INTERFAZ HUMANA

El prototipo diseñado requiere un mínimo de influencia humana para su funcionamiento. Uno de los requerimientos era que su alimentación fuera completamente autónoma, es por ello que lo único que debe hacer el operador es llenar el embudo (con bolas de cera prefabricadas). 

Una vez el reservorio esté lleno, las municiones caerán pro gravedad en la manguera que las lleva hasta la boca del fundidor. El movimiento del cabezal es netamente dirigido por computadora.

MANTENIMIENTO

El prototipo requiere de muy poco mantenimiento también. Se debe fijar como norma de seguridad para su correcto funcionamiento que el diámetro de las bolas de cera sea menor al diámetro de la manguera, para que éstas puedan llegar sin problema a la boca del fundidor. Del resto, sólo se recomienda cambiar la manguera en algunas ocasiones para evitar el cúmulo de residuos. 

FMEA

ESTIMACION COSTOS

ITEM	PRECIO
Pistola de Silicón (resistencia y boquilla)	3.000.BsF
Cartón (Carcasa)	45.BsF
Lámina de Plástico (recubirmiento interno)	125.BsF
Manguera 3/8"	250.BsF
Pegamento	100.BsF
Alambre de Floristería	100.BsF
Otros	200.BsF
Total Materiales	3820.BsF
MANO DE OBRA	PRECIO
150BsF x hora x 10 horas	1500.BsF
Total	5320.BsF

Pruesta de Diseno

   

   En líneas generales, nuestra propuesta de diseño consiste en un sistema alimentado con pequeñas pelotas de cera provenientes de un embudo, este canal alimenta un fundidor (tuvo metálico) que es accionado con una resistencia eléctrica. Una vez fundida la cera fluye hacia la boquilla de salida que gracias a su pequeña área asegura el espesor deseado.

Sistema de Alimentación (1)

    El diseño propuesto utiliza un sistema de alimentación inspirado en las pistolas de paintball con pelotas de cera, de este modo aseguramos un flujo estable y constante a través del tubo proveniente del reservorio y prevenimos posibles atascos.

Fundidor (2)

    Utilizando una resistencia similar a la que utiliza una pistola de silicón, se calienta un tuvo de acero que permite la fundición completa de la cera desde el final del canal de alimentación hasta el comienzo de la boquilla de dispensado. El fundidor está conectado con el canal de alimentación a través de una sección intermedia de hule que aísla el calor del fundidor y evita que el canal de alimentación se derrita.

Boquilla de Dispensado (3)

     Es una boquilla metálica que recibe cera líquida del fundidor y la dispensa al espesor deseado gracias a su reducción significativa de área y el pequeño agujero de salida. Adicionalmente la boquilla se encuentra recubierta de hule para prevenir que el calor de la cera caliente traspase hacia la carcasa.

Carcasa (4)

    Representa la estructura que contiene todo el dispositivo, para nuestro prototipo esta hecha de cartón piedra reforzado en el interior con plástico para asegurar que mantiene su integridad inclusive a las altas temperaturas de trabajo. Esta creado para tener un perfil hexagonal que simula el de los creyones familiarizando así el look and feel del producto. En la cara externa de la carcasa se encuentra el interruptor de encendido y el led que comunica que el dispositivo se encuentra trabajando.

Características Adicionales

   El dispositivo esta creado para encajar directamente en el espacio abierto del banco de pruebas, sin embargo su diseño ergonómico también permite que el usuario lo retire del banco de la impresora y pueda realizar trazos y figuras con él, brindando de esta forma la capacidad de crear figuras 3D de manera libre.

    De igual forma el mantenimiento es sumamente sencillo puesto que de atascarse cera en el canal de alimentación con sustituir la sección del tubo que lo alimenta será suficiente. Así mismo, cualquier obstrucción en la boquilla de dispensado puede ser solucionado con un palillo que libere la salida de cera del equipo.

Contrucción del Prototipo

Pruebas Iniciales

\

Triz

Evaluación de Ideas

Evaluación de Ideas

Filtro 1

Tabla de propuestas

Selección de Ideas 

ANALISIS FUNCIONAL

CAJA NEGRA

ARBOL DE FUNCIONES

BUSQUEDA DE INFORMACION

ANALOGIAS

-        PISTOLA DE PAINTBALL

El funcionamiento del cargador de gravedad de una pistola de paintball consiste en un contenedor, usualmente con forma de riñón, que tiene un tubo en la parte inferior que lo conecta con el feed de la marcadora. Las bolas caen por gravedad. De esta manera se garantiza la alimentación constante del marcador, sin necesidad de la intervención humana.

-        PISTOLA DE SILICON

La pistola utiliza resistencia calentadora de labor continua para derretir el pegamento plástico, que puede ser empujada a través de la pistola por un gatillo o directamente por el usuario. El pegamento que se exprime de la boquilla térmica es al inicio, lo suficientemente caliente como para quemar y ampollar la piel. El pegamento es viscoso cuando está caliente, y se endurece en cualquier lugar desde segundos a un minuto.

PATENTES

Glue gun construction
US 3744921 A

ABSTRACT

An electrically heated glue gun having an elongated tubular melt chamber for receiving a solid adhesive rod near one end thereof and having a convergently tapering portion at is other end, a nozzle coupled on the other end of the melt chamber having a bore defining a discharge orifice and a valve seat, a heating element for heating the adhesive in the melt chamber to a molten state, a plunger movable axially through the melt chamber for pressing the adhesive forwardly, a valve in the nozzle bore for normally closing against the valve seat and having a pin extending through the discharge orifice to be engaged by the work for opening the valve, and a spring mechanism to be releasibly coupled with the plunger to urge the plunger forwardly.

Jul 10, 1973

Paintball marker with intergrated hopper
US 7426927 B1

ABSTRACT

An integrated paintball marker having an integrated hopper in the marker body. The integrated hopper is connected by a sliding mechanism and provides for a center of gravity closer to the user's hand as well as reduced extremities for targeting by other players or for catching on foreign objects. The hopper is removable from the body using a connector and lock system that is separate from the exit port and which allows positioning on the marker while blocking the exit port from the hopper compartment.

Sep 23, 2008

Fluid-dispensing head for a 3d printer
US 20140242208 A1

ABSTRACT

A head assembly for an extrusion-based 3D printer includes: a fluid-dispensinghead having a manifold and at least two fluid-dispensing nozzles, of different sizes, which are mounted in communication with a melt chamber in a manifold. Outlets of each nozzle are closed by respective valve members. A rocker serves both to pivot the nozzles to their lowermost nozzle-operating position and to actuate the valve members, for ready switching between the valves, such that the smaller nozzle can be used for high resolution work, and the larger nozzle can be used for bulk infill.

Aug 28, 2014

Imaging module for hot melt wax ink jet printer
US 20100208017 A1

ABSTRACT

An imaging module includes an ink jet print head for printing human-readable or coded (e.g., bar code) information directly onto various porous and non-porous materials (e.g., a corrugated cardboard container), and a pair of reservoirs that hold the melted ink ultimately used in the printing process. The module also includes an ink feed hopper into which one or more solid sticks of hot melt waxink are fed and an associated heater to melt the ink sticks in limited volume, together with associated vents, control pumps and valves, all integrated together within the imaging module to deliver the melted ink to the print head for printing on a container or other items.

Aug 19, 2010

PRODUCTOS EXISTENTES

Fundidores de cera:

Boligrafos 3D:

Impresoras 3D:

GENERACION DE IDEAS

BRAINSTORMING

• -   Molinillo de carne con resistencias que calienten la cera.
• -   Pistola de silicón que se alimente con barras de cera
• -  Cera derretida que pase por tuberías de cobre con resistencias de planchas para mantener la cera en estado líquido hasta la salida por el cabezal.
• - Circuitos N555 donde con timers controláramos la salida de chorros de cera que pasarían por fundidores en tuberías.
• -   Alimentador de pistola de paintball aplicado al fundidor de una pistola de silicón, con manguera interconectándolos. 

  BRAINWRITING

  BIOMIMETICA

HEAT CREATES PRECISE SHAPES: BEES

"Geometrical investigations of honeycombs and speculations on how honeybees measure and construct the hexagons and rhombi of their cells are centuries old. Here we show that honeybees neither have to measure nor construct the highly regular structures of a honeycomb, and that the observed pattern of combs can be parsimoniously explained by wax flowing in liquid equilibrium. The structure of the combs of honeybees results from wax as a thermoplastic building medium, which softens and hardens as a result of increasing and decreasing temperatures. It flows among an array of transient, close-packed cylinders which are actually the self-heated honeybees themselves. The three apparent rhomboids forming the base of each cell do not exist but arise as optical artefacts from looking through semi-transparent combs." (Pirk et al. 2004:350)

WAX ESTERS ALLOW FOR CHANGES IN BUOYANCY: CALANOIDES ACUTUS ZOOPLANKTOM

The tiny Antarctic marine crustacean Calanoides acutus hibernates overwinter by descending to great depths. Once it reaches depths below 400 meters (one quarter mile), the cold temperatures cause a large pocket of waxy liquid within its body to transform to a dense solid, causing the organism to sink. As a buoyant substance, the waxy liquid is made up of saturated fatty acids, which are long chains of carbon atoms attached to each other by single bonds. To prepare for its descent and hibernation, the crustacean changes the waxy substance from saturated to unsaturated; that is, many of the single bonds connecting the carbon atoms to each other are converted to double bonds. This change allows the waxy compounds to fit together in a more tightly packed configuration. The increased density causes the crustacean to sink in the water column until it reaches a depth at which it is neutrally buoyant again. It can remain at the depth without additional energy input until it begins to consume the lipid when spring arrives.

Especificaciones Técnicas

Especificaciones

Funcionales

·         Suministrar cera de forma continua, constante y controlada.

·         Proveer un filamento con diámetro menor a 2 mm.

·         Instalable en una base de 200mmx180mm.

·         Altura del cabezal que permita movimiento vertical

·         Peso máximo 3.5 Kg.

·         Autonomía para 8x10^6 mm^3

Condiciones de Ambiente y Entorno

·         El dispositivo debe ser utilizado en ambientes cerrados tipo oficina con rangos de temperatura y humedad estándar.

·         Debe ser fácil de limpiar del polvo y suciedades.

·         Debe ser sencillo de transportar por una persona

·         Su almacenaje no debe requerir ningún tipo de cuidado adicional

Usuario

·        El Usuario esperado son personas que operen desde el sistema de control la impresora 3D, el sistema estará accionado y regulado por un sistema de control de computadora.

·         El usuario se relacionará con el sistema a través de una interfaz de usuario en un programa que le permitirá definir el proceso.

Interfaces

·         Recibe señales de otros equipos para su activación

·         Se mueve gracias a la acción de la base

Vida de Servicio

·         Su vida de servicio debe ser mínimo de 2 años.

·         Disponible para trabajar 4 horas por día, 5 días a la semana.

Mantenimiento

·        El dispositivo debe tener la capacidad de operar un mínimo de 8x10^6 mm^3 sin requerir ningún tipo de mantenimiento.

Costo del Producto

·         Costos competitivos con respecto a productos similares en el mercado.

Transporte

·         Costo de transporte no limitativo.

Tiraje

·         Fabricación de un prototipo inicial con miras a desarrollar el producto en serie.

Medios de Fabricación y Procesos

·         Materia prima disponible en el mercado nacional.

·         Subcontratación

Competencia

·         Inexistente en el mercado nacional, sin embargo debe rendir al mismo nivel que los competidores internacionales.

Venta uso y retirada

·         Impacto sobre el medio ambiente reducido, material de trabajo reciclable.

·         Uso limitado de materiales contaminantes o peligrosos.

ESTABLECIMIENTO DE LA NECESIDAD

Como parte del proyecto de maquina universal de CNC  se quiere desarrollar un tipo de cabezal para impresión 3D. El uso que se quiere dar a ese cabezal es la generación de sólidos en cera, para poder usar luego estos solidos como corazones en la generación de moldes de arena o de materiales compuestos (fibras y resina). Se desea el uso de cera de velas comerciales, como la parafina. La forma como se suministre la cera sera parte de su solucion propuesta, siendo el unico requisito lo relacionado a la autonomia de operación.

El proceso de deposición de cera consiste en el suministro de un filamento de cera de un diámetro menor a los 2 mm (a menor diámetro mejor es la resolución del equipo), de forma controlada (control del caudal de cera suministrado, o velocidad a diámetro constante), uniforme (que se mantenga el mismo diámetro) y continua (sin interrupciones) durante el tiempo que se mantenga activa una señal de disparo. La señal podría consistir en un pulso de inicio y uno de final o de una señal mantenida en el tiempo.

El dispositivo debe ser montado en el porta herramienta de la máquina, que tiene un área en planta de 200mm x 180mm. La altura del cabezal debe permitir el movimiento vertical del portaherramienta. El peso máximo del dispositivo suspendido por el porta herramienta no deberá exceder los 3.5 kg.

El dispositivo debe tener una autonomía (sin parar la operación para recargar) para proveer un volumen de cera equivalente a 8 x 106  mm3 .

Se debe realizar la propuesta conceptual del diseño y la construcción de un prototipo que demuestre la factibilidad de la solución propuesta. Para la presentación de los prototipos se empleara un banco de pruebas suministrado por el profesor, consistente de un porta herramienta de las dimensiones pedidas, que tendrá deslizamiento sobre una guía lineal motorizada de velocidad controlable.

ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO

Funcionales

·        Peso Máximo: 150 Kg (2 personas basado en una curiara con capacidad para dos personas, 2 tripulantes y el prototipo).

·        Dimensiones Máximas: Ancho 1m, Alto 1 m, Largo 1 m

·        Potencia Consumida: 70w durante 10 min

·        Potencia Entregada: 600w durante 15 min

·        Régimen de Trabajo: N/A

·        Autonomía de Operación: Mínima intervención humana, solo encendido apago y potencia.

·        Tolerancias: No menor a 600 w durante 15 min a la salida, tamaño y peso ajustable a la capacidad de la curiara.

·        Tipo de Alimentación: Energía Mecánica generada por potencia humana.

Condiciones de ambiente y entorno

·        Fabricación: Proceso no especificado dependerá del diseño, no limitantes.

·        Almacenaje: Mínimos requerimientos

·        Transporte: Debe adaptarse a las dimensiones de la curiara.

·        Embalaje: A prueba de agua, en caso de ser necesario en partes para adaptarse a la curiara, recomendable incluir mecanismo de flotación.

·        En operación nominal: N/A.

·        Temperatura: N/A

·        Espacio Físico: Rural

·        Tipo de trabajo: Requerirá un adiestramiento adicional a los indígenas que servirán de usuarios.

·        Higiene: Escasa, limpiado común y sencillo.

·        Usuarios: Comunidades indígenas con bajo nivel educativo.

·        Interfaces Hombre-Máquina: Consideraciones de ergonomía, asiento cómodo para el usuario.

·        Interfaces con otros equipos: Eje rotatorio

·        Instalación: Equipo especializado.

·        Vida de Producto: Min. 2 años

·        Intensidad: Alta intensidad en cortos periodos de tiempo.

·        Mantenimiento: Nulo.

·        Costo: Dependerá del origen de los recursos.

·        Transporte: Costo del lugar de fabricación hasta la embarcación.

·        Estimado de Unidades a producir: depende de la demanda.

·        Fabricación: Subcontratada.

·        Plazos de Entrega: Diseño, Fabricación (Crítico), Traslado e Instalación.

·        Documentación: Manual de usuario, Listado de fallos más comunes y garantía.

·        Impacto Sobre el Medio Ambiente: Nulo.

·        Porcentaje de piezas reciclables: Dependerá del diseño.

·        Materiales Peligrosos: Nulos.