ELABORACIÓN DE TOOLING PARA DIFERENTES PROCESOS UTILIZANDO IMPRESIÓN 3D

Abstract

Este trabajo tiene como objetivo el diseño y fabricación de tooling para diferentes procesos utilizando impresión 3D por FDM, tomando como referencia la elaboración de un fantoma aórtico con una coartación en su interior, con el fin de estudiar mediante MRI el flujo sanguíneo que estas patologías modifican. Para realizar este fantoma, es necesario entender cuales son los métodos y materiales disponibles que permitan acercarnos a las propiedades mecánicas y dimensionales requeridas. A partir de estas características, se diseña un molde con diferentes piezas, dentro de las cuales se pueden destacar la carcasa del molde la cual genera la geometría externa del fantoma, y los núcleos separables que generan la geometría de la coartación. Posteriormente se imprimen estos componentes, los cuales se someten a un pulido mecánico con papel de lija de SiC (o herramientas multipropósito) y a un pulido químico con vapor de acetona en caliente. De esta forma se mejora la calidad superficial de las impresiones 3D para asegurar el correcto ensamble de las piezas. Tras esto, se realiza la colada de caucho de silicona, esperando el tiempo de curado para la solidificación de la mezcla, resultando un fantoma con la geometría deseada, pero con una serie de irregularidades que no permiten de que el fantoma sea funcional. Por estos motivos, se realiza un rediseño de los componentes del molde considerando los problemas y defectos del proceso. Por lo que se imprimirán nuevas piezas, además de probar el método de desgasificación en cámara de vacío y también el uso de una mesa vibratoria para reducir la cantidad de burbujas. Obteniendo mejoras significativas en comparación a las pruebas iniciales, logrando el objetivo principal de este trabajo, ya que es posible elaborar tooling empleando el moldeo por colada de caucho de silicona en un molde impreso en 3D.

This work aims at the design and manufacture of tooling for different processes using 3D printing by FDM, taking as a reference the elaboration of an aortic phantom with a coarctation, in order to study by MRI the blood flow that these pathologies modify. To perform this phantom, it is necessary to understand what methods and materials are available that allow us to approach the mechanical and dimensional properties required. From these characteristics, a mold is designed with different pieces, within which the mold housing generates the external geometry of the phantom, and the separable cores that generate the geometry of the coarctation. These components are then printed, physically polished by SiC sanding paper (or multipurpose tool), and chemically with hot acetone vapor. In this way, the surface quality of the 3D prints is improved to ensure the correct assembly of the pieces. After this, the silicone rubber casting is carried out, waiting for the curing time for the solidification of the mixture, resulting in a phantom with the desired geometry, but with a series of irregularities that do not allow the phantom to be functional. For these reasons, a redesign of the mold components is followed through considering the problems and defects of the process. So new parts will be printed, in addition to testing the method of degassing in a vacuum chamber and the use of a vibrating table to reduce the number of bubbles. Obtaining significant improvements compared to the initial tests, achieving the main objective of this work, since it is possible to elaborate tooling using silicone rubber casting in a 3D printed mold.