3D por fotopolimerización, mediante tecnología DLP

En este trabajo se hace una investigacion de la tecnologia de impresion 3D mediante fotopolimerizacion de resinas, usando un proyector DLP como fuente de luz. El objetivo es conocer todas las especificaciones que ha de cumplir una maquina de estas caracteristicas para llevar a cabo de manera satisfactoria el proceso de construccion de una pieza. Para ello, se hace un estudio preliminar de la tecnica, examinando un equipo de impresion 3D DLP comercial, y una vez que se tiene el conocimiento necesario de los rasgos del proceso, se procede al desarrollo iterativo de un prototipo funcional, capaz de ejecutar el proceso con exito, pero con las capacidades de modificacion suficientes como para llevar a cabo experimentos de innovacion en la tecnologia. El desarrollo se lleva a cabo en abierto, publicando los desarrollos a medida que se efectuan. Con este enfoque se pretende aprovechar las ventajas de la investigacion descentralizada, de las que dio ejemplo el desarrollo del Proyecto RepRap: Un proyecto destinado a disenar una impresora 3D de extrusion de filamento, que cualquier persona se pudiera construir a partir de piezas impresas por impresoras 3D de las mismas caracteristicas, y materiales faciles de obtener. Asi, este proyecto tiene adicionalmente otro objetivo estrategico que consiste en el estimulo del ecosistema de impresion 3D de fuente abierta, que en este momento carece apenas de disenos de fuente abierta de impresoras 3D mediante fotopolimerizacion de resinas. Efectuando una estrategia asi se busca fomentar la difusion del conocimiento acerca de la tecnologia de impresion 3D DLP y crear asi un interes por esta, que finalmente desembocaria en la aparicion de una demanda que, para entonces, la empresaestaria preparada para cubrir. Como la tecnica consiste en un caso particular de la tecnologia de impresion 3D que aun no ha terminado de proliferar en el mercado, y el conocimiento acerca de esta no esta extendido; en este documento se introducen de manera gradual los conceptos necesarios para entender el proyecto. Presentaremos en un primer lugar el contexto de la impresion 3D, comentando un breve analisis de todas las tecnicas susceptibles de ser llamadas «impresion 3D», asi como una introduccion a conceptos comunes a todas aquellas, usando la impresion 3D de extrusion de filamento como ejemplo por ser la tecnica mas extendida. Una vez presentada la impresion 3D en general, se analizara el estado del arte de la impresion 3D mediante fotopolimerizacion de resinas, haciendo una breve clasificacion de las variantes existentes, en cuanto a proceso de construccion se refiere, para poder concretar las caracteristicas de la variante estudiada en este proyecto. Con eso dicho, se procede a describir la tecnica en detalle, puntualizando las fases del proceso que estas impresoras llevan a cabo para construir una pieza; y la constitucion basica de una maquina destinada a ejecutar ese proceso, deteniendose en cada uno de los componentes necesarios. Descrita la tecnologia y el estado del arte, dedicamos un capitulo a comentar el contexto del proyecto en el ecosistema de fuente abierta, situando al Proyecto RepRap como antecedente. Se llega a unas conclusiones de especificacion, que tiene como consecuencia una serie de caracteristicas de diseno y eleccion de herramientas, todas estas descritas en este capitulo. Despues de toda esta introduccion, comenzamos a detallar lo ocurrido durante el proyecto, comenzando por la investigacion previa al desarrollo de los prototipos. Se describen las caracteristicas del prototipo comercial adquirido al principio, haciendo hincapie en las adiciones de este al modelo basico; y despues se explica la situacion delecosistema de impresion 3D DLP de fuente abierta, comentando las herramientas delas que se dispone a la hora de construir un equipo de estas caracteristicas. Teniendo explicadas todas las herramientas disponibles para disenar y construir unequipo con las caracteristicas que hemos definido, se procede a explicar el desarrollo iterativo que se ha llevado a cabo en este proyecto, resenando cada uno de los prototipostanto de la maquina general como especificos de cada uno de sus componentes. Se describiran los criterios y experimentos que llevan a cada una de las decisiones dediseno de los componentes, hasta que se concluye en un diseno que cumple los requisitos para llevar a cabo el proceso de construccion de manera exitosa. El diseno resultante de las iteraciones tuvo que pasar una serie de validacionesnecesarias para obtener una especificaciones de utilizacion que permitieran estabilizar el proceso de impresion, de manera que no fuera necesaria una preocupacion especialpor el exito de este. Tras describir el ultimo prototipo de la maquina, se comentan los experimentos que se llevan a cabo, se hace una pequena introduccion en defectologiade piezas impresas con esta tecnologia, y se explican las caracteristicas que se quieren optimizar para conseguir que el proceso sea estable, concluyendo con la especificacionde estas. Como capitulo adicional, se describen las lineas futuras. Usos que se han hecho deldiseno para formacion dentro de la empresa, e investigaciones en nuevas modalidades del proceso y aplicaciones de la tecnologia.