Resumen de Enhancing the capabilityto- affordability ratio of a manufactuting process: The didactic case of a 30 printer

Kevin Huang, Wilfredo Nieves, Camille Marrero, Miguel Ortiz Mateo, Juan L. Orenga de LLago, Clara E. lsaza, Mauricio Cabrera Ríos

• español

  Hoy en día es común hallar una máquina de impresión 3D como la MakerBot Replicator 2 en departamentos académicos de ingeniería. Esta máquina tiene un costo modesto y un tamaño práctico para demostrar las capacidades de impresión 3D. Los proyectos académicos asociados son típicamente pequeños donde se fabrican piezas estáticas usando un sólo material, como el ácido poliláctico (PLA por sus siglas en inglés). En este trabajo, el primer objetivo fue retar las capacidades de una impresora de este tipo para lograr imprimir (i) partes multicolores, (ii) objetos con forma neta con componentes móviles que no requirieran ensamblaje, y (iii) partes compósitas hechas con materiales heterogéneos. Dentro de los primeros resultados, los objetos multicolores y con partes móviles se pudieron generar en una sóla impresión y fue posible fabricar un cuchillo sin conectores adicionales combinando PLA y una hoja de acero inoxidable. Adicionalmente, se manufacturó el prototipo de un ventilador personal eléctrico con un número bajo de operaciones de ensamblaje para añadir el motor, las baterías y las terminales. Esta primera secuencia de proyectos independientes demostró cómo se podían expandir las capacidades de este proceso simple de manufactura. La integración de las técnicas desarrolladas en fi:st~:secuencia se utilizó para abordar la simplificación de diseño y replicación de una trampa eléctrica de mosquitos, un proyecto real más complejo. El diseño original de la trampa proviene del Centro Federal para Control y Prevención de Enfermedades (CDC por sus siglas en inglés) en EEUU e incluye una tolva, un señuelo eléctrico luminoso para atraer los mosquitos, un ventilador eléctrico para succionar a los especímenes, una red para atraparlos, y un cuerpo cilíndrico para encapsular los componentes eléctricos. El rediseño resultante y el prototipo ya impreso requirieron considerablemente menos componentes y conectores y, por tanto, menor es.fuerzo de ensamblaje. De hecho, la mayor parte de este diseño se pudo manufacturar en una sóla impresión. Con estos proyectos se demuestra didácticamente cómo es posible incrementar la capacidad de un proceso de manufactura sin incrementar su costo. De especial importancia es el hecho de tener un caso real como el de control de mosquitos para apuntalar tal conclusión

• English

  A MakerBot Replicator 2 3D printer is nowadays a common sight in many Engineering academic departments. Affordable and conveniently sized, it helps demonstrate the capabilities of 3D printing in modest projects of homogenous static parts made out of polylactic acid (PLA). In this work, the aim is to challenge the capabilities of the printer to create (i) multicolor parts, (ii) net shape parts with movable components that do not require any assembly, and (iü) composite parts with heterogeneous materials. Objects with multicolored and movable parts were created in a single print, a knife prototype was manufactured with the combination of PLA handle anda steel blade, anda prototypefor an electric Jan 's body was designed to fit the motor, battery, and its contacts. This sequence of projects demonstrates how complexity can arisefrom simple manufacturing processes to improve the qap;1bility-to-affordability ratio. The integration of the techniques was accomplished through the replication and simpl(fication of a trap for mosquitoes. The original design comes from the Center for Disease Control and Prevention (CDC) and it includes a light to Jure mosquitoes, an electricfanfor specimen suction, an entrapment net, anda cylindrical encasing.

  The resulting design and the 3D-printed prototype require considerably fewer fasteners and part components, and thus, less assembly effort. In fact, the bu/ge of this system was created in a single print. These techniques result indeed in enhanced capabilities for a simple 3D printer that allow approaching real problems, such as pest control as demonstrated here.