Ingeniero Civil Mecánico / Actualmente existen equipos de extrusión de escritorio que producen filamento, pero trabajan sobrecalentando el material. En general los plásticos están destinados sólo a un ciclo térmico, por lo que no existe preocupación por la degradación producida en los plásticos a raíz de temperaturas excesivas. El propósito general de este trabajo consiste en diseñar una máquina capaz de tratar materiales termoplásticos disminuyendo su degradación, para generar a partir de éstos, un filamento útil para impresoras 3D FDM. Para lo anterior se estudia el comportamiento de una extrusora previamente diseñada y partes fabricadas, para luego definir la geometría general y las variables de diseño adecuadas para representar convenientemente un calefactor para extrusión de filamento. Una vez definida la forma general del calefactor, se modela a partir de diferencias finitas su campo de temperaturas en operación. Para lograr la solución de las ecuaciones desarrolladas, se programó una aplicación computacional en lenguaje Java, permitiendo su fácil utilización en la mayoría de los sistemas operativos existentes, desplegando la solución del problema sin un equipo computacional avanzado. Este programa resuelve un calefactor específico, con medidas, materiales y estado de operación particular, entregando el campo de temperaturas de todo el equipo. Posteriormente, se definieron variables de desempeño e índices de desempeño que caracterizan un calefactor en particular y su estado de operación, permitiendo su comparación frente a otros equipos y escenarios. Los índices de desempeño y el programa previamente desarrollado, se utilizaron para crear una nueva aplicación computacional que modifica variables de diseño y mide desempeño de las variaciones. Con esto, se estudiaron todas las variables geométricas que influyen en la creación del calefactor, para así, definir la forma final del equipo a través de la optimización de dichas variables. Se finaliza el trabajo con un diseño sencillo, de fácil construcción y optimizado, capaz de trabajar con distintos materiales termoplásticos. Para ello, se utilizan los mismos programas desarrollados para la optimización del diseño, para perfeccionar el funcionamiento para un material en específico.

Ingeniero Civil Mecánico / Las impresoras 3D son máquinas que permiten producir objetos tridimensionales físicos a partir de un modelo virtual o sólido, diseñado desde algún programa CAD. Un movimiento de crear impresoras 3D de tipo Open (libres de ser reproducidas o modificadas), ha permitido un desarrollo de parte de comunidades que han visto cómo la tecnología mejora, esto también ha atraído a empresas a tener su propia oferta de impresoras 3D, como resultado se ha visto una baja en el precio considerable además de un menor tamaño, que ha permitido crear el concepto de impresora de escritorio para el hogar. En esta memoria se diseña y construye a BeamMaker, una impresora 3D que utiliza fotopolímeros para la creación de piezas, junto con ella se desarrolla un software para utilizar con la misma. Se requiere que la máquina sea de carácter Open con el objetivo de su fácil masificación y modificación, además de un precio bajo (menos de 500 dólares), ya que el objetivo es llevar esta tecnología a los hogares. La tecnología de polimerización utiliza una fuente de luz, que va curando capa a capa el objeto a crear, se utiliza un fotopolímero que es sensible a una longitud de onda de luz visible, para así utilizar un proyector como fuente de luz, esto permite bajar los costos considerablemente. Durante el diseño de la impresora se observan una serie de problemas que se han de solucionar para así lograr imprimir de manera correcta, entre estos problemas se encuentra la adherencia del objeto a la bandeja móvil de polimerización y a la piscina de polímero, además de problemas por la viscosidad del material para refrescar una capa nueva. Con el objetivo de conocer las mejoras que tiene BeamMaker con respecto a las impresoras actuales, se hace una comparación imprimiendo la misma pieza, para 2 tipos de impresora y BeamMaker, los resultados muestran mejoras tanto a simple vista como en las medidas del objeto, la figura impresa con BeamMaker tuvo un error medio en las medidas de 0.03 mm, mientras que las otras impresoras tuvieron errores de 0.4 y 0.3 mm, mostrando que efectivamente BeamMaker es un aporte respecto al desarrollo de esta tecnología.

Seminario para optar al título de Ingeniero Comercial, Mención Administración / Este plan de negocios está dirigido a exponer y justificar la idea de emprendimiento sustentada en la asesoría de diseño y venta de productos realizados en la tecnología de impresoras 3D, bajo el nombre comercial de “Print3d Pal”. La empresa “Print3d Pal” está enfocada en servicios de diseño e impresión 3D personalizada, utilizando maquinaria de última generación. Sus principales servicios son: 1) Prototipado; confección de un modelo preliminar para una compañía preferentemente de manufactura utilizado para probar características funcionales o físicas del producto final que quiere comercializar la compañía cliente, 2) Merchandising de baja escala; son productos de publicidad diseñados e impresos para una compañía cliente enfocados en captar la atención y generar reconocimiento de marca potenciales en consumidores mediante diseños innovadores y de mayor complejidad, y 3) Merchandising de gran escala; son productos de publicidad diseñados e impresos para una compañía cliente enfocados en captar la atención y generar reconocimiento de marca en potenciales consumidores mediante diseños de menor complejidad, menor costo, menor definición pero mayor rapidez de impresión. Esta gama de servicios permite a la empresa abarcar un mayor mercado y de esta manera mejorar su rendimiento. La empresa será fundada como una sociedad limitada conformada por 4 socios iniciales, quienes formarán parte de la dirección general, con un aporte igualitario de $ 5.530.263 pesos lo que generara un capital total de $ 22.121.050. Su oficina comercial estará ubicada en 8vo piso del edificio ubicado en Padre Mariano #114, Providencia, Santiago. En cuanto al mercado de las impresiones 3D en Chile, actualmente vive una etapa de crecimiento atribuible a la etapa inicial del producto, por lo tanto, y tanto para los productos de prototipado y merchandising existen oportunidades ligadas a apoderarse de parte de mercado creciente. Para el prototipado rápido existe mayor competencia que para el merchandising aunque no es mucha, esto se debe a la mayor demanda por estos servicios que hay en el mercado y al mayor desarrollo de este servicio. Debido al menor poder de negociación de los clientes y proveedores, y la menor amenaza de sustituto, además de las ventajas para los clientes que aporta el prototipado, deducimos que si bien ambos mercados tienen atractivo el prototipado tiene características que hacer prever mayores beneficios de él. Asimismo, en el plan de marketing se define la estrategia de posicionamiento general como más por lo mismo, pues a grandes rasgos se entregará un servicio integral, a diferencia del grueso de la competencia, por el mismo precio de mercado. Para sostener el concepto atractivo de cercanía se muestra una imagen corporativa minimalista, que proyecta la idea de creatividad y universalidad. Respecto al tema financiero, la inversión requerida por el proyecto es completamente avalada por los flujos esperados para un periodo de 10 años, siendo totalmente rentable y recuperando la inversión inicial durante el primer año de funcionamiento, lo que resulta muy atractivo y auspicioso para el futuro de la empresa.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería - Mención Mecánica / La impresión 3D es una tecnología de manufactura aditiva que ha revolucionado la industria, debido a todas sus bondades y ventajas que posee con relación a la manufactura convencional, ventajas como la facilidad de fabricar objetos sin restricción de forma, variedad de materia prima, bajo costo de producción, optimización del tiempo de producción, etcétera. Una desventaja que poseen las impresoras 3D convencionales, es que su volumen de impresión está limitado por la estructura de la máquina, pudiendo fabricar partes casi tan grandes como la misma máquina pero no mayor a esta. Este trabajo de tesis tiene como principal objetivo desarrollar una máquina de manufactura aditiva, que posea la capacidad de desplazarse verticalmente y sin restricción por una columna de sección cuadrada fabricada continuamente por la misma máquina, utilizando como materia prima un filamento de PLA. El diseño propuesto para el desarrollo de la máquina podrá fabricar estructuras más grandes que la misma máquina, logrando de esta manera superar el problema que poseen las impresoras convencionales con relación a su volumen de trabajo limitado. La máquina utiliza para el desplazamiento vertical el mecanismo piñón-cremallera, que consiste en fabricar una cremallera en una cara de la columna, la cual sirve para que el piñón motriz que se encuentra ensamblado a la estructura del mecanismo de impresión, pueda engranar en la misma y genere el desplazamiento de la máquina. El movimiento del eje X-Y es generado mediante el uso de un tornillo sin fin. La máquina es compacta y de fácil de manejo, se desplaza de manera continua sobre la columna. Los mecanismos de cada eje funcionan correctamente y sin problemas. La velocidad establecida como nominal para el funcionamiento de los ejes de impresión es de 50 mm/s para el perímetro y 20 mm/s para el relleno, a una resolución de 0.30 mm, obteniendo una rugosidad superficial de 33.42 µm.

Ingeniero Civil en Computación / Bajo el contexto del concurso Beauchef Proyecta dentro de la Facultad de Cientas Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile se diseña una Impresora 3D que imprime concreto, este proyecto debe tener una validación respecto a la salida de la impresora, tomando en cuenta que la construcción de la impresora se realizará iterativamente tener un feedback preciso y eficaz ayuda a mejorar la manufactura de este dispositivo. Para comenzar se realizó una evaluación respecto al estado del arte de las técnicas para describir y comparar volúmenes en modelos 3D y se llegó a la conclusión que la voxelización fue la ruta a seguir para la evaluación de la impresora utilizando comparación volumétrica. Luego de haber fijado la voxelización como la manera de comparar volúmenes se procedió a diseñar un algoritmo que preprocese los modelos para normalizar las estructuras a comparar. Se utiliza la librería PCL para la implementación. Se realizó experimentación para determinar si las hipótesis y los criterios determinados para el funcionamiento del algoritmo funcionan correctamente bajo un experimento sintético utilizando modelos de un \textit{benchmark} y se determinó que no cumple con los estándares para la verificación de calidad de una impresora. Luego de esto se realizó un segundo experimento con hipótesis refinadas para considerar la alineación de los modelos utilizando los mismos modelos que el experimento anterior. Se llegó a resultados exitosos bajo el segundo experimento, lo que logró determinar una métrica bajo el algoritmo para la evaluación de modelos 3D y sus respectivas impressiones utilizando alguna impresora y un dispositivo de adquisición de datos 3D. Esta métrica se determinó respecto a las medidas de los objetos a comparar. La impresora 3D de concreto al momento de la redacción de este documento está en construcción.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 30/3/2021. / Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / La industria de la impresión 3D ha experimentado un constante crecimiento a nivel mundial, con un 16% en promedio en los últimos diez años. Se estima que este crecimiento se incrementará a entre un 20% y 30% en los próximos 5 años debido a la masificación de las impresoras 3D. Grandes empresas internacionales como General Electric, Nike, Ford entre otras, están incorporando esta tecnología en sus procesos productivos y actividades de marketing. Considerando este auge, se ha decidido estudiar la posibilidad de entrar en este negocio en Nicaragua, con foco en el área de entretenimiento. Actualmente no hay empresas destinadas a este rubro en ese país. La metodología para desarrollar este proyecto es la de un plan de negocios de Michael Porter, el cual consiste en un análisis externo e interno de la industria para luego determinar los elementos necesarios para satisfacer las necesidades del mercado objetivo. El análisis del contexto político, económico, social y tecnológico en Nicaragua mostró resultados positivos para este proyecto. Las principales oportunidades identificadas son el tratarse de una industria en crecimiento y el aumento sostenible del PIB. Dentro de las amenazas están la posible entrada de competidores internacionales y dificultad de contratar personal capacitado debido al poco conocimiento en impresión 3D. Una encuesta arrojó como resultado que existe un interés en la personalización realizada con impresoras 3D, así como una disposición a pagar de más de 15$ por producto. Si bien no existen sustitos directos se evaluaron productos similares como recuerdos de bautizos y carcasas de celulares, las cuales se concluyó no presentan una competencia directa. El segmento objetivo identificado son los jóvenes y profesionales con alto nivel socioeconómico, que valoran la personalización, tienen acceso a los distintos medios de comunicación y presentan una alta disposición a pagar. El proyecto se muestra rentable sin apalancamiento con un VAN de 43.215$ y una TIR del 68%. Se realizó un análisis de sensibilidad mediante escenarios, dentro de los cuales se obtuvo que estos valores son sensibles ante la disminución de ventas, aunque sin comprometer la rentabilidad del proyecto. La ventaja financiera del proyecto es que al presentar un costo inicial relativamente bajo, permite que sea financiado mayoritariamente por instituciones financieras, lo cual da como resultado una Tir de 195%. Como resultado final de la tesis se concluye que esta es un proyecto rentable y atractivo para poner en marcha.

El presente trabajo, de final de carrera, tiene como objetivo principal el diseño de un sistema mecatrónico capaz de brindar a las impresoras 3D de escritorio de código libre la capacidad de poder imprimir materiales como el nylon, ABS, ASA, entre otros clasificados como materiales de ingeniería. Actualmente, solo las impresoras industriales son capaces de imprimir estos materiales, debido a que controlan el medio circundante en el área de impresión y la humedad relativa del filamento 3D. Estas máquinas tienen un costo elevado en comparación con las de código libre. Se llegó a un diseño que complementa a una impresora 3D de código libre, el cual incluye un control de temperatura y de humedad en la cabina principal y del filamento 3D, con el cual una impresora 3D de escritorio y código libre puede imprimir materiales de ingeniería. Este diseño mecatrónico se validó por medio de simulaciones estructurales y un prototipo funcional a escala. Además, se demostró que es viable su implementación como un producto comercial.