UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES PROYECTO FIN DE CARRERA ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D Carolina Bustos Nuevo Ingeniería Industrial Especialidad Materiales Tutor: Benito del Río López Septiembre 2016
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ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS …oa.upm.es/43977/1/PFC_CAROLINA_BUSTOS_NUEVO.pdfLas impresoras 3D, para la fabricación del modelo perdido para el proceso de fundición.
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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES
PROYECTO FIN DE CARRERA
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL
ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS
EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
Carolina Bustos Nuevo
Ingeniería Industrial
Especialidad Materiales
Tutor: Benito del Río López
Septiembre 2016
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AGRADECIMIENTOS
Quiero agradecer principalmente a mi familia el apoyo que he tenido en todos estos años de
carrera, en especial a mis padres, sin ellos no hubiera sido posible que yo hubiera llegado
hasta aquí. Sus ánimos y energías siempre han sido el motor para que continuara y no perdiera
la ilusión y la confianza. “La mejor herencia que te vamos a dejar son unos estudios” y,
“Valiente y al toro” son parte de mi vida académica. A mis hermanos, que les quiero con
locura, por su paciencia y sus ánimos.
A mi tutor Benito del Río, por la ayuda que me ha prestado en los años de carrera y en
particular en el proyecto fin de carrera. Por su facilidad para trabajar en equipo y la confianza
que ha depositado en mí para ciertas decisiones que se plantearon durante el proyecto.
Además de los conocimientos que me ha ido transmitiendo a lo largo del proyecto. Gracias.
Y a Javier y a Jesús, sin ellos este proyecto no hubiera sido lo mismo. Principalmente por la
sabiduría y la experiencia de tantos años de trabajo, y segundo, porque el trabajo día a día en
la fundición y el apoyo moral han dejado una huella en mí. Os estaré siempre agradecida.
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RESUMEN EJECUTIVO
El objetivo de este proyecto fin de carrera desarrollado en el Departamento de Siderurgia, es la
obtención de piezas únicas para prototipado o de muy pequeña tirada por el proceso de
fundición con modelos perdidos en polímeros fabricados por impresión 3D, un proceso de
fundición consiste, básicamente, en el vertido del metal líquido en un molde con la geometría
de la pieza a fabricar en su interior y su posterior solidificación y enfriamiento. Para lograr
dicho fin se mantendrá el sistema tradicional de moldeo (moldeo en verde y molde químico).
La variante principal de este proyecto es la sustitución de los moldes creados a partir de
cualquier material con posibilidad de ser mecanizado (metal, maderas, resinas, ceras, etc.) con
el coste de matricería que conlleva y utilizar la tecnología 3D.
En este estudio se procede a la unión de ambas tecnologías, impresión 3D y proceso de
fundición, fabricando un modelo en un polímero mediante una impresora 3D, La fabricación
de los modelos, se realiza por el sistema de deposición de material a partir de una bobina de
filamento de diversos polímeros.
La impresión 3D da la posibilidad de realizar un modelo con una estructura interna no maciza.
A su vez, esta estructura interna, le confiere al modelo diferentes densidades, hecho relevante
en el proyecto ya que un requisito escogido es que se use la menor cantidad de polímero
posible, consiguiendo así una nueva forma de realizar piezas únicas para prototipos o de
pequeña tirada a menor coste y con la mejor calidad posible, ya que al arder el polímero se
generarán gran cantidad de gases que deberán ser evacuados del molde. El material escogido
en un principio para la pieza final es una aleación de aluminio Al-12%Si por su colabilidad y
fácil manejo y temperatura de fusión, pudiéndose emplear otros tipos de materiales en
siguientes proyectos.
El PLA es el material escogido para la impresión 3D después de un análisis con distintos
materiales existentes en el mercado de fácil acceso por parte del usuario de impresoras 3D, con
el objeto de encontrar un polímero adecuado para la realización del modelo.
Dentro de estos análisis realizados a los diferentes polímeros se ha sometido a cada material
seleccionado para la construcción del modelo a una serie de ensayos de caracterización entre
los que se incluyen: ensayos de velocidad de combustión, emisión de gases, generación de
residuos y menor impacto medioambiental.
Así mismo durante el proceso de caracterización del polímero seleccionado, se desarrolla el
estudio de un amplio abanico de modelos con la intención de encontrar el punto límite de
viabilidad para obtener piezas por el proceso de fundición tanto por tamaño como geometría y
la sustitución de la técnica de moldeo por otras como el molde de poliestireno expandido,
sustituyendo el poliestireno por el modelo en polímero.
RESUMEN EJECUTIVO
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ÍNDICE
1. OBJETIVOS…………………………………………………………………….……... 9
2. INTRODUCCIÓN………………………………………………………………..……. 11
2.1. Impresión 3D……………………………………………………………………….. 11
2.2. Tipos de materiales para impresoras 3D…………………………………………... 23
2.3. Técnicas de moldeo……………………………………………………………….. 26
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Figura 3.11: Impresora 3D Prusa i3 Hephestos (Moebyus).
La geometría elegida es una espiral recta de sección cuadrada, con tres codos, en la
que se ha ido variando su tamaño. (Figura 3.6). (Tabla 3.2).
Mediante la impresora en 3D, dando los valores deseados al programa Repetier-
Host, se obtienen las piezas de PLA con las que vamos a obtener el modelo.
Para obtener el modelo, se optó en un primer momento por hacer bloques de piezas
de una determinada sección para posteriormente cortarlas y unirlas mediante una
sierra y un soldador de estaño (Figura 3.12) hasta conseguir la geometría deseada.
Además de los bloques se imprimieron las tapas del modelo (Figura 3.13).
Esta opción se realizó para la obtención de las piezas 1 hasta la 20, inclusive.
Figura 3.12: Sierra y soldador de estaño.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
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Figura 3.13: Bloques obtenidos por impresión 3D, y modelo resultante.
Para optimizar la fabricación de los modelos se tomó la decisión de variar los
bloques de piezas. Dando distintos valores al programa se obtuvieron, en dos
impresiones distintas, la geometría deseada en dos mitades, la parte inferior y la
parte superior (Figura 3.14). Mediante estas dos partes, haciendo simplemente una
unión con la soldadora, se conseguía el modelo sin tener que cortar ni medir las
distancias. Esta opción se realizó para para las piezas 21 hasta 29.
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Figura 3.14: Bloques obtenidos por impresión 3D, y modelo resultante.
Una vez terminados los modelos de PLA, se pesan, se toman los datos, se
comprueban las medidas y se identifican en función del tipo de moldeo en arena que
van a tener. Se calcula el área y volumen de las mismas, que habrá que recalcular
según modifiquemos las secciones del modelo (Tablas 3.1 y 3.2).
Tras la obtención de los modelos, se inicia el proceso de fundición con el moldeo en
arena verde y en arena química, los dos aglomerantes utilizados en este proyecto.
3.3.2. MOLDEO EN VERDE
Para este proceso, se optó por el uso de una caja de moldeo compuesta de dos
mitades, también llamada metalera, (figura 3.15) en la que se incorporaron los
modelos de PLA.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
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Figura 3.15: Caja de moldeo.
El procedimiento es el siguiente:
En la maquina mezcladora o molino (Figura 3.16) se introduce arena de sílice
que puede ser nueva o recuperada, como elemento aglomerante se añade
bentonita (arcilla muy fina), durante el mezclado de los dos materiales se añade
agua hasta conseguir la mezcla con la plasticidad deseada.
Figura 3.16: Mezcladora de arena verde.
Si la arena es recuperada, la adición de bentonita es menor, ya que gran parte de
la empleada en las coladas anteriores se recupera también (Figura 3.17).
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Figura 3.17: Mezcla arena verde preparada para el moldeo.
Para el proceso de moldeo se sitúa en una de las mitades de la caja metalera los
modelos, el primer vertido de arena con el molde se realiza cribando la arena por
un tamiz de grano fino con el fin de obtener un contacto lo más fino posible y
obtener así una pieza con mejor superficie de acabado, una vez cubierto el
modelo se rellena con la misma arena sin tamizar, durante todo el proceso se va
compactando la arena con elementos manuales o mecánicos (pisón neumático)
dándole la dureza necesaria para contener el caldo en el momento de la colada.
Realizado este proceso se voltea la mitad de caja dejándose a la vista los
modelos en su posición definitiva (Figura 3.18), se sitúa la otra mitad de caja
con sus respectivas guías para evitar que esta se desplace, sobre los moldes se
posicionan los bebederos y mazarotas (estos pueden ser de cualquier material,
optándose por unos de PVC en esta ocasión). (Figura 3.18).
Figura 3.18: molde inferior y bebederos.
Como nota, todos los bebederos son removibles, los canales de alimentación no
pueden estar obstruidos por ningún elemento. No se imprimen las
alimentaciones, que son sustituidas por bebederos extraíbles para no aumentar el
volumen de plástico a eliminar en el momento de colada, el cual por pruebas
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
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realizadas con anterioridad se descartó por el volumen de gases que generaba
impidiendo un llenado de pieza
Para la otra mitad de caja se rellena de arena, se presiona, y de forma
intermitente se van realizando ambas acciones hasta que se llega a la zona
superior de la caja. Tras esto, se extraen los bebederos, haciendo, en el que va a
ser el sistema de alimentación, un abocardamiento para facilitar la caída del
caldo con el objeto de disminuir las posibles turbulencias ocasionadas en el
proceso de colada. (Figura 3.19)
Figura 3.19: moldeo en arena verde.
En el caso de los modelos con aberturas de entrada y salida, para asegurar que no
ha entrado arena, se separan las dos partes de la caja de moldeo, y se sopla a
presión por dichos agujeros. Una vez realizado, se vuelven a unir las dos mitades
de la caja teniendo el moldeo preparado para la colada. Para indicar cuál es el
agujero que corresponde al sistema de alimentación se echan polvos de talco en
la superficie, evitando así posibles confusiones.
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3.3.3. MOLDEO EN ARENA QUÍMICA
Como en el moldeo en arena verde, se utiliza una caja de moldeo compuesta de dos
mitades (figura 3.15).
El procedimiento es el siguiente:
Se inicia con la mezcla de la arena, el catalizador y la resina en el molino
mezclador (figura 3.20). Los porcentajes del catalizador variarán dependiendo de
la temperatura de la sala, y siempre según las recomendaciones del fabricante.
Figura 3.20: máquina mezcladora para moldeo en arena química.
Como en el caso del moldeo en arena verde, el proceso se inicia colocando los
modelos en la caja inferior boca abajo. Se echa la arena, y se espera a que se
produzca la reacción, endureciendo la mezcla. Posteriormente se gira, quedando
los modelos en la zona superior de la caja inferior. En este caso no es necesario
aplicar una gran presión sobre la arena para que se compacte (como ocurre con
el moldeo en arena verde), ya que la reacción es sí misma lo produce. Cuando la
arena ha quedado endurecida por la reacción, cambia de color, siendo el
indicador de que el molde está listo para proceder a su manejo.
Figura 3.21: moldeo en arena química.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
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A continuación se coloca el molde superior, que se une al molde inferior por los
extremos con dos barras. Se colocan los bebederos removibles, de igual forma
que para el moldeo en arena verde, donde estarán situados los sistemas de
alimentación y salida de gases. Se vuelve a echar le arena química hasta llegar a
la zona superior de la caja (Figura 3.21). De nuevo se espera a que se produzca
la reacción y endurezca la arena para poder retirar los bebederos. Se realiza el
abocardamiento para facilitar la caída del caldo.
Figura 3.22: moldeo en arena química, preparada para la colada.
En el caso de los modelos con aberturas de entrada y salida, para asegurar que no
ha entrado arena, se separan las dos partes de la caja de moldeo, y se sopla
mediante aire a presión, eliminando la arena que pudiera haber quedado dentro
del modelo. Una vez realizado, se vuelven a unir las dos mitades de la caja
teniendo el moldeo preparado para la colada (Figura 3.22). Como sugerencia, se
pueden echar polvos de talco para indicar cuál es el agujero que corresponde al
sistema de alimentación.
CONDUCTO DEL
SISTEMA DE
ALIMENTACIÓN
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3.3.4. COLADA TRADICIONAL
Tras esta primera parte, comienza la preparación para la colada. Se realiza la carga
del material a fundir en el horno de inducción habilitado para este proyecto en el
laboratorio de fundición, el material seleccionado son lingotes de la aleación de
aluminio Al-12%Si (Figura 3.23)
Figura 3.23: Horno de inducción con los lingotes de la aleación Al-12%Si.
Una vez comprobado que la temperatura del caldo en el horno de inducción es la
correcta mediante un termómetro y nos encontramos en la temperatura adecuada de
punto de colada (Figura 3.24), se vierte dicho caldo a una cuchara, que previamente
ha sido calentada con el fin de que el paso del caldo, del horno al molde, no pierda
temperatura y se obtenga una colada correcta (Figura 3.25). A continuación se
procede al volcado del caldo desde la cuchara al molde. Se espera a que el aluminio
fundido solidifique y se desmolda. (Figura 3.26)
Figuras 3.24: Termómetro para tomar la temperatura del caldo de la aleación
en el horno de inducción.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
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Figuras 3.25: Calentamiento de la cuchara y vertido del caldo a ésta.
Figura 3.26: Colada tradicional.
El desmoldeo se realiza una vez trascurrido el tiempo de enfriamiento necesario
para el material en cuestión (1-2h). Para la arena verde se realiza golpeando
ligeramente ésta, obteniendo las piezas fundidas de forma fácil. En el caso de la
arena química, al aglomerar por reacción química, es necesario para que el
desmoldeo golpear fuertemente sobre ella, auxiliándose con elementos o diferentes
herramientas para sacar la pieza (Figura 3.27).
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Figura 3.27: Desmoldeo en arena verde y arena química respectivamente.
Se puede observar en un primer momento con las arenas, si el PLA se ha quemado o
aparecen restos de éste rodeando a las piezas fundidas y pegadas a las arenas. Un
ejemplo puede verse en la figura 3.28.
Figura 3.28: Restos de PLA en la arena química.
Una vez obtenidas las piezas, se eliminan los bebederos y se identifican de nuevo.
A las piezas ya identificadas se las hace una primera inspección visual de la forma,
geometría, aspecto superficial, color de la piel, y la eliminación del PLA. Se pesan,
se toman los datos y se calcula el porcentaje de pieza fundida obtenida.
RESTOS DE PLA EN
LA ARENA QUÍMICA
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
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Figura 3.29: Pieza obtenida tras la fundición en arena verde con los bebederos tras la
colada tradicional.
3.3.5. COLADA DE LAVADO
En este tipo de colada, el caldo se va a verter de manera continua hasta que los gases
producidos en el interior durante el proceso, evacúen, de forma que el objetivo de
esta colada es eliminar los gases y obtener la pieza fundida libre de éstos y de
cualquier defecto que pudieran ocasionar al quedarse en el interior durante la
solidificación.
Al igual que en la colada tradicional, los lingotes de la aleación Al-12%Si se
introducen en el horno de inducción hasta llegar a la temperatura de colada. (Figura
3.23)
Cuando en el horno se llega a la temperatura de colada adecuada (se comprueba con
un termómetro) se vierte el caldo a la cuchara, que previamente ha sido calentada
para que en el paso del horno al molde no baje la temperatura, clave para que el
proceso se realice correctamente (Figuras 3.24 y 3.25).
A continuación se vierte el caldo desde la cuchara al molde, y a diferencia de la
colada tradicional, no se termina hasta después de que los gases se hayan evacuado,
eso se comprueba observando las mazarotas durante el proceso, viendo como el
material sale de forma continua sin salir ningún gas o burbuja.
En esta colada, debido al proceso de lavado se necesita más material de dicha
aleación que con la colada tradicional, las pérdidas de material en este proceso no
son preocupantes ya que todo el material sobrante es recogido en un receptáculo
situado en el molde y refundido en otras ocasiones.
Una vez que ha solidificado se desmoldea y se obtienen las piezas con sus
bebederos. (Figura 3.30).
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Figura 3.30: Pieza obtenida tras la fundición en arena química con los bebederos y la
capa de la aleación que se ha solidificado en la parte superior del molde tras la colada
de lavado.
Estos bebederos deben de tener en el conducto de entrada un rechupe y en el de
salida el material de la aleación, se comprueba que así ha sido en todos los casos.
(Figura 3.31)
Figura 3.31: Rechupe a la entrada y material de la aleación a la salida.
Se cortan estos conductos, se pesan las piezas, y se realiza una primera inspección
visual de la piel, acabado superficial, y definición de aristas, diferenciando los
resultados obtenidos entre los dos tipos de moldeo (en arena verde y arena química),
si los hubiera.
RECHUPE EN EL SISTEMA DE
ALIMENTACIÓN
MATERIAL DE LA ALEACIÓN EN
LA MAZAROTA
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
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3.3.6. BEBEDEROS Y MAZAROTAS
Tras el desmoldeo, se eliminan los bebederos y mazarotas, observando en el interior
de éstos, la altura a la que ha llegado el caldo, la forma de éste, debido a los gases
producidos y las posibles bolsas o burbujas originadas, etc. Se pueden apreciar en la
figura 3.32.
Figura 3.32: Aspecto interior de los bebederos tras la colada.
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3.3.7. LIMPIEZA DE LA PIEZA FINAL
Una vez se tiene la pieza fundida, sin bebederos ni mazarotas, se puede hacer una
limpieza mediante la Chorreadora de Arena (Figura 3.33), consiguiendo eliminar la
arena incrustada y los restos del polímero.
Figura 3.33: Chorreadora de arena.
Para dar un brillo a la pieza se pasa ésta por la Grata (Figura 3.34), dándole un
aspecto bueno.
Figura 3.34: Grata.
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3.4. OBTENCIÓN DE DATOS
3.4.1. FACTOR DE LLENADO
Una vez obtenida la pieza, el siguiente paso es conocer el porcentaje de llenado de
la aleación.
Primero se debe saber la masa real de la pieza, para ello, tras haber eliminado los
bebederos y mazarotas, y limpiado la pieza, eliminando los posibles restos
adheridos de arena y polímero, se pesa la pieza resultante en la balanza del
laboratorio de La Unidad Docente de Siderurgia (figura 3.35), se toman los datos,
realizando la operación dos veces por pieza para confirmar el valor exacto de su
peso.
Figura 3.35: Balanza utilizada para la medida de la masa de las piezas obtenidas.
Se debe conocer la densidad del aluminio, que es 2,7 g/cm3.
A continuación se calcula para cada tamaño su volumen, y se halla la masa teórica
para esa sección mediante la fórmula:
𝜌 =𝑚
𝑉 𝑚 = 𝑉. 𝜌
Una vez se tiene estos valores, se divide la masa real de la pieza fundida entre la
masa teórica calculada, obteniendo así el porcentaje de llenado de la pieza final:
% 𝐿𝑙𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜 =𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎· 100
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3.4.2. CALIDAD SUPERFICIAL
Otro factor importante de estudio en este proyecto es la calidad de la piel, para ello,
analizamos todas las superficies de cada pieza y sus aristas.
El Patrón de Superficies (Anexo I) se ha generado tras la obtención de todas las
piezas. Se ha ido observando una a una sus superficies, evaluando como se había
producido la solidificación, es decir, algunas superficies habían solidificado con el
molde (es el proceso correcto), otras al aire (llenado incompleto), ya que el caldo no
había llegado a la parte superior del modelo, también ha habido solidificación con el
polímero PLA, quedando incrustado éste en la pieza final (proceso indeseable).
De esta forma, se han obtenido algunas piezas que no han conseguido llegar a la
sección y/o geometría buscada, teniendo una calidad de la piel en las superficies
laterales y superior mala, con rugosidades en forma de aguas y en la dirección del
caldo durante su solidificación.
También hay piezas en las que el PLA se ha quedado adherido a su superficie,
haciendo que ésta no pueda ser evaluable positivamente.
Por tanto, para construir el patrón de superficies se han tomado como valor 0 y 5,
los extremos, la peor y la mejor superficie, respectivamente. Para los valores
intermedios se han ido comparando todas las superficies hasta conseguir las
superficies que se creyeron adecuadas para esos valores de calidad.
Para el proceso de obtención del Patrón de Aristas (Anexo II), se ha operado de la
misma forma que para el patrón de superficies.
Hay que hacer una diferenciación entre aristas en la zona superior y en la zona
inferior, entre aristas situadas cerca y lejos del bebedero, y las esquinas. Las aristas
inferiores de la pieza, en general, están más definidas que las superiores, en parte
porque el caldo se sitúa en la zona inferior por gravedad y solidifica con el molde,
tomando la forma del modelo. Las aristas superiores se han formado en función de
cómo se ha producido la colada y si el caldo ha solidificado al aire. Las aristas que
se encuentran más cerca del sistema de alimentación también han tenido una mejor
definición, así como las esquinas de la pieza, más precisas aquellas que están
situadas más cerca del bebedero (y con forma de acuerdo según se aleja de la
entrada del material.)
El patrón de aristas se ha elaborado tomando en cuenta todas estas observaciones, y
como en el caso del patrón de superficies, se han considerado como valor 0 y 5 la
peor y mejor arista, respectivamente, y para los demás valores de la escala se han
elegido aquellas aristas con calidades intermedias.
Con los patrones de superficies y aristas elaborados, se puede establecer una ficha
de calidad para cada pieza obtenida en el proceso de colada (Anexo III).
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
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Se han valorado estos grados de calidad de 0 a 5 de la siguiente forma:
GRADOS CALIDAD DE LA PIEL
0 MUY MALA
1 MALA
2 REGULAR
3 ACEPTABLE
4 BUENA
5 MUY BUENA
Tabla 3.3: Escala de valores para evaluar la calidad de la piel.
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4. RESULTADOS
4.1. MEDIDAS EXPERIMENTALES
4.1.1. FACTOR DE LLENADO
Para conocer el factor de llenado de cada pieza, como hemos visto en el apartado
anterior, calculamos primero la masa teórica para cada tamaño de pieza.
Obteniendo estos valores:
𝜌 =𝑚
𝑉 𝑚 = 𝑉. 𝜌
A continuación se calcula el porcentaje de llenado mediante el cociente de la masa
real obtenida tras pesar la pieza tras la colada (después de haber eliminado los
bebederos y mazarotas) y la masa teórica calculada.
% 𝐿𝑙𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜 =𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎 ·100
En las tablas 4.1 y 4.2 quedan reflejados todos los datos obtenidos respecto al
porcentaje de llenado de cada pieza de la colada tradicional:
NU
MER
O D
E P
ASA
DA
S
(1)
NU
MER
O D
E P
IEZA
CO
LAD
A M
0
(2)
CO
LAD
A M
1
(3)
AR
ENA
VER
DE
AR
ENA
QU
ÍMIC
A
15
x15
20
x20
VO
LUM
EN T
EÓR
ICO
(cm
3 )
DEN
SID
AD
ALU
MIN
IO
(g/c
m3 )
MA
SA T
EÓR
ICA
(g)
m=V
.ρ
MA
SA R
EAL
(g)
% L
LEN
AD
O
MA
SA M
OD
ELO
PLA
3 PIEZA 1 60,75 2,7 164,03 49,0 29,87 24,5
PIEZA 2 108,00 2,7 291,60 254,3 87,21 32,3
PIEZA 3 60,75 2,7 164,03 42,3 25,79 24,8
PIEZA 4 108,00 2,7 291,60 92,6 31,76 31,5
PIEZA 5 60,75 2,7 164,03 70,2 42,80 25,0
PIEZA 6 108,00 2,7 291,60 154,3 52,91 33,6
PIEZA 7 60,75 2,7 164,03 94,9 57,86 24,2
PIEZA 8 108,00 2,7 291,60 157,8 54,12 33,3
(1) Número de capas que tiene el modelo de PLA.
(2) Modelo cerrado con una mazarota
(3) Modelo abierto con un bebedero y una mazarota en el extremo opuesto a la entrada de material
Tabla 4.1: Valores obtenidos referidos al porcentaje de llenado para modelos de 3 capas en la
colada tradicional.
RESULTADOS
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NU
MER
O D
E P
ASA
DA
S
(1)
NU
MER
O D
E P
IEZA
CO
LAD
A M
0
(2)
CO
LAD
A M
1
(3)
CO
LAD
A M
3
(4)
AR
ENA
VER
DE
AR
ENA
QU
ÍMIC
A
15
x15
20
x20
25
x25
30
x30
VO
LUM
EN T
EÓR
ICO
(cm
3 )
DEN
SID
AD
ALU
MIN
IO
(g/c
m3 )
MA
SA T
EÓR
ICA
(g)
m=V
.ρ
MA
SA R
EAL
(g)
% L
LEN
AD
O
MA
SA M
OD
ELO
PLA
2 PIEZA 9 60,75 2,7 164,03 88,9 54,20 16,3
PIEZA 10 108,00 2,7 291,60 151,8 52,06 22,2
PIEZA 11 60,75 2,7 164,03 110,4 67,31 15,9
PIEZA 12 108,00 2,7 291,60 158,7 54,42 21,8
PIEZA 13 60,75 2,7 164,03 137,3 83,71 15,9
PIEZA 14 108,00 2,7 291,60 170,4 58,44 22,0
PIEZA 15 60,75 2,7 164,03 94,9 57,86 16,0
PIEZA 16 108,00 2,7 291,60 157,6 54,05 22,3
PIEZA 17 60,75 2,7 164,03 139,9 85,29 15,8
PIEZA 18 108,00 2,7 291,60 208,2 71,40 22,0
PIEZA 19 60,75 2,7 164,03 120,4 73,40 15,6
PIEZA 20 108,00 2,7 291,60 223,8 76,75 21,9
PIEZA 21 168,75 2,7 455,63 393,0 86,26 26,7
PIEZA 22 168,75 2,7 455,63 397,3 87,20 26,0
PIEZA 23 243,00 2,7 656,10 487,1 74,24 30,3
PIEZA 24 243,00 2,7 656,10 597,8 91,11 30,9
(1) Número de capas que tiene el modelo de PLA.
(2) Modelo cerrado con una mazarota
(3) Modelo abierto con un bebedero y una mazarota en el extremo opuesto a la entrada de material
(4) Modelo abierto con un bebedero y tres mazarotas (dos de ellas en dos codos y la otra en el extremo opuesto a la entrada de material)
Tabla 4.2: Valores obtenidos referidos al porcentaje de llenado para modelos de 2 capas en la
colada tradicional.
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 65 de 184
La tabla 4.3 muestra los datos obtenidos respecto al porcentaje de llenado de la
pieza de la colada de lavado:
NU
MER
O D
E P
ASA
DA
S
(1)
NÚ
MER
O D
E P
IEZA
LAV
AD
O T
IPO
M1
(2)
LAV
AD
O T
IPO
M3
(3)
AR
ENA
VER
DE
AR
ENA
QU
ÍMIC
A
15
x15
18
x18
20
x20
VO
LUM
EN T
EÓR
ICO
(cm
3 )
DEN
SID
AD
ALU
MIN
IO
(g/c
m3 )
MA
SA T
EÓR
ICA
(g)
m=V
.ρ
MA
SA R
EAL
(g)
% L
LEN
AD
O
MA
SA M
OD
ELO
PLA
2 PIEZA 25 60,75 2,7 164,03 158,0 96,33 14,0
PIEZA 26 60,75 2,7 164,03 150,7 91,88 13,9
PIEZA 27 87,48 2,7 236,20 218,4 92,47 17,9
PIEZA 28 108,00 2,7 291,60 286,1 98,11 21,0
PIEZA 29 108,00 2,7 291,60 287,6 98,63 21,2
(1) Número de capas que tiene el modelo de PLA.
(2) Modelo abierto con un bebedero y una mazarota en el extremo opuesto a la entrada de material
(3) Modelo abierto con un bebedero y tres mazarotas (dos de ellas en dos codos y la otra en el extremo opuesto a la entrada de material)
Tabla 4.3: Valores obtenidos referidos al porcentaje de llenado para modelos de 2 capas en la
colada de lavado.
La tabla 4.4 muestra las imágenes del modelo PLA, de la pieza tras la colada y la pieza
final (sin bebederos ni mazarotas) de todas las piezas obtenidas:
PIEZA MODELO PLA PIEZA RESULTANTE PIEZA FINAL
PIEZA 1
PIEZA 2
PIEZA 3
PIEZA 4
RESULTADOS
Página 66 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
PIEZA 5
PIEZA 6
PIEZA 7
PIEZA 8
PIEZA 9
PIEZA 10
PIEZA 11
PIEZA 12
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 67 de 184
PIEZA 13
PIEZA 14
PIEZA 15
PIEZA 16
PIEZA 17
PIEZA 18
PIEZA 19
PIEZA 20
RESULTADOS
Página 68 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
PIEZA 21
PIEZA 22
PIEZA 23
PIEZA 24
PIEZA 25
PIEZA 26
PIEZA 27
PIEZA 28
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CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 69 de 184
PIEZA 29
Tabla 4.4: Modelos, piezas resultantes tras la colada y piezas finales.
4.1.2. CALIDAD SUPERFICIAL
La calidad superficial es un parámetro subjetivo en el que se requiere de una regla
de medida o de un indicador donde poder reflejar los distintos grados de calidad.
Para ello, en este proyecto se han creado dos fichas llamadas Patrón de Superficies
(Anexo I) y Patrón de Aristas (Anexo II), las cuales han servido para poder valorar
las piezas obtenidas por el proceso de moldeo.
Estas fichas constan de una serie de imágenes que corresponden a un valor en la
escala de calidad de las superficies y de las aristas. Esta escala empieza en 0, siendo
ésta la peor valoración y termina en 5, con la mejor valoración.
Cada pieza tiene una ficha de calidad, que puede consultarse en el Anexo III:
Análisis de las piezas obtenidas.
Las tablas 4.5, 4.6 y 4.7 muestran un resumen de las valoraciones que se han dado a
las superficies laterales, superiores e inferiores, y a las aristas de las 29 piezas
obtenidas.
Para la colada tradicional:
(1) Número de capas que tiene el modelo de PLA.
(2) Modelo cerrado con una mazarota
(3) Modelo abierto con un bebedero y una mazarota en el extremo opuesto a la entrada de material.
Tabla 4.5: Valoración del acabado superficial de las piezas obtenidas por la colada
tradicional a partir de modelos de PLA impresos en 3D que tienen 3 capas en su
superficie.
NU
MER
O D
E
PA
SAD
AS
(1)
NU
MER
O D
E
PIE
ZA
CO
LAD
A M
0
(2)
CO
LAD
A M
1
(3)
AR
ENA
VER
DE
AR
ENA
QU
ÍMIC
A
15
x15
20
x20
ZON
A S
UP
ERIO
R
ZON
A L
ATE
RA
L
ZON
A IN
FER
IOR
AR
IST
AS
DEF
INID
AS
3 PIEZA 1
0,00 0,00 0,00 0,00
PIEZA 2
0,00 0,00 0,00 0,00
PIEZA 3
0,00 0,00 0,00 0,00
PIEZA 4
0,50 0,00 0,50 0,00
PIEZA 5
0,00 0,00 0,50 0,00
PIEZA 6
0,50 0,00 1,00 0,50
PIEZA 7
0,00 0,00 0,25 0,00
PIEZA 8
0,00 0,00 0,50 0,00
RESULTADOS
Página 70 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
NU
MER
O D
E
PA
SAD
AS
(1)
NU
MER
O D
E
PIE
ZA
CO
LAD
A M
0
(2)
CO
LAD
A M
1
(3)
CO
LAD
A M
3
(4)
AR
ENA
VER
DE
AR
ENA
QU
ÍMIC
A
15
x15
20
x20
25
x25
30
x30
ZON
A S
UP
ERIO
R
ZON
A L
ATE
RA
L
ZON
A IN
FER
IOR
AR
IST
AS
DEF
INID
AS
2 PIEZA 9 0,00 0,00 1,00 0,00
PIEZA 10 0,50 0,00 1,50 0,00
PIEZA 11 0,50 0,50 1,50 0,50
PIEZA 12 0,50 0,50 2,00 0,50
PIEZA 13 1,00 1,00 1,00 1,00
PIEZA 14 1,00 0,75 1,00 0,75
PIEZA 15 1,00 0,00 1,00 0,00
PIEZA 16 1,50 1,50 1,25 1,00
PIEZA 17 0,50 0,50 1,00 0,00
PIEZA 18 0,50 0,50 0,50 0,50
PIEZA 19 0.7 0,50 0,50 0,50
PIEZA 20 1,75 1,00 0,75 0,75
PIEZA 21 2,50 3,50 4,00 3,50
PIEZA 22 3,00 3,75 4,50 3,00
PIEZA 23 2,50 4,00 2,50 3,50
PIEZA 24 3,50 3,25 4,00 3,50
(1) Número de capas que tiene el modelo de PLA.
(2) Modelo cerrado con una mazarota
(3) Modelo abierto con un bebedero y una mazarota en el extremo opuesto a la entrada de material
(4) Modelo abierto con un bebedero y tres mazarotas (dos de ellas en dos codos y la otra en el extremo opuesto a la
entrada de material)
Tabla 4.6: Valoración del acabado superficial de las piezas obtenidas por la colada
tradicional a partir de modelos de PLA impresos en 3D que tienen 2 capas en su superficie.
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 71 de 184
Para la colada de lavado:
NU
MER
O D
E
PA
SAD
AS
(1)
NÚ
MER
O D
E
PIE
ZA
LAV
AD
O T
IPO
M1
(2)
LAV
AD
O T
IPO
M3
(3)
AR
ENA
VER
DE
AR
ENA
QU
ÍMIC
A
15
x15
18
x18
20
x20
ZON
A S
UP
ERIO
R
ZON
A L
ATE
RA
L
ZON
A IN
FER
IOR
AR
IST
AS
DEF
INID
AS
2 PIEZA 25 2,75 4,50 4,80 4,00
PIEZA 26 3,50 4,75 4,80 4,50
PIEZA 27 2,75 3,75 3,75 4,75
PIEZA 28 2,50 3,50 3,50 4,00
PIEZA 29 4,00 3,00 3,00 4,00
(1) Número de capas que tiene el modelo de PLA.
(2) Modelo abierto con un bebedero y una mazarota en el extremo opuesto a la entrada de material
(3) Modelo abierto con un bebedero y tres mazarotas (dos de ellas en dos codos y la otra en el extremo opuesto
a la entrada de material)
Tabla 4.7: Valoración del acabado superficial de las piezas obtenidas por la colada de
lavado a partir de modelos de PLA impresos en 3D que tienen 2 capas en su superficie.
Escala de calidad de la piel para todas las piezas:
GRADOS CALIDAD DE LA PIEL
0 MUY MALA
1 MALA
2 REGULAR
3 ACEPTABLE
4 BUENA
5 MUY BUENA
4.2. ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.2.1. ANÁLISIS DE LA VARIANZA de la variable LLENADO
Después de conocer los resultados, se va a llevar a cabo el análisis de los
mismos, empezando con un análisis de varianza a la variable dependiente
Llenado. Se va a estudiar la influencia para la variable Llenado. Para ello
tomamos los datos de las 16 primeras piezas.
RESULTADOS
Página 72 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
LLENADO LADO N. PASADAS ARENA COLADA
29,87 15 3 V 0
87,21 20 3 V 0
25,79 15 3 Q 0
31,76 20 3 Q 0
42,8 15 3 V 1
52,91 20 3 V 1
57,86 15 3 Q 1
54,12 20 3 Q 1
54,2 15 2 V 0
52,06 20 2 V 0
67,31 15 2 Q 0
54,42 20 2 Q 0
83,71 15 2 V 1
58,44 20 2 V 1
57,86 15 2 Q 1
54,05 20 2 Q 1
Tabla 4.8: Variable de llenado y los factores a analizar.
Se realiza la ANOVA con las piezas 16 primeras piezas. El llenado es la variable
respuesta a analizar frente a los demás factores. (Tabla 4.8)
Este procedimiento realiza un análisis multifactorial de la varianza para LLENADO.
Se construyen varias pruebas y gráficos para determinar qué factores tienen un
efecto estadísticamente significativo sobre LLENADO. También pone a prueba para
las interacciones significativas entre los factores, teniendo en cuenta los datos
suficientes. Los estadísticos F en la tabla ANOVA van a permitir identificar los
factores importantes. Para cada factor significativo, las pruebas de rango múltiple
nos dirán qué medias son significativamente diferentes. Los gráficos de medias y
gráficos de interacciones van a ayudar a interpretar los efectos significativos, y los
gráficos de residuos a juzgar si las suposiciones subyacentes del análisis de la
varianza son correctas.
Análisis de varianza para LLENADO - suma de cuadrados tipo III:
La tabla ANOVA descompone la variabilidad de LLENADO en contribuciones
debidas a diversos factores.
Con la elección de la suma de los cuadrados tipo III, se mide la contribución de
cada factor después de haber eliminado los efectos del resto de factores. Los valores
p indican la significación estadística de los factores. Como no hay valores p
inferiores a 0,05, los factores no tienen un efecto estadísticamente significativo
sobre el LLENADO al nivel de confianza al 95,0%.
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 73 de 184
Efecto Suma de cuadrados GL Media de cuadrados Estadísticos-F P-Valor
EFECTOS PRINCIPALES
A:ARENA 210,468 1 210,468 0,74 0,4077
B:COLADA 218,522 1 218,522 0,77 0,3991
C:LADO 40,8641 1 40,8641 0,14 0,7117
D:PASADAS 621,63 1 621,63 2,19 0,1671
RESIDUOS 3124,07 11 284,006
TOTAL (CORREGIDO) 4215,55 15
Todos los Estadísticos-F se basan en el error de la media de cuadrados residual. Tabla 4.9: Análisis de varianza para Llenado - suma de cuadrados tipo III.
Se analizan mediante pruebas de rango los cuatro factores:
Pruebas de Rango Múltiple para LLENADO por ARENA:
En esta tabla se aplica un procedimiento de comparación múltiple para determinar
qué medias son significativamente diferentes de las de otros. La mitad inferior
muestra la diferencia estimada entre cada par de medias. No hay diferencias
estadísticamente significativas entre cualquier par de medias en el nivel de
confianza del 95,0%. En la parte superior de la tabla, un grupo homogéneo se
identifica por una columna de X. Dentro de cada columna, los niveles que contienen
la forma de X, indican un grupo de medias dentro de la cual no existen diferencias
estadísticamente significativas.
ARENA Datos Media de Cuadrados Varianza de cuadrados Grupos Homogéneos
Q 8 50,3963 5,95825 X
V 8 57,65 5,95825 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
Q - V -7,25375 18,5461
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.10: Tabla de rangos múltiples para ARENA con un 95% de confianza.
Figura 4.1: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%.(Llenado-Arena)
Q V
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
ARENA
41
46
51
56
61
66
71
LLE
NA
DO
RESULTADOS
Página 74 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
Pruebas de Rango Múltiple para LLENADO por LADO:
Igual que en el caso del factor arena, no hay diferencias estadísticamente
significativas entre cualquier par de medias en el nivel de confianza del 95,0%. Sólo
hay un grupo homogéneo, representado por una X en una columna, por tanto, no
LADO Datos Media de Cuadrados Varianza de cuadrados Grupos Homogéneos
15 8 52,425 5,95825 X
20 8 55,6213 5,95825 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
15 - 20 -3,19625 18,5461
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.11: Tabla de rangos múltiples para LADO con un 95% de confianza.
Figura 4.2: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%.(Llenado-Lado)
Pruebas de Rango Múltiple para LLENADO por COLADA:
Igual que en el caso anterior, no existen diferencias estadísticamente significativas
entre cualquier par de medias en el nivel de confianza del 95,0%. Sólo hay un grupo
homogéneo, luego no hay diferencias estadísticamente significativas.
COLADA Datos Media de Cuadrados Varianza de cuadrados Grupos Homogéneos
0 8 50,3275 5,95825 X
1 8 57,7188 5,95825 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
0 - 1 -7,39125 18,5461
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.12: Tabla de rangos múltiples para COLADA con un 95% de confianza.
15 20
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
LADO
43
47
51
55
59
63
67
LLE
NA
DO
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 75 de 184
Figura 4.3: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%.(Llenado-Colada)
Pruebas de Rango Múltiple para LLENADO por PASADAS:
Como ocurre con los demás factores, no existen diferencias estadísticamente
significativas entre cualquier par de medias en el nivel de confianza del 95,0%, ni
grupos de medias estadísticamente significativas.
PASADAS Datos Media de Cuadrados Varianza de cuadrados Grupos Homogéneos
3 8 47,79 5,95825 X
2 8 60,2563 5,95825 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
2 - 3 12,4663 18,5461
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.13: Tabla de rangos múltiples para PASADAS con un 95% de confianza.
Figura 4.4: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%.(Llenado-Pasadas)
Los resultados obtenidos no son los esperados, por lo que se observa el Gráfico de
Residuos para comprobar la situación de los puntos, ver si existe algún patrón o hay
algún punto atípico.
El gráfico muestra la agrupación de todos los puntos a excepción de uno de ellos,
separado del resto, es un punto atípico. Este punto se elimina de la lista para el
0 1
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
COLADA
41
46
51
56
61
66
71
LLE
NA
DO
2 3
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
PASADAS
38
48
58
68
78
LLE
NA
DO
RESULTADOS
Página 76 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
siguiente análisis de varianza, en el que se verificará si hay algún factor
significativo.
Figura 4.5: Gráfico de Residuos para la variable dependiente Llenado
4.2.2. ANÁLISIS DE LA VARIANZA de la variable LLENADO sin atípicos
Se realiza la ANOVA con las 15 piezas, tras haber eliminado el valor atípico. El
llenado es la variable respuesta a analizar frente a los demás factores. (Tabla 4.14)
LLENADO LADO N. PASADAS ARENA COLADA
29,87 15 3 V 0
25,79 15 3 Q 0
31,76 20 3 Q 0
42,8 15 3 V 1
52,91 20 3 V 1
57,86 15 3 Q 1
54,12 20 3 Q 1
54,2 15 2 V 0
52,06 20 2 V 0
67,31 15 2 Q 0
54,42 20 2 Q 0
83,71 15 2 V 1
58,44 20 2 V 1
57,86 15 2 Q 1
54,05 20 2 Q 1
Tabla 4.14: Variable de llenado y los factores a analizar.
% Llenado: 87,21
Lado: 20
N. Pasadas: 3
Arena: Verde
Tipo de colada: M0
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 77 de 184
Análisis de varianza para LLENADO – suma de cuadrados tipo III:
Hay 2 valores p inferiores a 0,05, son los que pertenecen a los factores colada y
pasadas, por tanto, tienen un efecto estadísticamente significativo sobre el
LLENADO al nivel de confianza al 95,0%. El lado y el tipo de arena no tienen un
efecto significativo en la variabilidad del Llenado.
Efecto Suma de cuadrados GL Media de cuadrados Estadísticos-F P-Valor
EFECTOS PRINCIPALES
A:ARENA 0,487276 1 0,487276 0,00 0,9467
B:LADO 50,0057 1 50,0057 0,48 0,5030
C:COLADA 747,748 1 747,748 7,22 0,0228
D:PASADAS 1373,66 1 1373,66 13,26 0,0045
RESIDUOS 1035,78 10 103,578
TOTAL (CORREGIDO) 3040,76 14
Todos los Estadísticos-F se basan en el error de la media de cuadrados residual. Tabla 4.15: Análisis de varianza para Llenado – suma de cuadrados tipo III.
Se analizan mediante pruebas de rango los cuatro factores:
Pruebas de Rango Múltiple para LLENADO por ARENA:
No hay diferencias estadísticamente significativas entre cualquier par de medias en
el nivel de confianza del 95,0%.
ARENA Datos Media de Cuadrados Varianza de cuadrados Grupos Homogéneos
Q 8 50,3963 3,59823 X
V 7 50,7608 3,91168 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
Q - V -0,364545 11,8424
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.16: Tabla de rangos múltiples para ARENA con 95% confianza.
Figura 4.6: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%. (Llenado-Arena)
Q V
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
ARENA
44
47
50
53
56
59
LLE
NA
DO
RESULTADOS
Página 78 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
Pruebas de Rango Múltiple para LLENADO por LADO:
No existen diferencias estadísticamente significativas entre cualquier par de medias
en el nivel de confianza del 95,0%.
LADO Datos Media de Cuadrados Varianza de cuadrados Grupos Homogéneos
20 7 48,732 3,91168 X
15 8 52,425 3,59823 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
15 - 20 3,69295 11,8424
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.17: Tabla de rangos múltiples para LADO con 95% confianza.
Figura 4.7: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%. (Llenado-Lado)
Pruebas de Rango Múltiple para LLENADO por COLADA:
En esta tabla aparece un asterisco al lado de 1 par de medias, esto indica que este
par muestra una diferencia estadísticamente significativa en el nivel de confianza
del 95,0%. Los grupos son significativamente diferentes porque los intervalos de
confianza no se solapan.
COLADA Datos Media de Cuadrados Varianza de cuadrados Grupos Homogéneos
0 7 43,4383 3,91168 X
1 8 57,7188 3,59823 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
0 - 1 * -14,2805 11,8424
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.18: Tabla de rangos múltiples para COLADA con 95% confianza.
15 20
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
LADO
42
45
48
51
54
57
60
LLE
NA
DO
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 79 de 184
Figura 4.8: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%. (Llenado-Colada)
Pruebas de Rango Múltiple para LLENADO por PASADAS:
En esta tabla aparece un asterisco al lado de 1 par de medias, esto indica que este
par muestra una diferencia estadísticamente significativa en el nivel de confianza
del 95,0%. Los intervalos de confianza no se solapan ya que los grupos son
significativamente diferentes.
PASADAS Datos Media de Cuadrados Varianza de cuadrados Grupos Homogéneos
3 7 40,9008 3,91168 X
2 8 60,2563 3,59823 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
2 - 3 * 19,3555 11,8424
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.19: Tabla de rangos múltiples para PASADAS con 95% confianza.
Figura 4.9: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%. (Llenado-Pasadas).
0 1
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
COLADA
37
42
47
52
57
62
67
LLE
NA
DO
2 3
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
PASADAS
34
44
54
64
74
LLE
NA
DO
RESULTADOS
Página 80 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
De este análisis se concluye que la variable de llenado depende fundamentalmente
del tipo de colada y el número de pasadas. Se realiza a continuación el mismo
análisis con interacciones de los efectos para comprobar si alguna de ellas es
significativa.
4.2.3. ANÁLISIS DE LA VARIANZA de la variable LLENADO CON
INTERACCIONES:
Con los datos de la tabla 4.14 se realiza el análisis de la variable respuesta frente a
los demás factores.
Análisis de varianza para LLENADO – suma de cuadrados tipo III:
Hay un valor p inferior a 0,05, luego el factor al que corresponde, que es el número
de pasadas, tiene un efecto estadísticamente significativo sobre el LLENADO al
nivel de confianza al 95,0%. El resto de factores y sus interacciones no explican la
variabilidad del Llenado, por lo que se eliminan para el análisis. El factor colada se
aproxima al 0,05.
Efecto Suma de cuadrados GL Media de cuadrados Estadísticos-F P-Valor
EFECTOS PRINCIPALES
A:ARENA 1,3251 1 1,3251 0,01 0,9197
B:LADO 73,2578 1 73,2578 0,64 0,4697
C:COLADA 777,803 1 777,803 6,76 0,0601
D:PASADAS 1380,48 1 1380,48 11,99 0,0258
INTERACCIONES
AB 3,8199 1 3,8199 0,03 0,8643
AC 56,6638 1 56,6638 0,49 0,5216
AD 62,2944 1 62,2944 0,54 0,5028
BC 3,2637 1 3,2637 0,03 0,8745
BD 133,964 1 133,964 1,16 0,3414
CD 255,675 1 255,675 2,22 0,2104
RESIDUOS 460,526 4 115,132
TOTAL (CORREGIDO) 3040,76 14
Todos los Estadísticos-F se basan en el error de la media de cuadrados residual. Tabla 4.20: Análisis de varianza para LLENADO - suma de cuadrados tipo III.
Se va a analizar mediante pruebas de rango el factor Pasadas.
Pruebas de Rango Múltiple para LLENADO por PASADAS:
El asterisco al lado de un par de medias indica que ese par muestra una diferencia
estadísticamente significativa en el nivel de confianza del 95,0%. Los grupos son
significativamente diferentes ya que los intervalos de confianza no se solapan.
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 81 de 184
PASADAS Datos Media de Cuadrados Varianza de cuadrados Grupos Homogéneos
3 7 39,9058 4,48865 X
2 8 60,2563 3,79361 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
2 - 3 * 20,3505 16,3173
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.21: Tabla de rangos múltiples para PASADAS con 95% confianza.
Figura 4.10: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%. (Llenado-Pasadas)
En este análisis, el número de pasadas es el único factor que explica la variabilidad
del Llenado
4.2.4. ANÁLISIS DE LA VARIANZA de la variable LLENADO frente al TIPO DE
COLADA Y NÚMERO DE PASADAS:
Con los datos de la tabla 4.22 se va a analizar la variable respuesta frente a los
factores colada y pasadas.
LLENADO N. PASADAS COLADA
29,87 3 0
25,79 3 0
31,76 3 0
42,8 3 1
52,91 3 1
57,86 3 1
54,12 3 1
54,2 2 0
52,06 2 0
67,31 2 0
54,42 2 0
83,71 2 1
58,44 2 1
57,86 2 1
54,05 2 1
Tabla 4.22: Variable de llenado y los factores a analizar.
2 3
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
PASADAS
31
41
51
61
71
LLE
NA
DO
RESULTADOS
Página 82 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
Análisis de varianza para LLENADO – suma de cuadrados tipo III:
Existen 2 valores p inferiores al 0,05%, por tanto los factores colada y pasadas,
tienen un efecto estadísticamente significativo sobre el LLENADO al nivel de
confianza al 95,0%.
Efecto Suma de cuadrados GL Media de cuadrados Estadísticos-F P-Valor
EFECTOS PRINCIPALES
A:COLADA 730,542 1 730,542 8,06 0,0149
B:PASADAS 1354,93 1 1354,93 14,95 0,0022
RESIDUOS 1087,45 12 90,6211
TOTAL (CORREGIDO) 3040,76 14
Todos los Estadísticos-F se basan en el error de la media de cuadrados residual. Tabla 4.23: Análisis de varianza para LLENADO – suma de cuadrados tipo III.
Se analizan mediante pruebas de rango cada factor:
Pruebas de Rango Múltiple para LLENADO por COLADA:
El asterisco en la tabla indica que hay un par de medias que muestran una
diferencia estadísticamente significativa en el nivel de confianza del 95,0%. Los
grupos son significativamente diferentes porque los intervalos de confianza no se
solapan.
COLADA Datos Media de Cuadrados Varianza de cuadrados Grupos Homogéneos
0 7 43,6943 3,61529 X
1 8 57,7187 3,36566 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
0 - 1 * -14,0244 10,7621
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.24: Tabla de rangos múltiples para COLADA con 95% confianza.
Figura 4.11: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%. (Llenado-Colada)
0 1
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
COLADA
38
43
48
53
58
63
LLE
NA
DO
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 83 de 184
Pruebas de Rango Múltiple para LLENADO por PASADAS:
Al igual que con el tipo de colada, el par de medias muestra una diferencia
estadísticamente significativa en el nivel de confianza del 95,0%. Los intervalos de
confianza no se solapan, luego los grupos son significativamente diferentes.
PASADAS Datos Media de Cuadrados Varianza de cuadrados Grupos Homogéneos
3 7 41,1568 3,61529 X
2 8 60,2562 3,36566 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
2 - 3 * 19,0994 10,7621
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.25: Tabla de rangos múltiples para PASADAS con 95% confianza.
Figura 4.12: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%. (Llenado-Pasadas)
El análisis de varianza para el Llenado con el número de pasadas y tipo de
colada como factores muestra que éstos son significativos, es decir, entre los dos
pueden explicar la variabilidad del llenado. A continuación se realiza un análisis de
varianza con la interacción entre ellos.
2 3
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
PASADAS
35
45
55
65
75
LL
EN
AD
O
RESULTADOS
Página 84 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
4.2.5. ANÁLISIS DE LA VARIANZA de la variable LLENADO frente al TIPO DE
COLADA Y NÚMERO DE PASADAS CON INTERACCIONES:
Análisis de varianza para LLENADO – suma de cuadrados tipo III:
Hay 2 valores p inferiores al 0,05%, que corresponden a los factores colada y
pasadas, por tanto, van a tener un efecto estadísticamente significativo sobre el
LLENADO al nivel de confianza al 95,0%, en cambio su interacción no es
significativa.
Efecto Suma de cuadrados GL Media de cuadrados Estadísticos-F P-Valor
EFECTOS PRINCIPALES
A:COLADA 792,452 1 792,452 10,34 0,0082
B:PASADAS 1436,59 1 1436,59 18,74 0,0012
INTERACIONES
AB 244,2 1 244,2 3,19 0,1019
RESIDUOS 843,253 11 76,6593
TOTAL (CORREGIDO) 3040,76 14
Todos los Estadísticos-F se basan en el error de la media de cuadrados residual. Tabla 4.26: Análisis de varianza para LLENADO - suma de cuadrados tipo III.
Figura 4.13: Gráfico de Interacción entre el Llenado y los factores Pasadas y Colada.
Se puede concluir que los factores tipo de Colada y número de Pasadas pueden explicar
la variabilidad del llenado, pero su interacción no.
Interaction Plot
COLADA
29
39
49
59
69
LLE
NA
DO
0 1
PASADAS
2
3
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4.2.6. ANÁLISIS DE LA VARIANZA de la variable CALIDAD SUPERFICIE
SUPERIOR frente a COLADA, ARENA Y LADO:
Se va a realizar el análisis de varianza de la calidad de la piel de la superficie superior
de las piezas a partir de los valores obtenidos de esta variable, función de una serie de
factores (Tipo de Colada, Tipo de Arena y Lado). Se toman los datos de piezas con un
número de pasadas de dos, en concreto, los datos de las piezas 13 a la pieza 24. En total,
son 12 datos a analizar. (Tabla 4.27)
SUPERIOR COLADA ARENA LADO
1 1 V 15
1 1 V 20
1 1 Q 15
1,5 1 Q 20
0,5 3 V 15
0,5 3 V 20
0,7 3 Q 15
1,75 3 Q 20
2,5 1 Q 25
3 3 Q 25
2,5 1 Q 30
3,5 3 Q 30
Tabla 4.27: Calidad de la piel en la superficie SUP.
Análisis de varianza para SUP - suma de cuadrados tipo III:
En la tabla ANOVA se observa que hay un valor p inferior a 0,05. Este factor, el
Lado, tiene un efecto estadísticamente significativo sobre SUP al nivel de confianza
al 95,0%.
Efecto Suma de cuadrados GL Media de cuadrados Estadísticos-F P-Valor
EFECTOS PRINCIPALES
A:COLADA 0,016875 1 0,016875 0,08 0,7842
B:LADO 5,72562 3 1,90854 9,27 0,0114
C:ARENA 0,475312 1 0,475312 2,31 0,1794
RESIDUOS 1,23469 6 0,205781
TOTAL (CORREGIDO) 11,5273 11
Todos los Estadísticos-F se basan en el error de la media de cuadrados residual. Tabla 4.28: Análisis de varianza para SUP - Tipo III de las sumas de cuadrados.
Pruebas de Rango Múltiple para SUP por LADO:
Hay 4 pares de medias que muestran diferencias estadísticamente significativas en
el nivel de confianza del 95,0%. Se observan dos grupos claramente significativos,
RESULTADOS
Página 86 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
el que corresponde a 15-20 y el de 25-30, dentro de cada grupo no hay diferencias
pero cuando se pasa de un grupo a otro si hay diferencias estadísticamente
significativas.
LADO Datos Media de Cuadrados Varianza de cuadrados Grupos Homogéneos
15 4 0,8 0,226816 X
20 4 1,1875 0,226816 X
25 2 2,50625 0,358627 X
30 2 2,75625 0,358627 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
15 - 20 -0,3875 0,784887
15 - 25 * -1,70625 1,03831
15 - 30 * -1,95625 1,03831
20 - 25 * -1,31875 1,03831
20 - 30 * -1,56875 1,03831
25 - 30 -0,25 1,11
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.29: Tabla de rangos múltiples para LADO con 95% confianza.
Figura 4.14: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%. (SUP-Lado)
Los intervalos de confianza entre 15 y 20 se solapan, lo mismo ocurre entre 25 y 30,
pero entre 15-20 y 25-30 no, por lo que son grupos significativamente diferentes.
15 20 25 30
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
LADO
0
1
2
3
4
SU
P
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CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 87 de 184
4.2.7. ANÁLISIS DE LA VARIANZA de la variable CALIDAD SUPERFICIE
LATERAL frente a COLADA, ARENA Y LADO:
LATERAL COLADA ARENA LADO
1 1 V 15
0,75 1 V 20
0 1 Q 15
1,5 1 Q 20
0,5 3 V 15
0,5 3 V 20
0,5 3 Q 15
1 3 Q 20
3,5 1 Q 25
3,75 3 Q 25
4 1 Q 30
3,25 3 Q 30
Tabla 4.30: Calidad de la piel en la superficie LAT
Análisis de varianza para LAT - suma de cuadrados tipo III:
El Lado tiene un valor p inferior a 0,05, por consiguiente va a tener un efecto
estadísticamente significativo sobre LAT al nivel de confianza al 95,0%.
Efecto Suma de cuadrados GL Media de cuadrados Estadísticos-F P-Valor
EFECTOS PRINCIPALES
A:COLADA 0,130208 1 0,130208 0,64 0,4543
B:LADO 16,9141 3 5,63802 27,70 0,0007
C:ARENA 0,0078125 1 0,0078125 0,04 0,8511
RESIDUOS 1,22135 6 0,203559
TOTAL (CORREGIDO) 24,2656 11
Todos los Estadísticos-F se basan en el error de la media de cuadrados residual. Tabla 4.31: Análisis de varianza para LAT - suma de cuadrados tipo III.
Pruebas de Rango Múltiple para LAT por LADO:
El asterisco colocado al lado de 4 pares indica que esos pares muestran diferencias
estadísticamente significativas en el nivel de confianza del 95,0%. Existen 2 grupos
homogéneos que se identifican utilizando columnas de X. Estos grupos son por un
lado 15 y 20, y por otro 25 y 30.
RESULTADOS
Página 88 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
LADO Datos Media de Cuadrados Varianza de cuadrados Grupos Homogéneos
15 4 0,5 0,225588 X
20 4 0,9375 0,225588 X
25 2 3,59375 0,356685 X
30 2 3,59375 0,356685 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
15 - 20 -0,4375 0,780638
15 - 25 * -3,09375 1,03269
15 - 30 * -3,09375 1,03269
20 - 25 * -2,65625 1,03269
20 - 30 * -2,65625 1,03269
25 - 30 0,0 1,10399
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.32: Tabla de rangos múltiples para LADO con 95% confianza.
Figura 4.15: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%. (LAT-Lado)
4.2.8. ANÁLISIS DE LA VARIANZA de la variable CALIDAD SUPERFICIE
INFERIOR frente a COLADA, ARENA Y LADO:
INFERIOR COLADA ARENA LADO
1 1 V 15
1 1 V 20
1 1 Q 15
1,25 1 Q 20
1 3 V 15
0,5 3 V 20
0,5 3 Q 15
0,75 3 Q 20
4 1 Q 25
4,5 3 Q 25
2,5 1 Q 30
4 3 Q 30
Tabla 4.33: Calidad de la piel en la superficie INF.
15 20 25 30
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
LADO
0
1
2
3
4
5
LA
T
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CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 89 de 184
Análisis de varianza para INF - suma de cuadrados tipo III:
Como en el caso de las superficies SUP y LAT, el factor Lado tiene un efecto
estadísticamente significativo sobre INF al nivel de confianza al 95,0%.
Efecto Suma de cuadrados GL Media de cuadrados Estadísticos-F P-Valor
EFECTOS PRINCIPALES
A:COLADA 0,0208333 1 0,0208333 0,07 0,7970
B:LADO 17,5313 3 5,84375 20,28 0,0015
C:ARENA 0,0 1 0,0 0,00 1,0000
RESIDUOS 1,72917 6 0,288194
TOTAL (CORREGIDO) 24,7917 11
Todos los Estadísticos-F se basan en el error de la media de cuadrados residual. Tabla 4.34: Análisis de varianza para INF - suma de cuadrados tipo III.
Pruebas de Rango Múltiple para INF por LADO:
Hay 4 pares de medias que muestran diferencias estadísticamente significativas en
el nivel de confianza del 95,0%. Y dos grupos homogéneos diferentes
correspondientes a 15-20 y 25-30.
LADO Datos Media de Cuadrados Varianza de cuadrados Grupos Homogéneos
20 4 0,875 0,268419 X
15 4 0,875 0,268419 X
30 2 3,25 0,424407 X
25 2 4,25 0,424407 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
15 - 20 0,0 0,928854
15 - 25 * -3,375 1,22876
15 - 30 * -2,375 1,22876
20 - 25 * -3,375 1,22876
20 - 30 * -2,375 1,22876
25 - 30 1,0 1,3136
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.35: Tabla de rangos múltiples para LADO con 95% confianza
Figura 4.16: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%. (INF-Lado)
15 20 25 30
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
LADO
0
1
2
3
4
5
INF
RESULTADOS
Página 90 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
4.2.9. ANÁLISIS DE LA VARIANZA de la variable CALIDAD ARISTAS frente a
COLADA, ARENA Y LADO:
ARISTAS COLADA ARENA LADO
1 1 V 15
0,75 1 V 20
0 1 Q 15
1 1 Q 20
0 3 V 15
0,5 3 V 20
0,5 3 Q 15
0,75 3 Q 20
3,5 1 Q 25
3 3 Q 25
3,5 1 Q 30
3,5 3 Q 30
Tabla 4.36: Calidad de la piel en las ARISTAS.
Análisis de varianza para ARISTAS - suma de cuadrados tipo III:
El Lado, tiene un efecto estadísticamente significativo sobre ARISTAS al nivel de
confianza al 95,0%.
Efecto Suma de cuadrados GL Media de cuadrados Estadísticos-F P-Valor
EFECTOS PRINCIPALES
A:COLADA 0,1875 1 0,1875 1,50 0,2666
B:LADO 16,1641 3 5,38802 43,10 0,0002
C:ARENA 0,0 1 0,0 0,00 1,0000
RESIDUOS 0,75 6 0,125
TOTAL (CORREGIDO) 22,375 11
Todos los Estadísticos-F se basan en el error de la media de cuadrados residual. Tabla 4.37: Análisis de varianza para ARISTAS - suma de cuadrados tipo III.
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 91 de 184
Pruebas de Rango Múltiple para ARISTAS por LADO:
Hay 4 pares de medias que muestran diferencias estadísticamente significativas en
el nivel de confianza del 95,0%. Y dos grupos homogéneos diferentes,
correspondientes a 15-20 y a 25-30.
LADO Datos Media de Cuadrados Varianza de cuadrados Grupos Homogéneos
15 4 0,375 0,176777 X
20 4 0,75 0,176777 X
25 2 3,25 0,279508 X
30 2 3,5 0,279508 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
15 - 20 -0,375 0,61173
15 - 25 * -2,875 0,809242
15 - 30 * -3,125 0,809242
20 - 25 * -2,5 0,809242
20 - 30 * -2,75 0,809242
25 - 30 -0,25 0,865116
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.38: Tabla de rangos múltiples para LADO con 95% confianza
Figura 4.17: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%. (ARISTAS-Lado)
15 20 25 30
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
LADO
0
1
2
3
4
AR
IST
AS
RESULTADOS
Página 92 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
4.2.10. ANÁLISIS DE LA VARIANZA de la variable CALIDAD SUPERFICIE
SUPERIOR frente a LADO:
Este procedimiento realiza un análisis de una vía de la varianza para SUP. Se
construyen varias pruebas y gráficos para comparar los valores medios de SUP para
los 4 diferentes niveles de LADO. Los estadísticos-F en la tabla ANOVA van a
indicar si existen diferencias significativas entre los medias. Si las hay, las pruebas
de rango múltiple le dirá qué medias son significativamente diferentes.
Para el análisis se tiene la variable dependiente SUP, el factor Lado, 12 valores y 4
niveles.
SUPERIOR LADO
1 15
1 20
1 15
1,5 20
0,5 15
0,5 20
0,7 15
1,75 20
2,5 25
3 25
2,5 30
3,5 30
Tabla 4.39: Calidad de la superficie superior con respecto al lado
La tabla ANOVA descompone la varianza de SUP en dos componentes: una
componente entre grupos y otra componente dentro del grupo. El estadístico-F, que
en este caso es igual a 15,134, es una relación de la estimación entre los grupos para
la estimación dentro del grupo. Dado que el valor P es inferior a 0,05, hay una
diferencia estadísticamente significativa entre la media de la variable SUP de un
nivel a otro del factor LADO en el nivel de confianza del 95,0%.
Efecto Suma de cuadrados GL Media de cuadrados Estadísticos-F P-Valor
Entre grupos 9,80042 3 3,26681 15,13 0,0012
Dentro del grupo 1,72688 8 0,215859
Total (Corregido) 11,5273 11
Tabla 4.40: Tabla ANOVA SUP-Lado.
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 93 de 184
Para determinar qué medias son significativamente diferentes, se realiza un análisis
mediante pruebas de rango múltiple. Los resultados se pueden contemplar en la
siguiente tabla:
LADO Datos Media Grupos Homogéneos
15 4 0,8 X
20 4 1,1875 X
25 2 2,75 X
30 2 3,0 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
15 - 20 -0,3875 0,757585
15 - 25 * -1,95 0,927849
15 - 30 * -2,2 0,927849
20 - 25 * -1,5625 0,927849
20 - 30 * -1,8125 0,927849
25 - 30 -0,25 1,07139
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.41: Tabla de rangos múltiples para LADO con 95% confianza.
Hay 4 pares de medias que muestran diferencias estadísticamente significativas en
el nivel de confianza del 95,0%. Y dos grupos homogéneos diferentes
correspondientes a 15-20 y 25-30.
Con un nivel de confianza del 99% seguiría habiendo un valor p inferior al 0,01 y
una diferencia estadísticamente significativa entre la media de un nivel a otro del
factor LADO.
Figura 4.18: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%. (SUP-Lado)
15 20 25 30
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
LADO
0
1
2
3
4
SU
P
RESULTADOS
Página 94 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
4.2.11. ANÁLISIS DE LA VARIANZA de la variable CALIDAD SUPERFICIE
LATERAL frente a LADO:
Se realiza un análisis de una vía de la varianza para LAT.
LATERAL LADO
1 15
0,75 20
0 15
1,5 20
0,5 15
0,5 20
0,5 15
1 20
3,5 25
3,75 25
4 30
3,25 30
Tabla 4.42: Calidad de la superficie lateral con respecto al lado.
Dado que el valor p es inferior a 0,05, hay una diferencia estadísticamente
significativa entre la media de la variable LAT de un nivel a otro del factor LADO
en el nivel de confianza del 95,0%.
Efecto Suma de cuadrados GL Media de cuadrados Estadísticos-F P-Valor
Entre grupos 22,9063 3 7,63542 44,93 0,0000
Dentro del grupo 1,35938 8 0,169922
Total (Corregido) 24,2656 11
Tabla 4.43: Tabla ANOVA LAT-Lado.
Para determinar qué medias son significativamente diferentes, se realiza un análisis
mediante pruebas de rango múltiple:
LADO Datos Media Grupos Homogéneos
15 4 0,5 X
20 4 0,9375 X
25 2 3,625 X
30 2 3,625 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
15 - 20 -0,4375 0,672157
15 - 25 * -3,125 0,823221
15 - 30 * -3,125 0,823221
20 - 25 * -2,6875 0,823221
20 - 30 * -2,6875 0,823221
25 - 30 0,0 0,950574
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.44: Tabla de rangos múltiples para LADO con 95% confianza.
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 95 de 184
Hay 4 pares de medias que muestran diferencias estadísticamente significativas en
el nivel de confianza del 95,0%. Y dos grupos homogéneos representados por X en
la tabla, correspondientes a 15-20 y 25-30. Los intervalos de confianza entre estos
dos grupos no se solapan. El nivel de confianza podría aumentar hasta el 99% y
seguirían existiendo 4 pares de medias con diferencias estadísticamente
significativas.
Figura 4.19 Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%. (LAT-Lado)
4.2.12. ANÁLISIS DE LA VARIANZA de la variable CALIDAD SUPERFICIE
INFERIOR frente a LADO:
Se realiza un análisis de una vía de la varianza para INF.
INFERIOR LADO
1 15
1 20
1 15
1,25 20
1 15
0,5 20
0,5 15
0,75 20
4 25
4,5 25
2,5 30
4 30
Tabla 4.45: Calidad de la superficie inferior con respecto al lado.
Dado que el valor p es muy inferior a 0,05, hay una diferencia estadísticamente
significativa entre la media de la variable INF de un nivel a otro del factor LADO
en el nivel de confianza del 95,0%.
15 20 25 30
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
LADO
0
1
2
3
4
5
LA
T
RESULTADOS
Página 96 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
Efecto Suma de cuadrados GL Media de cuadrados Estadísticos-F P-Valor
Entre grupos 23,0417 3 7,68056 35,11 0,0001
Dentro del grupo 1,75 8 0,21875
Total (Corregido) 24,7917 11
Tabla 4.46: Tabla ANOVA INF-Lado.
Para determinar qué medias son significativamente diferentes, se realiza un análisis
mediante pruebas de rango múltiple:
LADO Datos Media Grupos Homogéneos
20 4 0,875 X
15 4 0,875 X
30 2 3,25 X
25 2 4,25 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
15 - 20 0,0 0,762641
15 - 25 * -3,375 0,934041
15 - 30 * -2,375 0,934041
20 - 25 * -3,375 0,934041
20 - 30 * -2,375 0,934041
25 - 30 1,0 1,07854
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.47: Tabla de rangos múltiples para LADO con 95% confianza.
Hay 4 pares de medias que muestran diferencias estadísticamente significativas en
el nivel de confianza del 95,0%. Y dos grupos homogéneos diferenciados, ya que
los intervalos de confianza entre estos dos grupos no se superponen. Estos pares de
medias seguirían mostrando diferencias estadísticamente significativas con un 99%
de confianza.
Figura 4.20: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%. (INF-Lado)
15 20 25 30
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
LADO
0
1
2
3
4
5
INF
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 97 de 184
4.2.13. ANÁLISIS DE LA VARIANZA de la variable CALIDAD ARISTAS frente a
LADO:
Se realiza un análisis de una vía de la varianza para ARISTAS.
ARISTAS LADO
1 15
0,75 20
0 15
1 20
0 15
0,5 20
0,5 15
0,75 20
3,5 25
3 25
3,5 30
3,5 30
Tabla 4.48: Calidad de las aristas con respecto al lado
Dado que el valor p es prácticamente cero, hay una diferencia estadísticamente
significativa entre la media de la variable ARISTAS de un nivel a otro del factor
LADO en el nivel de confianza del 95,0%. Con un 99% de confianza seguiría
habiendo diferencias significativas.
Efecto Suma de cuadrados GL Media de cuadrados Estadísticos-F P-Valor
Entre grupos 21,4375 3 7,14583 60,98 0,0000
Dentro del grupo 0,9375 8 0,117188
Total (Corregido) 22,375 11
Tabla 4.49: Tabla ANOVA ARISTAS-Lado.
Para determinar qué medias son significativamente diferentes, se realiza un análisis
mediante pruebas de rango múltiple:
LADO Datos Media Grupos Homogéneos
15 4 0,375 X
20 4 0,75 X
25 2 3,25 X
30 2 3,5 X
Contraste Sig. Diferencia +/- Limites
15 - 20 -0,375 0,558196
15 - 25 * -2,875 0,683648
15 - 30 * -3,125 0,683648
20 - 25 * -2,5 0,683648
20 - 30 * -2,75 0,683648
25 - 30 -0,25 0,789408
* denota una diferencia estadísticamente significativa.
Tabla 4.50: Tabla de rangos múltiples para LADO con 95% confianza.
RESULTADOS
Página 98 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
Hay 4 pares de medias que muestran diferencias estadísticamente significativas en
el nivel de confianza del 95,0%. Y dos grupos homogéneos diferenciados, ya que
los intervalos de confianza entre estos dos grupos no se superponen. Estos pares de
medias seguirían mostrando diferencias estadísticamente significativas con un 99%
de confianza.
Figura 4.21: Gráfico de Medias e intervalos de confianza al 95%. (ARISTAS-Lado)
4.2.14. REGRESIÓN MÚLTIPLE LINEAL de la variable LLENADO frente a LADO
Se realiza una regresión múltiple de la variable Llenado frente al Lado con 5
factores. (Tabla 4.51)
LLENADO LADO
57,86 15
54,05 20
86,26 25
58,44 20
74,24 30
Tabla 4.51: Datos del llenado y del lado para la regresión
La salida muestra los resultados de ajuste de un modelo de regresión lineal múltiple
para describir la relación entre LLENADO y 1 variables independientes. La
ecuación del modelo fijado es
LLENADO = 28,4823 + 1,71308 * LADO
Dado que el valor P en la tabla ANOVA es mayor o igual a 0,05, no hay una
relación estadísticamente significativa entre las variables en el nivel de confianza
del 95,0% o superior.
15 20 25 30
Means and 95,0 Percent LSD Intervals
LADO
0
1
2
3
4A
RIS
TA
S
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 99 de 184
El estadístico R-cuadrado indica que el modelo fijado explica 51,2471% de la
variabilidad en LLENADO. El estadístico R-cuadrado ajustado, que es más
adecuado para la comparación de modelos con diferentes números de variables
independientes, es 34,9962%. El error estándar de la estimación muestra la
desviación estándar de los residuos a ser 10.999. Este valor se puede utilizar para
construir límites de predicción para las nuevas observaciones. El error absoluto
medio (MAE) de 7,45292 es el valor medio de los residuos. El Durbin-Watson
(DW) pone a prueba estadística de los residuos para determinar si existe alguna
correlación significativa basada en el orden en el que aparecen en el archivo de
datos. Dado que el valor P es mayor que 0,05, no hay ninguna indicación de
autocorrelación serial en los residuos al nivel de confianza al 95,0%.
Desviación T
Parámetro Estimación Típica Estadistica Valor p
CONSTANTE 28,4823 21,7855 1,3074 0,2823
LADO 1,71308 0,964676 1,7758 0,1738
Efecto Suma de cuadrados GL Media de cuadrados Estadístico-F Valor p
Modelo 381,502 1 381,502 3,15 0,1738
Residuos 362,934 3 120,978
Total (Corregido) 744,436 4
Tabla 4.52: Análisis de la varianza
R-Cuadrado = 51,2471%
R- Cuadrado ajustado = 34,9962 %
Error estándar de la estimación = 10,999
MAE = 7,45292
DW = 2,98878 (P=0,9265)
Figura 4.22: Gráfico del ajuste
Con un valor de LADO igual a 41,7mm, se consigue un llenado del 100%.
Plot of Fitted Model
10 20 30 40 50
LADO
50
60
70
80
90
100
LL
EN
AD
O
RESULTADOS
Página 100 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
El estadístico R-cuadrado da un valor bajo, no son muy significativos los resultados,
por lo que se opta por eliminar la constante con la intención de mejorarlos,
suponiendo por tanto que la recta pase por el origen:
La Ecuación del modelo fijado queda de esta forma:
LLENADO = 2,94173*LADO
Como hay un valor p en la tabla ANOVA menor que 0,05, hay una relación
estadísticamente significativa entre las variables en el nivel de confianza del 95,0%.
El estadístico R-cuadrado indica que el modelo fijado explica 97,4832% de la
variabilidad en LLENADO. El estadístico R-cuadrado ajustado, es 97,4832%.
Desviación T
Parametro Estimación Típica Estadistica Valor p
LADO 2,94173 0,236337 12,4472 0,0002
Efecto Suma de cuadrados GL Media de cuadrados Estadístico-F Valor p
Modelo 22067,1 1 22067,1 154,93 0,0002
Residuos 569,721 4 142,43
Total (Corregido) 22636,8 5
Tabla 4.53: Análisis de la varianza
R-Cuadrado = 97,4832 %
R- Cuadrado ajustado = 97,4832 %
Error estándar de la estimación = 11,9344
MAE = 9,12835
DW = 1,76679
Figura 4.23: Gráfico del ajuste
Plot of Fitted Model
15 20 25 30 35 40
LADO
50
60
70
80
90
100
LL
EN
AD
O
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 101 de 184
Con la eliminación de la constante se obtiene un R-cuadrado significativo, y en la
gráfica del modelo fijado se puede observar que para 34mm de lado se consigue un
100% de llenado.
4.2.15. REGRESIÓN MÚLTIPLE LINEAL de la variable LLENADO frente a RAÍZ
CUADRADA DEL LADO
Se realiza una regresión múltiple de la variable Llenado frente a raíz cuadrada del
Lado con los datos de la Tabla 4.51.
La ecuación del modelo fijado es:
LLENADO = -8,75145 + 16,0814*SQRT(LADO)
Dado que el valor P en la tabla ANOVA es mayor o igual a 0,05, no hay una
relación estadísticamente significativa entre las variables en el nivel de confianza
del 95,0% o superior.
El estadístico R-cuadrado indica que el modelo fijado explica 51,1857% de la
variabilidad en LLENADO, y el estadístico R-cuadrado ajustado es 34,9143%
Desviación T
Parámetro Estimación Típica Estadística Valor p
CONSTANTE -8,75145 42,5278 -0,205782 0,8501
SQRT(LADO) 16,0814 9,06695 1,77362 0,1742
Efecto Suma de cuadrados GL Media de cuadrados Estadístico-F Valor p
Modelo 381,045 1 381,045 3,15 0,1742
Residuos 363,391 3 121,13
Total (Corregido) 744,436 4
Tabla 4.54: Análisis de la varianza
R-Cuadrado = 51,1857 %
R- Cuadrado ajustado = 34,9143%
Error estándar de la estimación = 11,0059
MAE = 7,57326
DW = 3,07464 (P=0,9429)
RESULTADOS
Página 102 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
Figura 4.24: Gráfico del ajuste
Con un valor de raíz cuadrada del Lado igual a 6,7mm, se consigue un llenado del
100%.
Se elimina la constante para, al tener que estimar un parámetro menos tener más
grados de libertad, obteniendo la ecuación del modelo fijado siguiente:
LLENADO = 14,2281*SQRT(LADO)
Como hay un valor p en la tabla ANOVA menor que 0,05, hay una relación
estadísticamente significativa entre las variables en el nivel de confianza del 95,0%.
Desviación T
Parámetro Estimación Típica Estadística Valor p
SQRT(LADO) 14,2281 0,915176 15,5468 0,0001
Efecto Suma de cuadrados GL Media de cuadrados Estadístico-F Valor p
Modelo 22268,3 1 22268,3 241,70 0,0001
Residuos 368,521 4 92,1301
Total (Corregido) 22636,8 5
Tabla 4.55: Análisis de la varianza
R-Cuadrado = 98,372 %
R- Cuadrado ajustado = 98,372 %
Error estándar de la estimación = 9,59844
MAE = 7,26696
DW = 3,19368
Al eliminar la constante se obtiene un valor p de 0,0001, que explica aún mejor el
comportamiento de los datos.
Plot of Fitted Model
3,8 4,3 4,8 5,3 5,8 6,3 6,8 7,3
SQRT(LADO)
50
60
70
80
90
100
LL
EN
AD
O
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CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 103 de 184
Figura 4.25: Gráfico del ajuste
Con un valor de raíz cuadrada del Lado igual a 7 (49mm de lado), se consigue un
llenado del 100%.
Se han realizado los análisis con pocos datos, solo con 5 datos, lo recomendable es
aportar más para obtener una mejor regresión.
Plot of Fitted Model
3,8 4,3 4,8 5,3 5,8 6,3 6,8 7,3
SQRT(LADO)
50
60
70
80
90
100
LL
EN
AD
O
RESULTADOS
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CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 105 de 184
5. CONCLUSIONES
Para la colada tradicional:
Llenado: Los factores de mayor influencia son la colada y el espesor de pared del
modelo. Se hizo un análisis de los 4 con interacciones, pero los factores individualmente
persistían como influyentes. Se estimó que para llenado completo de la pieza analizada se
requiere un lado de 49mm con 2 pasadas de espesor de pared y colada con un bebedero y
una mazarota.
Calidad superficial superficies y aristas: Los factores que influyen son el número de
pasadas y el lado, es decir, el espesor de la piel en el modelo fabricado en PLA y el tamaño
de la sección de la pieza, respectivamente.
El tipo de arena y el tipo de colada no son factores influyentes para la calidad superficial.
Para la colada de lavado:
El número de coladas de lavado no fue suficiente para realizar análisis fiables ya que el
llenado mínimo es muy alto, por lo que hay que realizar coladas con menor lado.
CONCLUSIONES
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ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 107 de 184
6. OBJETIVOS FUTUROS E IMPACTO
6.1. OBJETIVOS FUTUROS
Como objetivos futuros para la aplicación de este sistema en otros proyectos cabe
destacar:
- Utilización de otras técnicas de moldeo (cerámicos, arcillas, yesos)
realizando el mismo procedimiento para ver cómo afectan éstos en el
resultado final de la pieza obtenida.
- Aplicación del sistema para otras aleaciones metálicas, como pueden ser los
bronces, aleaciones de aluminio, oro, plata.
- Aplicar estos ensayos a piezas pequeñas con mayor relación de aspecto.
- Utilización de otros polímeros para la fabricación de modelos, como el PVA
y el ABS, por citar algunos de los filamentos disponibles en el mercado.
6.2. IMPACTO
- Impacto social: es positivo, ya que cualquier innovación en la fabricación de
piezas es una mejora a nivel de conjunto, con aplicaciones a nivel profesional
como en reposición de piezas únicas.
- Impacto medioambiental: se reduce al utilizar el polímero PLA como modelo,
aunque en el área de la fundición no se puede reducir.
- Impacto económico para pequeña-mediana empresa, debido a que se produce
un ahorro en la obtención del modelo ya que su fabricación mediante impresión
3D reduce considerablemente el coste de fabricación de un molde por el sistema
de matricería en la aplicación de pieza única o prototipo que tendría lugar, si se
utilizara otro material con posibilidad de ser mecanizado, como por ejemplo
metal, maderas y resinas.
OBJETIVOS FUTUROS E IMPACTO
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7. PLANIFICACIÓN TEMPORAL Y PRESUPUESTO
7.1. ESTRUCTURA TEMPORAL DEL PROYECTO (EDP)
Para la realización de la EDP, se divide el proyecto en cinco fases:
• Fase previa. Es la primera fase del proyecto donde se producen las primeras
reuniones con el tutor, se definen los objetivos del proyecto al igual que su alcance.
También en esta fase se produce la asignación del proyecto.
• Fase de documentación y estudios previos. En esta fase tiene lugar la recopilación,
lectura y estudio de la bibliografía, de todo lo referente a la impresión 3D y al
moldeo por fundición.
• Fase de ejecución. Este período es en el que se construyen los modelos de pla y se
realiza el proceso de fundición, obteniendo las piezas finales de la aleación de Al-
12%Si. En esta fase, debido a los periodos de exámenes de junio y julio, el proyecto
estuvo parado 4 semanas.
• Fase de redacción. En esta fase tiene lugar toda la recopilación de resultados del
proyecto, incluyendo gráficas y el análisis de las mismas. Se añade el presupuesto
del proyecto, la planificación temporal, las conclusiones y el resumen del mismo.
Finalmente se da formato al documento siguiendo las normativas de la UPM, y se
incluyen las referencias bibliográficas y los agradecimientos.
• Fase de revisión. Aquí se revisa todo el documento del proyecto, desde la
estructura, pasando por el formato y se incluyen las correcciones efectuadas por el
tutor y los asesores. Al terminar la revisión se concluye subiendo el entregable final
a la plataforma Indusnet.
7.2. DIAGRAMA DE GANTT
Por medio del programa EXCEL, se definen las tareas dentro de un marco temporal de
acuerdo a la planificación para la realización de este proyecto. Estas mismas tareas son
las que aparecen reflejadas en la EDP del apartado anterior, pero en este caso se realiza
una visualización temporal en lugar de jerárquica.
PLANIFICACIÓN TEMPORAL Y PRESUPUESTO
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Figura 7.1: Diagrama de Gantt completo
1 Proyecto Fin de Carrera 189
2 Fase previa 6
3 Reunión con el tutor 2
4 Definición del proyecto y
objetivos
2
5 As ignación del proyecto 2
6 Fase de documentación y
estudios previos
21
7 Estudio impres ión 3D 12
8 Estudio procesos de
fundición
9
9 Fase de ejecución 100
10 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 1
5
11 Colada 1 2
12 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 2
5
13 Colada 2 2
14 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 3
5
15 Colada 3 2
16 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 4
5
17 Colada 4 2
18 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 5
5
19 Colada 5 2
20 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 6
5
21 Colada 6 2
22 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 7
5
23 Colada 7 2
24 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 8
5
25 Colada 8 2
26 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 9
5
27 Colada 9 2
28 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 10
5
29 Colada 10 2
30 Fase de redacción 30
31 Procedimiento teórico y
experimental
6
32 Resultados y anál is i s de
resultados
15
33 Conclus iones 1
34 Objetivos futuros 1
35 Plani ficación temporal
del proyecto y
presupuesto
3
36 Indice de figuras y tablas 1
37 Resumen e introducción 2
38 Bibl iografía y
agradecimientos
1
39 Fase de revisión 5
40 Correcciones y revis ión 5
41 Entrega final 0
05-sep
JUNIO
1| 6| 13|20| 27|
JULIO
1| 4| 11|18| 25|
AGOSTO
1| 8| 15|22| 29|
SEPTIEMBRE
1| 5|Id Nombre de la tarea Duración
(días)
MARZO
1| 7| 14| 21| 28|
ABRIL
1| 4| 11| 18| 25|
MAYO
2| 9| 16| 23| 30|
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 111 de 184
Viendo en detalle las tareas:
Figura 7.2: Diagrama de Gantt con las dos primeras fases.
Figura 7.3: Diagrama de Gantt con la fase de ejecución.
1 Proyecto Fin de Carrera 189
2 Fase previa 6
3 Reunión con el tutor 2
4 Definición del proyecto y
objetivos
2
5 As ignación del proyecto 2
6 Fase de documentación y
estudios previos
21
7 Estudio impres ión 3D 12
8 Estudio procesos de
fundición
9
Id Nombre de la tarea Duración
(días)
MARZO
1| 7| 14| 21| 28|
ABRIL
1| 4| 11| 18| 25|
1 Proyecto Fin de Carrera 189
9 Fase de ejecución 100
10 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 1
5
11 Colada 1 2
12 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 2
5
13 Colada 2 2
14 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 3
5
15 Colada 3 2
16 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 4
5
17 Colada 4 2
18 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 5
5
19 Colada 5 2
20 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 6
5
21 Colada 6 2
22 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 7
5
23 Colada 7 2
24 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 8
5
25 Colada 8 2
26 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 9
5
27 Colada 9 2
28 Fabricación de los
modelos en PLA para
colada 10
5
29 Colada 10 2
JUNIO
1| 6| 13|20| 27|
JULIO
1| 4| 11|18| 25|
AGOSTO
1| 8| 15|22| 29|
SEPTIEMBRE
1| 5|Id Nombre de la tarea Duración
(días)
MARZO
1| 7| 14| 21| 28|
ABRIL
1| 4| 11| 18| 25|
MAYO
2| 9| 16| 23| 30|
PLANIFICACIÓN TEMPORAL Y PRESUPUESTO
Página 112 de 184 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)
Figura 7.4: Diagrama de Gantt con la fases de redacción y de revisión.
1 Proyecto Fin de Carrera 189
30 Fase de redacción 30
31 Procedimiento teórico y
experimental
6
32 Resultados y anál is is de
resultados
15
33 Conclus iones 1
34 Objetivos futuros 1
35 Plani ficación temporal
del proyecto y
presupuesto
3
36 Indice de figuras y tablas 1
37 Resumen e introducción 2
38 Bibl iografía y
agradecimientos
1
39 Fase de revisión 5
40 Correcciones y revis ión 5
41 Entrega final 0
05-sep
AGOSTO
1| 8| 15|22| 29|
SEPTIEMBRE
1| 5|Id Nombre de la tarea Duración
(días)
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 113 de 184
7.3. PRESUPUESTO
Para este proyecto se han necesitado una serie de materiales y un personal técnico
cualificado para realizarlo.
A continuación se muestra el desglose de los costes asociados a este proyecto:
Costes de material:
MATERIAL KILOS PRECIO POR KILO
(€/Kg)
PRECIO TOTAL
(€)
PLA 3 18,95 56,85
ARENA
(saco de 25 kg) 250 0,27 67,5
ALEACIÓN Al-12%Si 15 3,0 45,0
TOTAL 169,35€
Costes de maquinaria:
MATERIAL HORAS
(h)
COSTE UNITARIO
(€/h)
PRECIO TOTAL
(€)
HORNO 11 20 220
IMPRESORA 11 15 165
TOTAL 385,00€
Tanto el horno como la impresora sólo se han contabilizado como horas de trabajo y no
como compra de las máquinas, ya que éstas ya estaban en el laboratorio de fundición.
No se han incluido en la lista los útiles de trabajo como la sierra de corte, el soldador de
estaño, la grata, la chorreadora de arena, la cuchara de colada, ni las máquinas
mezcladoras de arena.
Costes de personal:
PERSONAL HORAS COSTE UNITARIO COSTE TOTAL
INGENIERO JUNIOR 700 6€/h 4200
TÉCNICO FUNDICIÓN 1 11 25€/h 275
TÉCNICO FUNDICIÓN 2 11 25€/h 275
TÉCNICO IMPRESORA 3D 11 25€/h 275
TOTAL 5025€
PLANIFICACIÓN TEMPORAL Y PRESUPUESTO
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En las horas del proyecto se incluyen las horas dedicadas al estudio previo y
documentación, las horas experimentales en el diseño, el proceso de impresión y
fundición, las dedicadas a la redacción de la memoria y las horas utilizadas en el
análisis de resultados.
ESTUDIO DE COLABILIDAD DEL ALUMINIO CON MODELOS REALIZADOS EN PLA POR IMPRESIÓN 3D
CAROLINA BUSTOS NUEVO Página 115 de 184
8. ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.1 Geometría de la pieza________________________________________ 10
Figura 2.1: Esquema de tecnologías rápidas de fabricación clasificadas como
aditivas y no aditivas _________________________________________________ 15
Figura 2.2: Proceso Material Extrusión___________________________________ 17
Figura 2.3: Detalle de un proceso de directed energy deposition _______________ 19
Figura 2.4: Proceso Powder Bed Fusion __________________________________ 20
Figura 2.5: Proceso de impresión por binder jetting _________________________ 20
Figura 2.6: Proceso VAT- Photopolimerization ____________________________ 21
Figura 2.7: Proceso Material Jetting _____________________________________ 22
Figura 2.8: Proceso Sheet Lamination____________________________________ 23
Figura 2.9: Esquema de tecnologías y materiales __________________________ 23
Figura 2.10: Ciclo del PLA en la naturaleza _______________________________ 24
Figura 2.11: Diagrama de fabricación de una pieza de fundición_______________ 27
Figura 2.12: Caja de moldeo ___________________________________________ 28
Figura 2.13: Pieza de fundición a, modelo b, con macho d realizado en la caja de
machos c, de un cilindro hueco_________________________________________ 29
Figura 2.14: Moldeo de la pieza anterior a punto de cerrar la caja. Obsérvese la
posición del macho __________________________________________________ 29
Figura 2.15: Mezcla arena verde________________________________________ 30
Figura 2.16: Representación esquemática del proceso de moldeo mediante arena
en verde___________________________________________________________ 31
Figura 2.17: Mezcla arena química ______________________________________ 32
Figura 2.18: Resina sintética reticulada___________________________________ 32
Figura 3.1: Impresora 3D Prusa i3 Hephestos con el portátil utilizado___________ 33
Figura 3.2: Pantalla principal de información en la impresora 3D ______________ 34
Figura 3.3: Aspecto del programa Repetier-Host ___________________________ 35
Figura 3.4: Posición de los tres polímeros en el ensayo______________________ 36
Figura 3.5: Ensayo para la elección del polímero ___________________________ 37
Figura 3.6: Modelo de PLA usado para el ensayo, modelo M0 ________________ 39
Figura 3.7: Modelo M1 usado para el ensayo ______________________________ 40
Figura 3.8: Modelo M3 usado para el ensayo ______________________________ 40
Figura 3.9: Bloque de 3 pasadas o capas__________________________________ 42
Figura 3.10: Dimensiones del modelo de 20x20mm, en 2D realizado con