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http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/23387
Título : | Diseño e implementación de una cabina de control de temperatura para impresión 3D-FDM de policarbonato y determinación de parámetros tecnológicos óptimos mediante el diseño factorial |
Autor : | Pérez Domínguez, Silver Leonardo Vasco Párraga, Kevin Daniel |
Director(es): | Guananga Rodríguez, Bryan Guillermo |
Tribunal (Tesis): | Naranjo Vargas, Eugenia Mercedes |
Palabras claves : | POLICARBONATO;CONTROL DE TEMPERATURA;IMPRESIÓN 3D;FILAMENTO DE POLICARBONATO;NORMA ASTM D638;TABLERO ELÉCTRICO;CONTROLADOR PID;DISEÑO FACTORIAL |
Fecha de publicación : | 11-nov-2024 |
Editorial : | Escuela Superior Politécnica de Chimborazo |
Citación : | Pérez Domínguez, Silver Leonardo; Vasco Párraga, Kevin Daniel. (2024). Diseño e implementación de una cabina de control de temperatura para impresión 3D-FDM de policarbonato y determinación de parámetros tecnológicos óptimos mediante el diseño factorial. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba. |
Identificador : | UDCTFM;85T00870 |
Abstract : | Ender 3 V3 3D printers encounter challenges when printing with polycarbonate filament, resulting in defects such as delamination, warping, incomplete prints, rough surfaces, filament jams, stringing, and poor bed adhesion. This study aimed to design and implement a temperature-controlled enclosure to enhance the printing process. Engineering principles were applied to construct the enclosure and assemble an electrical panel with a PID (Proportional-Integral-Derivative) controller. A systematic and experimental approach was employed using a 3² factorial design, evaluating the quality of printed parts through tensile tests on V-notched specimens according to ASTM D638. A literature review identified common defects in printing polycarbonate without adequate thermal control. The implementation of the enclosure demonstrated a significant improvement: defects per part decreased from 7 to 0. Optimal parameters were determined to be an ambient temperature of 35°C and an extruder temperature of 260°C, achieving a maximum force of 5121.52 N and a stress of 131.32 MPa. Regarding energy efficiency, a consumption of $1.055 per workday was determined. The total manufacturing cost of the enclosure amounted to $724.90, representing only 1.45% of the cost of an industrial printer. Based on these results, it is concluded that the temperature-controlled enclosure is a technically and economically viable solution for printing high-quality polycarbonate parts without the need for an industrial printer. This design offers an affordable and efficient alternative for smaller-scale applications, maximizing the quality of the final product. |
Resumen : | Las impresoras 3D Ender 3 V3 enfrentan dificultades al imprimir con filamento de policarbonato, generando defectos como delaminación, pandeo, impresiones incompletas, superficies rugosas, atascos de filamento, stringing y falta de adherencia a la cama. Este trabajo tuvo como objetivo diseñar e implementar una cabina de control de temperatura para mejorar el proceso de impresión. Para ello, se emplearon principios de diseño e ingeniería en la construcción de la cabina y el montaje de un tablero eléctrico equipado con un controlador PID (Proporcional Integral Derivativo). El proyecto siguió un enfoque sistemático y experimental mediante un diseño factorial 32, evaluando la calidad de las piezas impresas a través de pruebas de tracción en probetas tipo V bajo la norma ASTM D638. La revisión bibliográfica permitió identificar los defectos comunes al imprimir policarbonato sin un control térmico adecuado. La implementación de la cabina mostró una mejora notable: los defectos por pieza disminuyeron de 7 a 0. Los parámetros óptimos fueron una temperatura ambiente de 35°C y una temperatura del extrusor de 260°C, alcanzando una fuerza máxima de 5121.52 N y una tensión de 131.32 MPa. En cuanto a la eficiencia energética, se determinó un consumo de $1.055 por jornada laboral. El costo total de fabricación de la cabina ascendió a $724.90, representando solo el 1.45% del costo de una impresora industrial. Con estos resultados, se concluye que la cabina de control de temperatura es una solución técnica y económicamente viable para imprimir piezas de policarbonato de alta calidad, sin necesidad de adquirir una impresora industrial. Este diseño ofrece una alternativa accesible y eficiente para contextos de menor escala, maximizando la calidad del producto final |
URI : | http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/23387 |
Aparece en las colecciones: | Ingeniero Industrial |
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