Jefe de proyecto
Desarrolladora
Observaciones
La maquina de vacío aun está en pruebas. Pero se sigue trabajando en ajustes como;
- Mejora del área de la cama de succión para consumir menos material
- Adecuar un termómetro para saber la temperatura exacta y saber el momento de bajar la pieza.
- Incluir un sistema para bajar el material al socket y no sea manual
Presentación
La maquina termoformadora al vacío se construye con el objetivo de servir a la construcción de sockets, esta maquina se basa en el principio de dar forma a una lamina ablandada aplicándole calor, en el caso de la presente maquina este proceso finaliza aplicándole presión por medio de vacío, así permitiendo que el material se adhiera de forma compacta al molde del socket. Esta maquina permite sacar el socket según sea la forma del molde sacado del muñón de la persona, esto con laminas de materiales y grosores a fines con la piel humana.
Plan de trabajo y fechas
- Investigación de principios para construcción 19 - 23 Oct.
- Cotización de materiales 26 - 30 Oct.
- Adquisición y construcción 2 - 13 Nov.
- Entrega del prototipo 19-20 Nov.
- Finalización ajustes de la maquina (Por definir - Esperando donaciones)
Diseño de la Maquina
Diseño y Modelado CAD
El diseño de la máquina de termoformado al vacío se divide en 4 principales partes:
- Caja de vacío. Esta es la parte inferior de la máquina la cual cuenta con una cara superior en la que se coloca el molde y la cual cuenta con orificios por los cuales se absorberá el aíre que la lamina se se adhiera al molde. Estos orificios no deben ser muy pequeños puesto que perderá fuerza la absorción y no deben ser muy grandes puesto que quedarán marcados en la lámina termoformado. Esta caja tiene dimensiones externas de 38 cm x 38 cm, con un alto de 7 cm y siendo el espacio con orificios de 30 cm x 30 cm, el lado inferior de esta caja cuenta con un orificio del tamaño de la manguera de la bomba por el cual se hará al absorción.
Caja de vacío vista superior
- Espacio de calefacción. En esta sección se encuentra una caja en la cual va la resistencia que dota de calor el espacio, este espacio trabajara como un horno el cual direccionara el calor de forma directa a una de las caras de la lámina a termoformar, este espacio mantiene el calor entre la resistencia y la lamina por el tiempo necesario para que el material se ablande lo suficiente para moldear.
Caja con resistencia industrial para horno
- Soporte de la lámina. La lamina cuenta con un soporte la cual tiene la forma de un marco con medidas de 38 x 38 cm externo y 31 x 31 cm interno, este permite encajar la lamina al espacio de calor y que se mantenga por el tiempo necesario dependiendo el material y el grosor. Este soporte cuenta con un par de orejas a sus lados para que el usuario pueda subirlo y bajarlo sin peligro de tocar la caja de calefacción, sumado a esto cuenta con ocho ganchos los cuales aseguran a la lámina entre las dos caras del marco.
Soporte de lámina sobre caja de vacío
Soporte de lámina con ganchos de seguro
Soporte de lámina con ganchos de seguro sobre caja de vacío
- Sistema eléctrico.
- Esta conformado por la resistencia eléctrica la cual dota de calor al espació de calefacción y ablanda la lamina a termoformar.
- El termostato el cual ejerce un control sobre la temperatura que se encuentra en la parte interna de la caja de calefacción, esto como protección de que no supere la temperatura permitida para todo el sistema eléctrico.
- Un interruptor que dirige el encendido y apagado de la bomba de vació esto va directo a la fuente de energía y se enciende cuando la lámina ablandada esta tocando el molde, esto con el fin de que la succión lo adhiere al molde.
Selección de Materiales
La selección de los materiales para la construcción de la máquina se hizo a partir de una matriz de decisión, en estas matrices se evaluaron diferentes características con un puntaje de 1 a 5, siendo 5 el mayor valor haciendo referencia de que cumple la característica y siendo 1 el mejor valor haciendo referencia de que no lo cumple. Con base a las siguientes matrices, se selecciona una resistencia de horno industrial y un blower PR-1870.
|
|
Temperatura
|
Robustez
|
Durabilidad
|
Asequible
|
Costo
|
TOTAL
|
| Resistencia de resorte |
5 |
3 |
3 |
5 |
5 |
4.2
|
| Infrarrojo Cerámico |
5 |
5 |
5 |
3 |
4.5 |
4.5
|
| Resistencia de horno industrial |
5 |
4.5 |
5 |
5 |
4.5 |
4.8
|
|
|
Vacío
|
Presión
|
Potencia
|
Costo
|
TOTAL
|
| Bomba de vacío Zeny 3,5cfm |
3 |
3.5 |
5 |
5 |
4.12
|
| Blower PR-1870 |
5 |
5 |
5 |
4 |
4.75
|
Cotización
| Componente
|
Cantidad
|
Costo
|
| Madera, tornillos, lamina de metal y construcción |
varios |
$150.000
|
| Resistencia |
1 |
$55.000
|
| Termostato |
1 |
$26.000
|
| Blower (bomba de vacío) |
1 |
$638.321
|
| Cable siliconado 3m |
1 |
$9.900
|
| Lamina de polipropileno 1mx2m |
1 |
$80.300
|
|
TOTAL |
$959.521
|
Mejoras
Para el diseño actual se implementaron dos varillas (40cm) en la parte delantera de la maquina y una en la parte posterior en la mitad, esto con el fin de poder levantar y bajar el soporte de la lamina sin necesidad de pegarse tanto a la maquina; para esto se abrieron pequeños orificios en donde las varillas conectan con la caja de vacío, además de esto se diseñaron e imprimieron soportes superiores para que las varillas se sostengan a la caja de resistencia, y finalmente se coloco entre el espacio de la caja de vacío y el soporte de la lamina fomi para que no se escape el aire de la bomba de vacío.
Simulación de los Soportes en la maquina de vacío
Soportes en la maquina de vacío
- Sistema de monitoreo de la temperatura
Se implemento una termocupla tipo K que es especial para soportar temperaturas de 600°C que viene con un modulo convertidor analógico a digital (MAX6675), una LCD con I2C y Arduino con el fin de ir censando el valor de la temperatura que va alcanzando al momento de termoformar la lamina para obtener el socket, y finalmente se diseño e imprimió una caja para la LCD y el Arduino de 16x6x4.5 cm, la cual se coloco en la parte delantera para que se pueda ir leyendo la temperatura de la maquina.
Maquina de vacío con la LCD
Simulación de la Maquina de Vacío con la LCD
Esquemático sistema electrónico
Para la programación del sensor, el modulo y la LCD se implemento lo siguiente:
- include <Wire.h>
- include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
- include <SPI.h>
- define MAX6675_SO 2
- define MAX6675_CS 3
- define MAX6675_SCK 4
//Definimos los puertos para el MAX6675 al arduino en las entradas digitales para la conversión
void setup() // Iniciamos el LCD
{
lcd.init(); // Iniciamos la pantalla con la función
lcd.backlight(); // Enciende la luz de fondo
lcd.setCursor(2,0); // Posicionar en el conjunto de coordenas que se quieren mostrar el mensaje setCursor(x,y) X son columnas y Y filas
lcd.print("Bienvenido"); //Imprime el mensaje de Bienvenido
delay(1500); // Retardo de 1500 milisegundos
lcd.clear(); //Limpia pantalla
}
void loop() // Establecemos la orientación de la pantalla
{
float temperatura = leer_termopar(); //Tipo de dato, lectura de la termocupla
lcd.setCursor(1, 0); // Posicionar en el conjunto de coordenas que se quieren mostrar el mensaje setCursor(x,y) X son columnas y Y filas
lcd.print("Termopar tipo K"); //Imprime el mensaje Termopar tipo K
lcd.setCursor(5, 1); // Posicionar en el conjunto de coordenas que se quieren mostrar el mensaje setCursor(x,y) X son columnas y Y filas
lcd.print(temperatura, 2); // Imprime el dato de la lectura de la termocupla y lo posiciona en la LCD
delay(300); // Retardo de 300 milisegundos
}
double leer_termopar()
{
uint16_t v; // almacena un numero de 2 bytes (16 bit), con un rango de entre 0 y 32
pinMode(MAX6675_CS, OUTPUT); // Se declara el pin CS del modulo como salida al pin 3 del arduino
pinMode(MAX6675_SO, INPUT); // Se declara el pin SO del modulo como entrada al pin 2 del arduino
pinMode(MAX6675_SCK, OUTPUT); // Se declara el pin SCK del modulo como salida al pin 4 del arduino
digitalWrite(MAX6675_CS, LOW); // Escribe los valores logicos digitales en un pin de salida (CS) osea al 3 del arduino
delay(1); // Retardo de 1 milisegundos
// Leer en 16 bits,
// 15 = 0 siempre
// 14..2 = 0.25 grados conteos MSB Primero
// 2 = 1 si el termopar está en circuito abierto
// 1..0 = estado poco interesante
v = shiftIn(MAX6675_SO, MAX6675_SCK, MSBFIRST); //leer un bit a la vez desde el bit menos significante, para el bit ubicado izquierda
v <<= 8;
v |= shiftIn(MAX6675_SO, MAX6675_SCK, MSBFIRST);
digitalWrite(MAX6675_CS, HIGH); // Escribe los valores logicos digitales en un pin de salida (CS) osea al 3 del arduino
if (v & 0x4)
{
// Bit 2 indica si el termopar está desconectado
return NAN;
}
// Los tres bits inferiores (0,1,2) son bits de estado descartados
v >>= 3;
// Los bits restantes son el número de recuentos de 0,25 grados (C)
return v * 0.25;
}
Para no desperdiciar tanto material al momento de termoformar la lamina, se diseño dos laminas de MDF de 3mm de espesor manteniendo la medida externa del soporte, y con una medida interna de 21x21cm para ajustarlas al material del socket manteniendo el diseño de los soportes que ya tenia la maquina para que se puedan agarrar; estas laminas fueron ajustadas también teniendo en cuenta las varillas para la estabilidad del soporte de la lamina. Al momento de hacer el termoformado con esta lamina se esta gastando un tiempo entre 8 a 10 minutos, alcanzando una temperatura de 510°C a 520°C.
Laminas de MDF para reducir el material del socket
Simulación de las laminas de MDF para reducir el material del Socket
Ejemplo de Socket con la maquina de vacío
Construcción y Pruebas
Semana 13 al 16 de Abril
| Martes 13
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se Hacen pruebas con las laminas y se imprime un soporte para los moldes de yeso |
9 Horas |
27 TS
|
| Miércoles 14
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se hacen pruebas finales con la maquina de vacio |
9 Horas |
27 TS
|
Semana 6 al 9 de Abril
| Martes 6
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se cambia el sensor de temperatura y se hacen pruebas |
9 Horas |
27 TS
|
| Miércoles 7
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se hacen pruebas con diferentes materiales de laminas con diferentes calibres, se cotiza la resina epoxi para poder incorporarla en los sockets |
8 Horas |
24 TS
|
| Viernes 9
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se hacen pruebas con diferentes materiales de laminas con diferentes calibres, Se cotiza macilla epoxi para el socket y cera líquida o sellador para aplicar en el socket, y se diseño una pieza para elevar el muñon al momento de hacer el termoformado |
5 Horas |
15 TS
|
Semana 30 al 31 de Marzo
| Martes 30
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Últimos ajustes de la parte eléctrica y del sistema de soporte, se hicieron pruebas con la lamina de poliestireno de 20X20, se documenta en la wiki los ajustes que se han realizado en la maquina de vacío y se hacen pruebas con resina epoxi para poder incorporarla en el socket |
8 Horas |
24 TS
|
| Miércoles 31
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se coloco fomi en la cama y se hicieron pruebas con diferentes moldes |
8 Horas |
24 TS
|
Semana 23 al 26 de Marzo
| Martes 23
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se volvieron a diseñar los soportes para el sistema para bajar la lamina, se imprimieron y se colocaron en la maquina de vacío |
8 Horas |
24 TS
|
| Miércoles 24
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se acomodo la parte electrónica en la maquina de vacío, y se realizaron nuevas cotizaciones para probar con polipropileno de 3mm para el socket |
8 Horas |
24 TS
|
| Viernes 26
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se hicieron pruebas con la lamina de poliestireno |
4 Horas |
12 TS
|
Semana 16 al 19 de Marzo
| Martes 16
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se imprimieron y se ajustaron las piezas para el soporte de la LCD y el Arduino y se colocaron en la maquina de vacío, |
4 Horas |
12 TS
|
| Miércoles 17
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se hicieron ajustes en la maquina en la parilla y la termocupla, se hicieron pruebas de temperatura |
8 Horas |
24 TS
|
| Viernes 19
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se hicieron pruebas con la máquina, y ajustes en los soportes para generar una mejor aderencia del material a la cama |
4 Horas |
12 TS
|
2021
Semana 09 al 12 de Marzo
| Martes 9
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se ajustaron las laminas para bajar el material al socket y se hicieron se pruebas, posteriormente se corto la lamina de poliestireno para realizar pruebas, se probo el sensor de temperatura con la maquina de vacío |
8 Horas |
24 TS
|
| Miércoles 10
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se hicieron pruebas con la maquina de vacío, se colocaron la termocupla tipo K y el termostato de la perilla en el horno para determinar el valor de temperatura que esta alcanzando la maquina, se diseñaron e imprimieron las piezas para poner el Arduino y la LCD |
8 Horas |
24 TS
|
| Viernes 12
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se hicieron pruebas con la maquina de vacío para los sockets |
4 Horas |
12 TS
|
Semana 02 al 05 de Marzo
| Martes 02
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se ajustaron los soportes para bajar el material al socket y se hicieron se pruebas, posteriormente se realizaron cotizaciones de diferentes materiales de laminas para implementar en el socket y el sensor para el control de temperatura y su visualización en una LCD |
8 Horas |
24 TS
|
| Miercoles 03
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se realizaron cotizaciones de diferentes materiales de laminas para implementar en el socket y la selección de esta, y el sensor para el control de temperatura y su visualización en una LCD |
8 Horas |
24 TS
|
| Viernes 05
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se monto el circuito para la lectura de la temperatura de la maquina de vacio y la programación |
4 Horas |
12 TS
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Semana 23 al 26 de Febrero
| Martes 23
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se diseñan los soportes para bajar el material al socket, posteriormente se imprimieron y se realizaron ajustes al diseño, se cortaron las varillas y se hicieron pruebas |
8 Horas |
24 TS
|
| Miercoles 24
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se diseña un soporte de la lamina para reducir el material que se emplea al realizar el socket, posteriormente se encajaron los soportes con las varillas y los tornillos a la maquina de vacio |
8 Horas |
24 TS
|
| Viernes 26
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se corto a laser el soporte de la lamina para reducir el material que se emplea al realizar el socket, posteriormente se encajaron los soportes con las varillas y los tornillos a la maquina de vacio |
4 Horas |
12 TS
|
Semana 16 al 19 de Febrero
| Martes 16
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Introducción al proyecto |
4 Horas |
12 TS
|
| Miercoles 17
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jully Homez |
Se genera la inducción y se procede a revisar el documento, se revisan diferentes varillas y soportes para bajar el material al socket |
8 Horas |
24 TS
|
Semana 17 al 18 de noviembre
| Martes 17
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Melissa Villanueva |
Documentación y realización de manual |
5 Horas |
15 TS
|
Semana 9 al 13 de noviembre
| Viernes 13
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Melissa Villanueva |
Pruebas con ingenieros para el vacío con blower y adquisición de este |
5 Horas |
15 TS
|
| Jueves 12
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Melissa Villanueva |
Cambios de manija del marco para sostener la lamina de polipropileno y corte de las laminas |
4 Horas |
12 TS
|
| Miércoles 11
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Melissa Villanueva |
Pruebas con hasta 8 cm de distancia entre el horno y la lamina |
5 Horas |
15 TS
|
| Martes 10
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Melissa Villanueva |
Pruebas del material con una distancia de 4 cm entre el horno y la lamina |
5 Horas |
15 TS
|
| Lunes 9
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Melissa Villanueva |
Construcción de caja para variar la distancia entre la lamina y el horno |
6 Horas |
18 TS
|
Semana 3 al 6 de noviembre
| Viernes 6
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Melissa Villanueva |
Compra de manguera para prueba con el blower de vacío, conexiones de la resistencia y termostato en la maquina |
5 Horas |
15 TS
|
| Jueves 5
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Melissa Villanueva |
Recoger maquina y empezar encaje con la resistencia y sus conexiones |
4 Horas |
12 TS
|
| Miercoles 4
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Melissa Villanueva |
Cortes de lamina de polipropileno para el marco, visita en construcción y ayuda |
5 Horas |
15 TS
|
| Martes 3
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Melissa Villanueva |
Compra de lamina de polipropileno, seguimiento de construcción de maquina y recoger la resistencia |
5 Horas |
15 TS
|
Semana 26 al 30 de octubre
| Viernes 30
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Melissa Villanueva |
Compra de resistencia y termostato e investigación de conexiones del termostato |
5 Horas |
15 TS
|
| Jueves 29
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Melissa Villanueva |
Cotización de laminas de polipropileno y polietileno |
4 Horas |
12 TS
|
| Miercoles 28
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Melissa Villanueva |
Visita a la distribuidora de bombas y cotización de laminas para termoformado |
5 Horas |
15 TS
|
| Martes 27
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Melissa Villanueva |
Cotización de bombas de vacío |
5 Horas |
15 TS
|
| Lunes 26
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Melissa Villanueva |
Cotización de bombas de vacío y cotización de construcción de partes de la infraestructura |
6 Horas |
18 TS
|
