INGENIERÍA INVERSA Y PROTOTIPADO

INTRODUCCIÓN

En un mercado global tan competitivo como el que vivimos, las empresas buscan constantemente la manera de rentabilizar sus procesos y aumentar beneficios económicos. Una de las formas de alcanzar estos objetivos consiste en acortar los plazos de entrega, y en general ahorrar tiempo (y por lo tanto dinero) en el desarrollo y fabricación de productos. La reducción de estos plazos pasa por hacer un uso de métodos y procedimientos modernos y tecnológicos que ayuden en el ahorro.

Siguiendo esta línea hemos asistido durante los últimos años a una fuerte inversión empresarial en sectores relacionados con el CAD (Computer Aided Design) y el CAM (Computer Aided Manufacturing). El prototipado rápido y las técnicas de ingeniería inversa se consideran fundamentales a la hora de optimizar el ciclo de desarrollo de producto. A diferencia de la ingeniería directa, la ingeniería inversa parte del producto final para su modificación y mejora. Dentro de este campo existen muchas técnicas y maquinaria para obtener y analizar la información del producto.

En este trabajo realizaremos una breve panorámica del concepto analizando el proceso, las técnicas y dispositivos disponibles, así como indicando un pequeño directorio de empresas que se dedican a este campo en España.

INGENIERÍA INVERSA

Definición de conceptos

¿Qué es la ingeniería inversa?

Según Vinesh Raja y Fernandes (2008), la ingeniería es el proceso de diseño, fabricación, montaje y mantenimiento de productos y sistemas. Tradicionalmente la ingeniería se asocia con el proceso de transformación de una idea abstracta en diseños lógicos y su posterior realización física. Sin embargo en ocasiones el ingeniero se topa con productos u objetos terminados que carecen de especificaciones técnicas o detalles de fabricación (bocetos, datos específicos, etc.). El proceso de duplicar algo que ya está hecho, sin acceso a cualquier tipo de instrucciones o modelo, es lo que se conoce como ingeniería inversa. También se puede definir como el proceso de obtención de un modelo geométrico a partir de una nube de puntos creada a través de un proceso de escaneo o digitalización. Si atendemos a las definiciones dadas por teóricos de la materia podemos señalar la de Abella et. al (1994) que define el término como “the basic concept of producing a part base don an original or physical model without the use os an engineering drawings” o la de Yau et. al (1993) que la define como “the process of retrieving new geometry from a manufacturated part by digitizing and modifying an existing CAD model”.

Con la ingeniería inversa podemos extraer de un producto acabado determinada información como el material con el que ha sido realizado, cómo funciona y cómo se ha fabricado. Partimos del producto final para analizar su diseño y modificarlo para su mejora. Se trata de un proceso en el que los principios tecnológicos de objetos y dispositivos quedan al descubierto a través de un análisis estructural, que a veces implica un desmontaje y estudio pormenorizado de las partes. Aunque la ingeniería inversa en su concepto es inherente a lógica del ser humano (el hombre siempre ha estudiado objetos para copiarlos, incluso en la naturaleza), el término y su aplicación industrial nace en el transcurso de la Segunda Guerra Mundial, dentro del marco del espionaje militar, cuando los ejércitos enemigos incautaban maquinaría bélica y tecnología para estudiarla y mejorar la suya propia o directamente copiarla.

Los campos de uso de esta tecnología son cada vez más amplios: fabricación, diseño industrial, joyería, videojuegos, cine, etc. En el caso del software el proceso consiste en estudiar el código desarrollado por un programador/es y copiarlo implementándole mejoras y pequeños cambios.

Cuando el grupo de desarrolladores busca aplicar formas orgánicas a sus productos, es necesario que escultores modelen en pasta la figura deseada, para luego trasladarla a un modelo CAD. Es el proceso phisical-to-digital, tan sólo posible con la ingeniería inversa. Es un método muy común en el mundo de la automoción.

(Foto modelaje coche http://mx.acelera.com/noticias/nissan-note-2014-modelado-en-arcilla-del-boceto-a-la_771)

(Foto modelaje coche http://tiempomotor.com/noticias/val/2341/como-se-hace-un-auto-de-alta-gama.html)

A continuación vamos a detallar algunos de los usos que se le da a la ingeniería inversa:

- Pérdida del prototipo original- Pérdida de la documentación necesaria para fabricar el producto.- Necesidad de un modelo CAD para un producto concreto.- Criterios de estándares, necesidad de un modelo o descripción CAD para superar

controles de calidad.- Necesidad de mejora de un producto o alguna de sus partes.- Analizar los puntos fuertes y débiles de los productos de la competencia.- Necesidad de crear un modelo en 3 dimensiones partiendo de un prototipo artesanal.- Mediciones y recogida de datos en arquitectura.- Antropometría de una determinada población de individuos en la industria de la ropa y

el calzado. Ergonomía.- Fabricación de prótesis y piezas auxiliares en medicina.- Obtención de documentación y pruebas en criminalística

El PROCESO

El proceso genérico en la ingeniería inversa comprende 3 fases: el escaneo, la creación de la nube de puntos y la creación de un modelo de superficie geométrica

EL ESCANEO

Escáneres de contacto/Escáneres sin contacto

La etapa de adquisición o de digitalización permite recuperar, a partir del modelo físico, archivos 3D en forma de nubes de puntos. En esta fase influyen muchos factores que se

habrán debido de tener en cuenta al comenzar el proyecto, dependiendo de para qué realizamos la digitalización y qué tipo de objeto escaneamos usaremos una técnica u otra.

El escáner en 3 dimensiones hace una captura geométrica de la pieza que traduce en una nube de puntos. Con esta “red” posteriormente se define una superficie. El objetivo de esta fase es obtener un archivo de volumen que pueda ser utilizado directamente en CAD, un proceso que se conoce también por “reconstrucción”. Este modelo obtenido a través del escáner describe la posición en el espacio tridimensional de cada punto analizado. Con algunos escáneres también es posible la inclusión de información relativa al color.

En la mayoría de las ocasiones no basta con un solo escaneo, se requieren múltiples tomas desde muchas direcciones diferentes para poder obtener información de todos los lados del objeto. Estos sucesivos escaneos son luego integrados en un sistema común de referencia mediante un proceso que se denomina “alineación” y que transforma las coordenadas locales de cada toma en coordenadas generales del modelo. El flujo de captura de un modelo 3D está definido por el proceso completo desde la tomas individuales hasta el modelo unificado.

Los escáneres 3D se clasifican en función del contacto que establecen con el objeto. Con contacto y sin contacto. A su vez, los escáneres sin contacto se dividen en activos y pasivos.

Contacto

Los escáneres 3D de contacto sondean el objeto apoyando un elemento de medida (palpador) sobre la superficie física del mismo. La punta de esta varilla suele ser de acero o zafiro. Una serie de sensores internos permiten determinar la posición espacial del palpador. Actualmente esta tecnología está basada en el CMM (Coordinate Measuring Machine), o en un brazo de contacto.

En su mayoría este tipo de escáner se usa en control dimensional para procesos de fabricación y pueden conseguir precisiones típicas de 0,01 mm. Su mayor inconveniente es que requiere del contacto físico con el objeto, con lo que la modificación o el daño en materiales sensibles o frágiles, es un riesgo. Este hecho es suma importancia cuando se escanean objetos valiosos o delicados tales como los artefactos históricos. Otro de los inconvenientes es la lentitud del escaneo en comparación con otros métodos.

(Foto noncontact scanner- MDX-20 CNC Milling Machine and Integrated 3D Scanner. http://www.robotshop.com/)

Sin contacto

Los escáneres sin contacto se dividen en dos grupos según el tipo de sensor que usen:

Sensor activo

Los escáneres activos emiten una señal y analizan su retorno para capturar la geometría del objeto o escena. Para esto se pueden utilizar radiaciones electromagnéticas, ondas de radio, rayos x o ultrasonidos.

Mediante del principio de triangulación activa la escena es iluminada por una haz de luz en una dirección, la luz reflejada es captada por un sensor desde otra dirección. El ángulo de visión y la línea de base entre la fuente de luz y el sensor son los parámetros de la triangulación.

Los escáneres de tiempo de vuelo

En los escáneres láser de tiempo de vuelo se determina la distancia hasta el objeto o la escena cronometrando el tiempo que transcurre durante el trayecto que un haz de luz, emitido por un

diodo láser, hace al ir y al volver. Al conocer la velocidad de la luz, el tiempo del viaje de ida y vuelta determina la distancia del viaje de la luz, que es dos veces la distancia entre el escáner y la superficie. La certeza de un escáner láser de tiempo de vuelo 3D depende de la precisión con la que se mide el tiempo.

El distanciómetro láser mide la distancia de un punto en su dirección de la escena. Para realizar la medida completa el escáner varia la dirección del distanciómetro tras cada medida.

En resumen las características que definen a este tipo de escáner son:

- Rápido muestreo- Sistema de medición que se reinicia al alcanzar al obejtivo- Alta precisión - Generación de una alta densidad de puntos- Frecuencia oscilante entre 10.000-100.000 puntos

Modelos de escáneres basados en el tiempo de vuelo:

- Callidus CP3200- Leica ScanSation2- Leica C10- Trimble GX- Optech ILRIS- Riegl

(Foto de http://www.optech.com/index.php/product/optech-ilris/ )(Foto de http://pille.iwr.uni-heidelberg.de/~laserscan01/ The Callidus CP 3200 laser scanner. Such a device aquired the data from the Lorsch Abbey, which we used for testing our algorithm.)

Escáneres basados en la triangulación

Principio de un sensor Láser de triangulación. Se muestra la posición de dos objetos

El escáner láser 3D de triangulación también usa la luz del láser para examinar el entorno. El

haz de luz láser incide en el objeto y una cámara busca la ubicación del punto láser. En función

de la distancia a la que el láser toque la superficie, el punto de láser aparece en distintos

lugares en el sensor de la cámara.

El principio de medición está basado en el cálculo del triángulo formado por los componentes

internos del escáner y el elemento a medir. Estos valores permiten averiguar la posición de

cada punto en el espacio.

En resumen las características que definen a este tipo de escáner son:

- Alta precisión (milésimas de milímetro)- Distancia máxima del equipo láser al objeto de un par de metros. Esta distancia está

condicionada por el ángulo de intersección en función de la base láser-sensor de la cámara.

- Frecuencia elevada

Modelos de escáneres basados en trinagulación:

- MINOLTA Vivid(Foto de http://www.ems-usa.com/ KONICA-MINOLTA VIVID 9i)

Escáneres basados en la diferencia de fase

En este tipo de escáner el haz de luz de láser se propaga según ondas sinusoides, siendo la longitud de dichas ondas conocida. La distancia a medir se calcula en función del número entero de longitudes de onda y el desfase entre la onda emitida y la reflejada.

El rango y la precisión de este tipo de escáneres es intermedio, situándose como una solución entre los escáneres de tiempo de vuelo y los de triangulación. Su alcance ronda los 200m en condiciones de poco ruido y su error característico ronda los 2 mm por cada 25 m.

En resumen las características que definen a este tipo de escáner son:

- Rango y precisión intermedio- Haz continuo y de potencia modulada

- Error característico de 2mm a los 25m- Alcance limitado por el fenómeno de ambigüedad de la onda en función de la

frecuencia utilizada.- Posibilidad de establecer un modo de multifrecuencia- Tiempo de adquisición del producto intermedio- Velocidades de escaneo entre los 100.000 y el millón de puntos

Modelos de escáneres basados en la diferencia de base:

- Faro Photon, Zoom- Trimble CX- Trimble FX- Z+F Imager 5005, 5010

Fuente: http://www.ct3.es/web/publicaciones/SNE_2012_Evolucion_Tecnologia_Laser.pdf

Otro tipo de tecnologías utilizadas dentro de los escáneres de sensor activo son:

- Holografía conoscópica

Técnica interferométrica por la que un haz reflejado en una superficie atraviesa un cristal con dos índices de refracción. Como resultado se obtienen dos rayos paralelos que se hacen interferir gracias a una lente cilíndrica. Esta interferencia es capturada por el sensor de una cámara obteniendo un patrón de franjas. La frecuencia de la interferencia permite la medición de orificios en su configuración colineal, alcanzando una precisión muy alta. La mayor ventaja de esta técnica es que permite utilizar una fuente de iluminación no necesariamente láser.

- Luz estructurada

Estos escáneres proyectan un patrón de luz en un objeto y analizan la deformación del mismo producida por la geometría de la escena. El modelo puede

Los escáneres 3D de luz estructurada proyectan un patrón de luz en el objeto y analizan la

deformación del patrón producida por la geometría de la escena. El modelo puede ser

unidimensional o de dos dimensiones. Un ejemplo de un un modelo unidimensional es una

línea. La línea se proyecta sobre el objeto que se analiza con un proyector de LCD o un

láser. Una cámara, desviada levemente del proyector de modelo, mira la forma de la línea

y usa una técnica semejante a la triangulación para calcular la distancia de cada punto en

la línea. En el caso del modelo de una sola línea, la línea se barre a través del campo del

panorama para reunir información de distancia una tira a la vez.

Un ejemplo de un modelo bidimensional es una cuadrícula o un modelo de líneas. Una

cámara se usa para registrar la deformación del modelo y un algoritmo bastante complejo

se usa para calcular la distancia en cada punto en el modelo. Una razón para la

complejidad es la ambigüedad. Considere una serie de rayas verticales paralelas de láser

que barren horizontalmente a través de un blanco. En el caso más sencillo, uno podría

analizar una imagen y asumir que la secuencia izquierda-derecha de rayas refleja la

sucesión de los láseres en la serie, así de esta manera la raya de extremo izquierdo de la

imagen sea el primer láser, el próximo es el segundo láser, etcétera. En objetivos no

triviales que contienen cambio de patrón, hoyos, oclusiones, y de la profundidad, sin

embargo, esta secuencia se descompone como rayas que a veces se esconden o pueden

aparecer incluso con el orden cambiado, teniendo como resultado la ambigüedad de raya

de láser. Este problema particular fue resuelto recientemente por una tecnología de ruptura

llamada Multistripe Laser Triangulation (MLT). El escaneo estructurado de luz todavía es

un área muy activa de investigación con muchas investigaciones publicadas cada año.

La ventaja de los escáneres 3D de luz estructurada es la velocidad. En vez de escanear un

punto a la vez, escanean múltiples puntos o el campo entero del panorama

inmediatamente. Esto reduce o elimina el problema de la deformación del movimiento.

Algunos sistemas existentes son capaces de escanear objetos en movimiento en tiempo

real.3

Ver: Escáner de luz estructurada.

La luz modulada[editar]

Escáneres 3D de luz modulada emiten una luz continuamente cambiante en el objeto.

Generalmente la fuente de luz simplemente cicla su amplitud en un patrón sinodal. Una

cámara detecta la luz reflejada y la cantidad que el patrón de luz cambia para determinar la

distancia viajada por la luz.

Pasivos[editar]

Los escáneres pasivos no emiten ninguna clase de radiación por sí mismos, pero en lugar

se fía de detectar la radiación reflejada del ambiente. La mayoría de los escáneres de este

tipo detectan la luz visible porque es una radiación ya disponible en el ambiente. Otros

tipos de radiación, tal como el infrarrojo podrían ser utilizados también. Los métodos

pasivos pueden ser muy baratos, porque en la mayoría de los casos estos no necesitan

hardware particular.

Estereoscópicos[editar]

Los sistemas estereoscópicos utilizan el mismo principio de la fotogrametría, utilizando la

medida de la paralaje entre dos imágenes para determinar la distancia de cada pixel de la

imagen. Emplean generalmente dos cámaras de video, levemente separadas, mirando a la

misma escena. Analizando las diferencias leves entre las imágenes vistas por cada

cámara, es posible determinar la distancia en cada punto en las imágenes. Este método se

basa en la visión estereoscópica humana.

Silueta[editar]

Estos tipos de escáneres 3D usan bosquejos creados de una sucesión de fotografías

alrededor de un objeto tridimensional contra un fondo muy bien contrastado. Estas siluetas

se estiran y son cruzadas para formar la aproximación visual de casco del objeto. Con esta

clase de técnicas alguna clase de concavidades de un objeto (como el interior de un tazón)

no son detectadas.

Con ayuda del usuario (modelado basado en imagen)[editar]

Hay otros métodos que, basados en la ayuda del usuario para el descubrimiento e

identificación de algunas características y formas en un conjunto de retratos diferentes de

un objeto son capaces de construir una aproximación del objeto mismo. Esta clase de

técnicas son útiles para construir la aproximación rápida de edificios a semejanza de

objetos, formados y sencillos. Varios paquetes comerciales están disponibles como

iModeller, el Escultor D o RealViz ImageModeler.

Este tipo de escaneo 3D se basa en los principios de la fotogrametría. Es también algo

semejante en la metodología a la fotografía panorámica, excepto que las fotos se toman

de un objeto en un espacio tridimensional para replicarlo en vez de tomar una serie de

fotos de un punto en un espacio tridimensional para replicar el ambiente circundante.

El proceso de la nube de puntos

El modelo geométrico

Técnicas de ingeniería inversa

¿Qué no es ingeniería inversa?

Ingeniería asistida por ordenador

Ingeniería inversa asistida por ordenador

¿VisióDn de ordenador?

Máquinas de visión de coordenadas 3d stero

Beneficios e inconvenientes

Structured light range imaging/Imágenes estructurada gama ligera

Tipos de Fuentes de iluminación

Escáneres de tubería

EL PROTOTIPADO RÁPIDO

El proceso

Técnicas y materiales

Estereolitografía

Selective laser sintering

Fuse depositing modeling/modelado de deposición fundida

Impresiones en 3 dimensiones

Fabricación de objetos laminados

Modelado Multijet

Aplicaciones

Prototipado rápido

Fabricación de herramientas

Fabricación rápida

Future

RELACIONES ENTRE INGENIERÍA INVERSA Y PROTOTIPADO RÁPIDO

INTRODUCCIÓN

DEFINICIÓN DE CONCEPTOS

PANORAMA NACIONAL

PANORAMA INTERNACIONAL

TENDENCIAS

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA

TÉCNOLOGÍAS DE PROTOTIPADO E IMPRESIÓN 3D

FDM

POLYJET

SLS

ZCORP

SLA

MOLDES DE SILICONA

PROTOTIPOS METÁLICO

PROTOTIPOS DE CERA

MATERIALES EN EL PROTOTIPADO RÁPIDO

La elección del material a la hora de realizar el prototipo depende de la técnica escogida. La variedad es muy alta y comprende desde resinas similares a plásticos, termoplásticos o

diferentes metales. La posibilidad de obtener piezas bi-material multiplica las opciones ya que la combinación entre ellos es factible.

ABS

 El ABS es un material fuerte y duradero de la categoría de los termoplásticos utilizados en muchas industrias. Es un material ideal para diseño conceptual a través del diseño de prototipos. La unión del ABS con la tecnología   FDM  da la posibilidad de crear piezas reales directamente desde archivos 3D. Los colores en los que se presenta el material son blanco, azul, rojo, negro, amarillo, verde y gris. Aún siendo una tecnología relativamente económica para piezas de tamaño medio, es muy utilizada también para piezas grandes ya que permite realizar estas piezas huecas, con el consiguiente ahorro de material. Además, es un material que se trabaja perfectamente por lo que permite hacer grandes piezas en trozos y pegarlas entre sí.El ABS tiene una resistencia a temperaturas hasta 85 ºC y unas propiedades mecánicas que permiten utilizar estos prototipos en muchas pruebas y ensayos funcionales para los sectores automoción, eléctrico y electrodoméstico, grandes consumidores de este termoplástico.Una de las características más interesantes de este material es que se le pueden aplicar muchos tipos de acabados para obtener piezas de gran calidad superficial. Por ejemplo se pueden pulir y pintar e incluso cromar ya que el plástico ABS lo permite al ser conductor de la electricidad. Para este tipo de procesos, es necesario previamente dar un pulido a los prototipos, para eliminar las marcas ocasionadas por los saltos entre capas propias de la tecnología.

POLICARBONATO

El policarbonato (PC) es un material termoplástico utilizado en una amplia gama de sectores industrias; automocion, aeronautica, medicina, bienes de consumo, etc. Es un material muy apreciado porque ofrece una buena durabilidad y estabilidad junto con sus excelentes características de resistencia a la temperatura (160 ºC). En prototipado, este material se ofrece a través de la Tecnología FDM (deposicion de hilo fundido). Al igual que el termoplástico inyectado, ofrece unas características de resistencia y fiabilidad a las que no llega ningún otro material de prototipado. Asimismo, el policarbonato ofrece muchas mejores prestaciones que el resto de materiales fabricados con la misma tecnología como el ABS o el PC-ABS.

Un material de prototipado muy utilizado para fabricar series cortas de piezas, utillajes para medición, transporte y validación de piezas reales, es decir, Additive Manufacturing. De esta forma podemos obtener piezas unitarias o series cortas sin necesidad de pasar por la etapa de moldes para piezas plásticas.El material Policarbonato está disponible para los sistemas de gama alta de la tecnología FDM que pueden trabajar con alturas de capa de 0,178mm hasta 0,33mm y se proporciona en color blanco.

PC-ABS

El PC-ABS es uno de los materiales mas utilizados en la industria de los termoplasticos. Este material ofrece la mayoria de las propiedades deseables de los dos materiales de los que se compone (PC y ABS). Las propiedades mecanicas y la resistencia al calor. Muy utilizado en la industria de automoción, electrónica y aplicaciones de telecomunicaciones.En prototipado, la única tecnología que ofrece este material es la tecnología   FDM . El material se extrusiona a través de una boquilla caliente y se va depositando por capas. La temperatura de extrusión es mayor que la de el ABS y eso hace que la resistencia a la temperatura del material sea realmente interesante (125º C) para utilizarla en aplicaciones como automoción (cerca del motor) o iluminación (lámparas que desprenden calor).La tecnología FDM cuenta con su sistema de limpieza de soportes solubles para este material y al necesitar una impresora 3D de gama alta, también con la posibilidad de trabajar en alturas de capa finas, característica de esta gama de impresoras 3D. Gracias a esta posibilidad, se pueden realizar en material PCABS cualquier tipo de geometría con detalles relativamente finos y funcionales. El material se proporciona exclusivamente encolor negro.

POLIAMIDA SLS

Los sistemas de prototipado por sinterizado láser (SLS) trabajan con diferentes materiales que nos aportan una amplia gama de soluciones. Varios de ellos estan compuestos principalmente por polvo de

poliamida que es un material muy utilizado en múltiples sectores industriales. Los prototipos realizados mediante sinterizado de poliamida tienen buenas características mecánicas para realizar ensayos funcionales en montajes, zonas de clipajes, esfuerzos de impacto, etc. Asimismo, son piezas que tienen buenas resistencias a productos quimicos y una resistencia a la temperatura interesante, por lo que se suelen fabricar piezas cercanas del motor para realizar ensayos funcionales de funcionamiento del mismo.A la hora de pedir piezas de poliamida podemos elegir entre los siguientes compuestos:- PA2200 poliamida natural- PA3200 poliamida con carga de fibra de vidrio- PA2210 FR1 Poliamida natural autoextinguible- Alumide, poliamida con carga de aluminio- Carbonmide, poliamida con carga de carbonoLos materiales PA2200 y PA3200 son los más utilizados. Entre ellos el PA3200 con carga de fibra de vidrio es unos de los materiales mas comunes por su similitud a multitud de piezas "reales" finales. Las poliamidas con carga de aluminio y carga de carbono son para aplicaciones más epecificas con un coste más elevado, por ejemplo para el sector de la aeronáutica.

Los prototipos realizados mediante sinterizado por laser tienen un aspecto rugoso al tacto debido a la propia naturaleza del material del que parten. Este acabado hace que los acabados superficiales que necesitemos aplicar, por ejemplo para el pintado, sea necesario aplicar una capa de imprimación que suavice la superficie.

RESINAS POLYJET

La tecnología Polyjet cuenta con una amplia gama de resinas para utilizar en sus sistemas. Todas ellas son resinas fotosensibles que curan y endurecen con la luz. Esta tecnología trabaja con unas alturas de capa muy finas por lo que los acabados superficiales que ofrece tienen gran calidad y precisión en los pequeños detalles de las piezas.

Resina Fullcure 720Esta es la primera resina que desarrollo el fabricante y es la más usual. Tiene un color translucido con un tono amarillo que permite ver a través de las piezas cuando el espesor no es demasiado grueso. Esta transparencia la hace adecuada para aplicaciones con fluídos, medicina, etc. Es una resina similar a resina acrílica con buena resistencia al impacto y una elongación a la rotura del 20% que permite usarla en aplicaciones funcionales. Dependiendo de la geometría, las piezas se pueden pulir, obteniendo así una mayor transparencia con tono amarillo.

 

  Resinas rígidas, familia VeroEsta familia de materiales rígidos cuenta con cuatro materiales diferentes con cuatro colores: verowhite, veroblue, verogrey y veroblack. Materiales adecuados para ensayos de montaje y ensamblaje entre diferentes piezas. Los vero también adecuados para sectores como electrónica, línea blanca, automoción o juguete. Asimismo, toda la gama vero se puede utilizar como modelos para la fabricación de moldes de silicona.

 

 

 Resina DurusWhiteEsta resina es un material ideal para múltiples aplicaciones que necesitan las características del Polipropileno. Como ejemplo de esta similitud, una resistencia al impacto Izod de 44 J/m, elongación a la rotura del 44% y un módulo de flexibilidad de 1026 MPa. El color de la resina es blanco con una ligera transparencia y se utiliza para todo tipo de piezas plásticas, modelos con bisagras, packaging, etc.

 

 

Resinas elásticas, familia TangoLos materiales de la familia Tango, son polimeros elásticos, adecuados para ensayos de piezas de caucho o silicona, permitiendo de una forma rapida y fácil la valoracion del diseño. Existen cuatro materiales Tango diferentes para obtener la dureza y prestaciones adecuadas en el prototipo. El tangoBlack tiene una dureza de Shore A 61 y el TangoGrey es de shore A 72. El TangoPlus puede es traslucido y tiene una dureza shore A de 27. El material Tango Plus tiene una elongacion a la rotura de un 218 %, lo que es excepcionalmente alto para un material de prototipado. La resistencia a la fatiga permite hasta 150.000 ciclos y su resistencia al envejecimiento por exposicion atmosferica similar a cualquier caucho, hacen de el un material excelente para aplicaciones que requieran unas condiciones ambientales extremas.

Posteriormente a salido al mercado una opción del material TangoPlus que es el material Tango Blackplus. Como su mismo nombre indica es el mismo material Tangoplus, con sus excelentes características de elasticidad y resistencia al desgarro, pero de color negro. Una gran ventaja porque en el mercado lo más habitual es que las aplicaciones para este tipo de elastomeros sean siempre de color negro.

Asimismo, todos estos materiales están incorporados a la tecnología Polyjet Matrix que permite fabricar piezas en multimaterial. Gracias a ello podemos obtener variaciones de piezas de goma con diferentes durezas, pudiendo elegir entre un gran rango de materiales.

 

 Nueva material VeroclearEl nuevo material Veroclear de la tecnología Polyjet nos da una nueva posibilidad a la hora de fabricar prototipos transparente. La tecnología polyjet nos permite obtener prototipos de excelente calidad superficial y alta precisión en los detalles al ser capaz de trabajar con alturas de capa de 16 micras. Hasta el momento contábamos con la resina Fullcure 720 (con tono amarillo) pero con el nuevo Veroclear la transparencia de la resina es total. A pesar de esta transparencia hay que tener en cuenta los inconvenientes de toda pieza prototipada, como son las marcas de las capas en las caras inclinadas o con curvatura. De todas formas, es una opción válida para obtener piezas transparentes a un coste interesante y un plazo realmente corto.

  

  

 Prototipos Multimaterial con la tecnología Polyjet Matrix

Los sistemas Connex500 y Connex350 de la firma Objet Geometries tienen la posibilidad de cargar dos materiales simultaneamente y fabricar piezas de esos dos materiales a la vez (piezas bimaterial). Pero la tecnología va aún más allá y puede combinar esos dos materiales en diferentes proporciones de forma que obtiene materiales nuevos con propiedades mecánicas nuevas. 

De esta forma, indicando en el fichero CAD cada parte de la pieza en que material la deseamos, obtenemos el prototipo final desde la maquina sin necesidad de montajes, pegados, etc. Undo Prototipos ofrece este servicio de prototipado, de forma idéntica a los prototipos convencionales.

Aplicaciones de la tecnología Polyjet Matrix:- Prototipado de piezas de plástico bimaterial sin necesidad de pegados o montajes.- Aplicaciones médicas, planificación de intervenciones quirúrgicas.- Materiales ajustados a las características finales de la pieza, gracias a las múltiples combinaciones posibles.

La tabla de materiales digitales es muy amplia e incluso va aumentando según se desarrollan nuevas mezclas. Aqui hay un ejemplo de las mezclas posibles entre materiales polyjet 

 

Resina multimaterial similar ABSUna de las resinas obtenidas mediante la tecnología Polyjet Matrix es la resina similar al termoplástico ABS. Compuesta por las resinas Fullcure515 + Fullcure 535 al ser mezcladas en un sistemas Connex, obtenemos esta nueva resina con el característico color verde. Está diseñada para simular el ABS, muy utilizado en amplios sectores y productos. El material similar ABS tiene una mejor resistencia a la Temperatura y mayor dureza, así como una mejor resistencia al impacto. Este material tiene una resistencia a la temperatura de 58-68 ºC y realizando un tratamiento térmico puede llegar a soportar 82-95 ºC.

RESINAS SLA

Los sistemas SLA trabajan con resinas líquidas, endurecidas mediante un rayo láser. Existe una gran variedad de resinas ya que además de las comercializadas por los fabricantes, existen compañías químicas que desarrollan sus propias resinas.

Resina similar plástico ABS

 

 

 Resina Watershed transparente

En la tecnología SLA, contamos con su resina Watershed. Este material plástico es una resina totalmente transparente con propiedades mecánicas similares al ABS y una resistencia a la temperatura de: Tg= 42-46 ºC. Esta puede mejorarse con un curado posterior. Las aplicaciones para esta resina pueden ser muchas; lentes para automoción, botellas, equipamientos para fluídos, packaging, tubos, etc. De todas formas, su característica más llamativa es su transparencia sin ningún tono de color.Como en el resto de resinas y materiales de prototipado, tenemos que tener en cuenta que pese a que el material es transparente, siempre existen marcas en las piezas por el contacto con estructuras de soporte o propiamente de las capas de construcción. La resina Watershed se puede trabajar fácilmente y mediante un pulido y un barniz especial, obtenemos piezas transparentes, teniendo la limitación de la propia geometría de la pieza.

ALUMINIO

Ver prototipos metálicos

MAGNESIO

Las piezas de Magnesio se realizan mediante la tecnología Tempoform. El proceso es algo más complejo ya que el material también es más delicado de tratar. Esto hace que los plazos de entrega de prototipos de magnesio sean algo mayores que en aluminio, no así la calidad de las piezas. Un material cada vez más utilizado en mercados como la automoción, atraidos por el bajo peso y excelentes prestaciones mecánicas.Otra forma de fabricar prototipos de magnesio más económica para series cortas y piezas unitarias es mediante prototipos de poliester. Se fabrica un prototipo de poliester en una impresora 3D que se utiliza como modelo durante el proceso de fundición como si se tratara de cera. De esta forma podemos fabricar piezas con interiores complejos que necesitan machos en poliester para obtener esa forma interior. En la foto a continuación podemos ver un ejemplo de pieza fabricada mediante prototipo de poliester + fundición de magnesio:

ACERO

La tecnología de Fusión selectiva por Láser se utiliza para producir piezas sólidas de metal mediante la fusión de un rayo láser en polvo de metal aplicado capa por capa, creando de forma automática la geometría final partiendo de los datos de un CAD tridimensional. Dependiendo del material utilizado y los parámetros del proceso aplicado, este método permite una amplia gama de propiedades en la pieza. La

producción por capas permite asimismo la fabricación de geometrías altamente complejas ofreciendo una grán libertad de diseño y fabricación.El sistema de Fusión selectiva por Láser trabaja con diferentes materiales, de esa forma podemos obtener piezas en Acero, Aluminio, Titanio o Cromo-Cobalto. Ahora es posible obtener prototipos en estos materiales finales con los que se pueden hacer ensayos finales e incluso piezas finales (Rapid Manufacturing). Estos ensayos finales, son a veces imposibles de realizar sustituyendo los materiales finales (Acero) por otros más convencionales en las tecnologías de prototipado como Aluminio o plásticos diversos. Por ejemplo, si necesitamos realizar un tirador para un mueble y queremos ensayar la resistencia y comportamiento al tirar de él manualmente, solo se puede hacer en material final. Otro ejemplo, sería realizar piezas de cubertería en acero inoxidable. El sustituirlas por plástico o aluminio, impedira tener las mismas sensaciones al cojer el cubierto, peso, equilibrio, etc.

ARENA SÍLICE

 El material para fabricar prototipos de arena utilizables en los procesos de fundición convencionales de moldeo en arena, son arena convencional + aglutinante que permite su adhesión y fabricación por capas en impresoras 3D. Las características más llamativas de esta tecnología son:- Fabricación rápida de las piezas por capas- Posibilidad de fabricar piezas con un máximo de 4000 x 2000 x 1000 mm- Ahorro de tiempo y dinero comparando el proceso habitual e realizar cajas de machos para tiradas prototipo o tiradas cortas- Posibilidad de fabricar cualquier forma por compleja que sea- Rango de materiales variados para diferentes soluciones personalizadas- Materiales válidos para colar aleaciones ligeras, hierros y aceros.La tecnología funciona depositando una fina capa (0,3 mm) de arena y posteriormente inyectando sobre ella un material aglutinante sólo en las áreas necesarias para ir conformando la pieza. A continuación se limpia la arena no aglutinada y obtenemos nuestro molde o macho de arena listo para trabajar. Se puede variar la arena, seleccionando entre varias de diferente grosor de grano, obteniendo así diferentes calidades superficiales y tiempos de producción. También se puede variar la densidad del aglutinante (binder) como indica la siguiente tabla de características de materiales:

POLIFENILSULFONA

La Polifenilsulfona es el material de la gama FDM con mejores características de resistencia térmicas y químicas. Ideal para aplicaciones aeroespaciales, de automoción o medicina.Es un material esterilizable mediante diferentes métodos (autoclave, esterilización de plasma etc)Este material es ideal para fabricar piezas finales, modelos conceptuales, prototipos funcionales y útiles herramientas.

CERÁMICA

RESINAS COLADA

RESINA RC25

La resina RC25 es resistente a altas temperaturas, con ella se pueden fabricar piezas duras y rígidas.La alta resolución de este material hace que sea ideal para fabricar piezas con alto detalle, como piezas de joyeria o piezas para maquetismo.Una de las aplicaciones más usuales de esta resina es para la utilización como modelos para moldes de caucho. Los moldes de caucho sufren un proceso de vulcanizado que pone a los modelos bajo una gran presión y temperatura. La resina rc25 soporta bien esta presión y temperatura y no sufre deformaciones que falsearían los moldes. Estos moldes de caucho se utilizarán una vez abiertos para la colada de metales de bajo punto de fusión, habitualmente Zamak. Las aplicaciones más usuales son hebillas y artículos de marroquinería, botones, llaveros y artículos de regalo, juguetes, etc.

MATERIAL

http://www.undoprototipos.com/index.php/materiales.html

http://www.protorapid.com/index.php/es/

http://www.sidar.org/recur/desdi/traduc/es/visitable/prototype.htm

http://www.tecnolinea.es/servicios

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http://www.xing.com/net/ingenieriainversa/que-es-la-ingenieria-inversa-aplicaciones-y-tecnologias-326226/que-es-la-ingenieria-inversa-19511031

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EL-HAKIM, S.; BERALDIN, J.A. (2002): "Detailed 3D reconstruction of monuments using multiple techniques" en The International Workshop on Scanning for Cultural Heritage - Complementing or Replacing Photogrammetry. Corfú, Grecia. Págs: 58-64