APRÈN. Portal de la producció docent del professorat de la UPC

El presente Trabajo de Fin de Grado (TFG) tiene como finalidad el diseño, la fabricación y el control funcional de 3 maquetas correspondientes a tres variantes constructivas de trenes de engranajes epicicloidales simples (TES). Estas maquetas se podrían se utilizadas como herra- mientas didácticas en la asignatura Teoría de Máquinas y Mecanismos (TMM) de los Grados en Ingeniería en Tecnologías Industriales (GETI) y en Tecnologías Industriales y Análisis Económico (GTIAE), impartidos en la Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB). El desarrollo del proyecto comenzó con una revisión del estado del arte sobre engranajes y trenes de engranajes, incluyendo una exploración de los modelos actualmente utilizados en el Departamento de Ingeniería Mecánica (DEM) para la enseñanza de dicha asignatura. La modelización de las piezas y los ensamblajes de los mecanismos se llevó a cabo median- te el software SolidWorks, utilizando los complementos Motion para realizar simulaciones de funcionamiento y Visualize para obtener imágenes y videos renderizados de alta calidad. Los esquemas de los mecanismos se generaron con las herramienta Adobe Illustrator, mientras que las conexiones eléctricas y electrónicas se representaron utilizando TinkerCAD. La fabri- cación mediante impresión 3D por deposición de filamento fundido (FFF) se realizó con la impresora Ultimaker 2+ disponible en el DEM, utilizando el software Ultimaker CURA para preparar los modelos. La programación de los sistemas de control se implementó en la plataforma Arduino IDE, donde se heredó un código que se analizó y modificó ligeramente. Se emplearon motores paso a paso Nema 17, controlados mediante placas Arduino UNO y módulos de control modelo L298N para la gestión de potencia, de la velocidad y del sentido de rotación de sus ejes. Las piezas impresas se fabricaron con PLA (ácido poliláctico), mientras que las bancadas se hicieron con madera. En el diseño de las piezas primó el criterio de minimizar el consumo de material, manteniendo la robustez y geometría necesarias para un funcionamiento adecuado de las transmisiones dentadas, cuyas ruedas se fabricaron con módulos de 3 mm en la dos primeras maquetas y de 2 mm en el caso de la tercera maqueta. El TFG aporta tres maquetas motorizadas de trenes de engranajes epicicloidales y así como sus modelos virtuales y la simulación de su funcionamiento. El código de programación desarrollado ha sido reutilizado y ligeramente modificado del Trabajo de Fin de Grado (TFG) de Marc Obermaier [1] como parte del proyecto. Se aporta una metodología simple de diseño para el caso de trenes epicicloidales. El coste del TFG asciende a 12.781,21 euros.

El presente trabajo analiza y compara dos métodos de fabricación aplicados en la industria de la joyería. El objetivo principal del proyecto es diseñar, fabricar y comparar las dimensiones y la rugosidad superficial de una pieza de joyería obtenida mediante los procesos de trabajo del metal y de microfusión asistida por la impresión 3D. Este estudio surge de la necesidad de evaluar la viabilidad técnica y económica de integrar tecnologías de fabricación aditiva (FA) en un sector tradicionalmente dominado por procesos artesanales. El trabajo incluye una revisión teórica de los métodos de fabricación estudiados, el diseño CAD (diseño asistido por ordenador) con el uso del programa SolidWorks de un colgante de estrella de seis puntas y la fabricación de prototipos. La fabricación manual permite realizar ajustes personalizados durante todo el proceso, obteniendo valores dimensionales y geometrías consideradas satisfactorias, pero con una notable inversión de tiempo y esfuerzo. Por otro lado, la microfusión asistida por impresión 3D muestra una capacidad superior para reproducir dimensiones concretas y garantizar la repetibilidad en piezas casi idénticas. Sin embargo, en este último proceso se identifican limitaciones importantes en el uso de impresoras FDM (de modelación por deposición fundida), como la necesidad de utilizar soportes adicionales para la impresión del prototipo, que afectan al acabado superficial de las piezas fundidas y que requieren realizar tareas de posprocesado aumentado el tiempo de obtención de dichas piezas. En el análisis de los resultados se destaca que las piezas fabricadas por microfusión asistida por la impresión 3D presentaron una mejor precisión dimensional frente a las obtenidas mediante el trabajo manual, pero una mayor rugosidad superficial en comparación con este último. Asimismo, del análisis económico y ambiental se concluye que la microfusión asistida por la impresión 3D tiene un coste inicial más elevado debido al equipamiento, pero resulta más eficiente en la producción de series largas. El impacto ambiental fue menor en la microfusión, gracias a la posibilidad de reutilizar materiales y reducir residuos. La principal conclusión del proyecto es que la microfusión asistida por impresión 3D se perfila como una herramienta prometedora para la producción en serie y en la experimentación con piezas de joyería de geometrías complejas, mientras que el trabajo manual sigue siendo un proceso ideal para piezas únicas y altamente personalizadas. No obstante, para mejorar la integración de la fabricación aditiva en la joyería, se recomiendaexplorarotras tecnologías, como laestereolitografía (SLA), que permitan minimizar las limitaciones identificadas en este estudio.

Aquest Treball Final de Grau té com a objectiu principal dissenyar, simular, fabricar i validar dos prototips de pistoles llançadores de gomes amb carregador Intercanviable amb un disseny innovador respecte als productes comercials, així com el disseny i construcció d'un joc de tir al blanc competitiu. La metodologia seguida en la realització d'aquest treball consta dels passos següents: 1) Estudi de l'estat de l'art de les pistoles llança gomes que hi ha al mercat, 2) Definició dels requisits de disseny dels prototips de les pistoles llança gomes a partir del que s'identifica al pas anterior, 3) Dissenyar i analitzar els mecanismes a utilitzar en els prototips de les pistoles llança gomes, triant els materials a utilitzar; 4) Generació dels models virtuals de llança gomes i de la diana mòbil, així com fer la comprovació virtual de l'assemblatge i funcionament amb el programa SolidWorks, 5) Anàlisi dels elements crítics dels prototips de llança gomes mitjançant el programa Workbench ANSYS Student , 6) Fabricació dels prototips mitjançant impressió 3D i tall per làser; 7) Assemblatge i posada a punts dels prototips físics de les pistoles llança gomes i de la diana; 8) Control del funcionament de la diana mòbil, mitjançant placa Arduino, 9) Disseny i fabricació de la caixa contenidora dels elements del joc, 10) Estudi econòmic, 11) Estudi de l'impacte ambiental i d'igualtat de gènere i 12) Redacció de les conclusions i recomanacions del projecte. S'ha fabricat i validat la funcionalitat de dos prototips de llança gomes denominats: a) Model C96 i b) Model Bergmann. També s'ha fabricat i validat una diana mòbil reactiva, controlada amb un servomotor TD-8135mg de rotació contínua i una placa ArduinoUno. Els llança gomes i la roda del joc es guarden en una caixa dissenyada i fabricada amb cartró i escuma de polietilè, amb un disseny lúdic. L'estudi econòmic confirma que el cost del projecte és de 9.419,48 €.

La teoria de mecanismes és una de les matèries obligatòries d'especialitat en la titulació de Grau en Enginyeria Mecànica. Per això, aquest document té la finalitat d'entrenar a l'estudiant durant l'aprenentatge dels continguts teòrics i en la resolució gràfica i analítica de diferents mecanismes. Aquesta col·lecció de problemes constitueix un material docent que dona suport a les classes presencials i a l'estudi no presencial de l'assignatura Cinemàtica i dinàmica de màquines. La col·lecció de problemes resolts aquí presentada, es caracteritza per la varietat i combinació de diferents tipus de moviment en les màquines. La resolució dels exercicis està explicada de manera detallada pel mètode analític i contrastada mitjançant el mètode gràfic. Es determinen els paràmetres cinemàtics i el seu corresponent comportament dinàmic. Aquests aspectes representen el plantejament preliminar a l'hora de dissenyar una màquina, amb la qual es desitja fer un treball útil.

The objective of this final degree project is to design and manufacture a device for the disgorging process of home-made Cava bottles. The main purpose of this device is to offer an affordable alternative for enthusiasts of home-made Cava production, in order to facilitate this process. In the present research, a study of the state of the art of Cava has been carried out, covering its origins, typology and production process, with particular emphasis on the disgorging proce- dure. Likewise, a detailed analysis of the cooling systems has been carried out, highlighting a comparative study of these systems. This analysis has made it possible to determine that the liquid coolant bath is the most suitable option for its implementation. The design of the device was carried out using the methodology proposed by Carles Riba, con- sisting of four fundamental stages: product definition, conceptual design, materialisation of the design and detailed design. Various design alternatives have been proposed, evaluating their advantages and disadvantages through selection matrices. Finally, the most appropriate design was selected for the parts of the device known as the container and the bottle holder. The design process has been carried out using the 3D modelling software SolidWorks. The device has been manufactured using the additive manufacturing process known as fused filament manufacturing, using a Multimaker 2+ printer available at the Department of Me- chanical Engineering of the Universitat Politècnica de Catalunya. The printing material used is polylactic acid filament, commonly known as PLA, available at this department. The validation of the manufactured device has been carried out through practical experimenta- tion, demonstrating an adequate operation for the disgorging process. A thermodynamic study has been carried out, detailed in this work, which has shown the capacity of the device to freeze two bottles of Cava successively in a short period of time, which is considered a suitable quantity for the aficionados of artisanal Cava production. The total cost of the device, in the case of not having a 3D printer, amounts to €228.50, while if you have it, the cost is significantly reduced, amounting only to the cost of a roll of PLA of €26.23, thus being considered affordable for Cava enthusiasts. The total cost of the project is estimated at €7,593.56. The work also addresses the social and gender impact. Finally, the conclusions obtained are presented and possible future improvements in the design and manufacture of devices of this kind are discussed. In summary, it is concluded that the device designed and manufactured meets the established requirements, operates efficiently and is accessible to its target audience

The main objective of this paper is to carry out a detailed comparison between cylindrical helical gears manufactured using the Fused Deposition Modeling (FDM) additive manufacturing technology, using two different polymeric materials: polylactic acid (PLA) and polyamide (PA), commonly known as Nylon. The comparison is conducted through the study of multiple dimensional, geometric, and surface finish parameters. To initiate the development of the work, an exhaustive state-of-the-art documentation has been conducted, gathering information related to additive manufacturing, with a focus on FDM technology, as well as cylindrical helical gears. Basic terminologies and precise definitions of geometric parameters for generation and intrinsic properties of helical gears have been included. Lastly, a comparison between traditional manufacturing methods and the latest additive manufacturing methods has been carried out to identify their advantages and limitations. To conclude the state-of-the-art section, the measurement methods of geometric parameters used in the verification of helical gears are presented. The explanation of the methods details the methodologies to be used, as well as the necessary calculations to perform the measurements and obtain theoretical values. In the following section, the process of modeling cylindrical helical gears using SolidWorks software is explained. Models are created using two different methodologies, and after comparison, the most suitable one is chosen to proceed with the process. Subsequently, all the necessary gears are printed using the specified materials. Once manufactured, the parameters described in the state-of-the-art section are measured using the measurement instruments and machines in the Manufacturing Technologies laboratory of the Department of Mechanical Engineering at the Barcelona School of Industrial Engineering (ETSEIB). In the measurements performed with manual measuring instruments, there is no material that significantly outperforms the others. Regarding the measurements with a vision machine, the PLA gears exhibit more precise values in terms of diameter and achieve better roundness and concentricity error. Finally, in the analysis of surface roughness, the values obtained have been similar for both materials. To conclude the work, the necessary studies are conducted. Firstly, the weekly project planning is carried out. Then, an economic study is conducted, which includes the various costs for the project realization. This is followed by an environmental study discussing the impact of the project on the natural environment, and finally, a social study focusing on gender equality is conducted

This thesis aims to design, manufacture and control the operation of models of Geneva mechanisms (external and spherical type) and a differential mechanism. These models will be used as teaching resources in the subjects of Theory of Machines and Mechanisms (TMM) and “Proyecto II” taught in the Degree in Technologies in Industrial Engineering (in Spanish “Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales” (GITI)) at the “Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona” (ETSEIB). A study of the state of the art of Geneva and differential mechanisms has been carried out, exposing their basic characteristics. On the other hand, those currently used in the subject Theory of Machines and Mechanisms (TMM) and “Proyecto II”, in the department of mechanical engineering (DEM), are shown. A search has also been made for companies that sell models of the mechanisms studied here, the types of mechanisms they market and the price. Various software has been used for the development of the project. For example, for the design of the solids that make up the mechanisms, and their assemblies have been made with the SolidWorks program, with the Simulation add-ons to make simulations of the operation and Visualizer to obtain renderings that allow obtaining a high graphic quality of the parts and sets. The programs InkScape and Adobe Illustrator were used for the diagramming of the mechanisms. The wiring diagrams of the electrical and electronic components were made with the TinkerCAD program, and for the fabrication of the 3D printed components by fused filament fabrication (FFF), the Ultimaker CURA v.5.2.2. program was used. The Arduino IDE program platform is used for the generation of the operation control code. The parts have been printed from PLA material (polylactic acid) with an Ultimaker 2+ printer available at DEM and the bedplates have been manufactured by conventional machining of plywood cutting and drilling. It is worth mentioning, that the designs of the pieces have been made based on the principle of their manufacture, so they have been optimized with respect to the amount of material to be used, guaranteeing the geometry for the correct operation and as well as its robustness. This work provides three didactic models that correspond to: two Geneva mechanisms, one internal type and the other spherical, and a differential mechanism. All models incorporate stepper motors of the Nema 17 type, and the control of their operation is done by Arduino UNO boards (reused elements) and L298N control cards. The code has been programmed with the Arduino IDE programming platform. Finally, the overall economic cost of the project is estimated at €8,684.99, and is complemented by an environmental, social and gender equality impact study

El presente Trabajo Final de Grado tiene como objetivo comparar la exactitud dimensional y el acabado superficial de levas de anchura constante fabricadas por los procesos de impresión 3D y de fresado por control numérico. El proyecto se centra en un mecanismo de leva de anchura constante que impulsa un doble palpador plano con movimiento de traslación. El trabajo utiliza la metodología siguiente: 1) Estudio del estado del arte de los mecanismos de leva-palpador, de su diseño y de los procesos de fabricación de las levas, 2) Aprendizaje del funcionamiento y uso del programa QtCam, 3) Síntesis de un mecanismo de leva de anchura constante utilizando el programa QtCam, 4) Generación del modelo virtual de la leva y del palpador y comprobación del funcionamiento del mecanismo mediante el programa SolidWorks, 5) Fabricación de varios prototipos de leva y de doble palpador mediante impresión 3D con material PLA; 6) Verificación de los prototipos de levas, palpadores, ejes y tapones impresos (comprobación de errores dimensionales, de forma y de acabados superficiales) ; 7) Mecanizado por fresado con control numérico de los perfiles de levas de anchura constante, 8) Verificación de las levas mecanizadas (similar a la verificación anterior), 9) Comparativa de los prototipos de levas obtenidos mediante impresión 3D y mecanizado; 10) Estudio económico e impacto ambiental y 11) Conclusiones del proyecto y recomendaciones. Las levas se han verificado en cuanto a sus dimensiones, error de forma y rugosidad. La comparativa de los prototipos impresos con los mecanizados concluye que los errores dimensionales son aceptables, incluso para las piezas impresas, justificando la alta precisión de la impresora 3D utilizada. En particular el parámetro fundamental anchura de la leva se comporta bastante aceptable, con errores relativos inferiores al 2% en ambos casos. El acabado superficial de las levas mecanizadas (rugosidad Ra inferior a 0,1 μm) es mucho mejor que el de las piezas impresas (valores de Ra sobre los 10 μm). El estudio económico permite confirmar que el coste del proyecto asciende a 6967,85

En este trabajo se presenta una comparación de la geometría y el acabado superficial de engranajes cilíndricos de dientes rectos y helicoidales impresos en dos materiales distintos, Nylon y ácido poliláctico (PLA), mediante el método de fabricación 3D por deposición fundida (FDM). En la primera parte del trabajo se realiza una búsqueda del estado del arte, tanto de las distintas soluciones de impresión 3D como los parámetros principales que afectan a la impresión y las principales problemáticas/desafíos que pueden surgir en el proceso de impresión. También se expone la terminología básica de las ruedas dentadas y se analizan los principales parámetros geométricos de los engranajes cilíndricos de dientes rectos y helicoidales, juntamente con las expresiones para el cálculo de dichos parámetros; además se comentan los materiales de plástico más utilizados en la impresión 3D de engranajes y sus principales aplicaciones y ventajas. La última parte del apartado describe los procesos de verificación y medición de los parámetros geométricos más destacables en las ruedas dentadas. A continuación, se detalla el proceso de modelado de los engranajes, realizado mediante el software de modelación de sólidos SolidWorks, y se realiza un diseño de experimentos (DOE) para encontrar los valores óptimos de los parámetros de impresión 3D: altura de capa, temperatura y velocidad para la impresión de piezas del Nylon, atendiendo a su error dimensional y su acabado superficial. Seguidamente, se imprimen los engranajes cilíndricos de dientes rectos y helicoidales de Nylon y posteriormente son verificados mediante los instrumentos disponibles en el laboratorio de Tecnologías de Fabricación del Departamento de Ingeniería Mecánica en la ETSEIB. Durante la verificación se ha medido el espesor cordal mediante el micrómetro de platillos, el espesor de un diente mediante el pie de rey de módulo, el diámetro, la redondez y la concentricidad mediante una máquina de visión, la rugosidad superficial del flanco del diente mediante un rugosímetro de contacto y el ángulo de hélice mediante la prueba de la huella. Utilizando el software Minitab se realiza el análisis estadístico y se comparan los nuevos engranajes impresos con los engranajes cilíndricos de dientes rectos impresos con PLA de los que disponía, fabricados de forma previa a la confección de este trabajo. El análisis de los resultados obtenidos indica que el material idóneo entre los dos analizados en impresión de engranajes 3D FDM es el PLA, ya que, en general, ha proporcionado valores medios de los distintos parámetros medidos que se encuentran más cerca del valor nominal que para el caso del Nylon. También se realiza la planificación temporal del trabajo y un análisis del coste económico del proyecto, donde se describen costes del personal involucrado, material plástico utilizado el consumo eléctrico y la amortización de equipos y de los programas informáticos usados. Finalmente se analiza el impacto ambiental derivado de la realización del trabajo

El presente proyecto se desarrolla en la empresa Coscollola Engineering S.L., en la que el autor ha realizado las prácticas. Dicha empresa se dedica básicamente al diseño de líneas destinadas al transporte de sólidos para empresas transformadoras de plástico o recicladoras. Muchos de los proyectos allí desarrollados involucran la construcción de una línea completa de extrusión de plásticos. Uno de los equipos importantes de dichas líneas son los descargadores de Big Bags. En la empresa se han diseñado una variedad de descargadores diferentes para cada proyecto y no se ha homogeneizado un criterio de elección del diseño. Por otra parte, la empresa carece de un catálogo de los equipos diseñados, lo que dificulta su comercialización. Este proyecto tiene dos objetivos, el primero es proponer un catálogo estandarizando de los modelos de descargadores de Big Bags que oferta la empresa Coscollola Engineering para facilitar su comercialización y, el segundo es, proponer una solución técnica viable para los sistemas de descarga de Big Bags, en particular para materiales en polvo de poca fluidez. En el trabajo se expone el estado del arte de los descargadores de Big Bags que se comercializan internacionalmente, así como de los dispositivos cargadores de Big Bags y de los materiales que almacenan, abordando también de las normativas correspondientes a la manipulación de dichos materiales. También se exponen las características constructivas y el funcionamiento de los descargadores de Big Bags producidos por la empresa en que se realiza el trabajo. Como resultados del proyecto está la creación de un catálogo de modelos descargadores de Big Bags que expone de manera fácil y ordenada la serie de modelos producidos por la empresa, indicando para todos ellos su ficha técnica, plano y manual de uso. Otro resultado del proyecto es la propuesta de una solución técnica viable para los sistemas de descarga de Big Bags para el caso de material polvo de poca fluidez. El trabajo se plantea el coste de realización del proyecto, así como el impacto ambiental. Por último, se exponen las conclusiones alcanzadas con el desarrollo del trabajo

Las agujas hipodérmicas resultan ser uno de los instrumentos más utilizados en el ámbito clínico, y cada vez se encuentran más familiarizadas con el entorno actual debido al masivo empleo de estas por la vacunación contra la enfermedad por coronavirus del 2019, más conocida por Covid-19. Existe una gran multitud de tipos de agujas, puesto que para cada aplicación médica se necesitan unas características específicas. De aquí la dificultad en la realización de estudios generales de estas, puesto que no todos los tejidos presentes en el ser humano resultan ser iguales, ni cada usuario las percibe de manera idéntica. En la actualidad, existen varios proyectos centrados en el análisis de la inserción de la aguja en tejidos biológicos, donde persiguen el mismo objetivo común, disminuir la fuerza necesaria de punción, ya sea para minimizar el riesgo o para no dañar de forma significativa el tejido local, y por consiguiente avanzar los plazos de recuperación en aplicaciones médicas que presentan alguna dificultad. El objetivo de este proyecto es aportar a estas investigaciones un análisis sobre uno de los métodos más empleados para lograr la finalidad general, la incorporación de una vibración axial en la aguja hipodérmica en el momento de la penetración, con la presentación de un sistema vibrante a partir de campos magnéticos. Tras realizar diferentes pruebas se observan las diferencias entre la inserción sin vibración y con esta, y se presentan las ventajas que posee este último método. También se establece un valor de frecuencia aproximado donde se presentan mejores resultados, por lo que se visualiza la máxima disminución en la fuerza de inserción. Observando los perfiles de fuerza que se presenta durante la actuación de los dos procedimientos, se observa el efecto de la vibración en las diferentes fases de la punción y se extraen conclusiones satisfactorias

El presente Trabajo Final de Grado tiene dos objetivos principales: en primer lugar, la realización de una aplicación Java para configurar y realizar el control mediante Arduino de maquetas didácticas motorizadas, utilizadas en las materias Teoría de Máquinas y Mecanismos y Proyecto II; en segundo lugar, la creación de un manual para la iniciación del estudiantado en la programación y control mediante Arduino, que permita a éstos entender los códigos, los esquemas de los circuitos eléctricos y la información que el programa proporciona. En el trabajo se expone el estado del arte de las maquetas motorizadas disponibles en el Departamento de Ingeniería Mecánica (DEM) en la Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB) para la enseñanza de las materias Proyecto II y Teoría de Máquinas y Mecanismos, impartidas en el Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales (GETI). Dichas maquetas en su mayoría son controladas con módulos Arduino Uno y utilizan distintos tipos de actuadores. También se expone el estado del arte los fundamentos teóricos del uso del lenguaje de programación en Arduino y en Java, y en particular, para el desarrollo de aplicaciones para el control del funcionamiento de dispositivos electro-mecánicos. El estudio del estado del arte de la plataforma Arduino y de los fundamentos teóricos relativos al código de programación en Arduino, ha permitido por una parte realizar una descripción de las características técnicas detallada del módulo Arduino Uno y de su funcionamiento; así como desarrollar una Guía de Programación en Arduino colocando ejemplos en cada uno de los tipos de variables, de funciones y librerías con que las trabaja Arduino y que son abordadas en este proyecto y que han sido escritas y validadas en el propia Interfaz de Desarrollo de Arduino (Arduino IDE). Se dedica un capítulo al importante tema de los actuadores, donde se exponen los diferentes tipos de actuadores eléctricos comúnmente controlados por Arduino (motores de corriente continua, servomotores y motores paso a paso), se explican sus características constructivas, su funcionamiento, el control de los mismos y se facilita un diagrama de flujo que permite entender el procedimiento para la programación de su control mediante Arduino, y además se incluye un ejemplo de código de programación y del esquema de conexión en cada caso. Para ello se han utilizado el IDE de Arduino y el programa Fritzing de simulación de circuitos eléctricos. Otro capítulo se dedica a trabajar otros tipos de sensores y periféricos, considerados de los más comúnmente utilizados en proyectos Arduino. El siguiente capítulo explica los requerimientos, la concepción y estructura del programa COMARD (Control de Mecanismos con Arduino) y además se aporta su guía de uso, que permite configurar los elementos de control para gobernar el funcionamiento de las maquetas didácticas motorizadas (o cualquier otra que utilice los elementos de hardware considerados en la aplicación), generar el código del programa Arduino correspondiente, así como el esquema de conexiones de los elementos eléctricos y electrónicos elegidos en la configuración de control. Por otra parte, se aporta un manual de programación en Arduino, que se espera facilite y motive a la iniciación del estudiantado en la programación y control mediante Arduino, entender los códigos, los esquemas de los circuitos eléctricos y la información que el programa proporciona. Ambos resultados (programa COMARD y manual de programación) pretenden ser utilizados por el tutor en la próxima edición de la asignatura Proyecto II. Por último, se expone el coste del desarrollo del proyecto y una breve explicación del impacto ambiental

Apuntes de la Asignatura Proyecto II (32) de título Diseño, materialización, control e implementación de mecanismos en una aplicación práctica , impartida en el grado GETI en la ETSEIB (UPC) en su edición del curso 2020-2021. Se exponen los apuntes de las lecciones del proyecto. Se muestran maquetas reales y virtuales de los mecanismos básicos utilizados como el Cruz de Malta y el de Retorno Rápido cuyo control del funcionamiento se hace con la placa ArduinoUno. Se muestran ejemplos de síntesis de mecanismos de leva-palpador (con el programa QtCAM )y de ruedas dentadas (mediante el programa SolidWorks). Se exponen aspectos básicos de circuitos eléctricos y se trata con detalle los principales actuadores que pueden usarse en mecanismos, y que son controlados con la placa ArduinoUno (motores paso a paso, servomotores, motores de corriente directa), así como las tarjetas de control típicas como la L293D, EasyDriver y la BigEasyDriver. Se muestran ejemplos de códigos programados en el Arduino IDE para control de los actuadores y otros periféricos (como leds, pulsadores, potenciómetros). Se exponen ejemplos de simulación de Arduino mediante los programas UnoArduSim y Tinkercad-Circuits. Por último, se exponen aspectos relacionados con la Presentación de Informes Científicos-Técnicos.

El presente Trabajo Final de Grado (TFG) tiene el objetivo de crear modelos virtuales de mecanismos diversos, simular su funcionamiento y realizar un análisis sencillo de su cinemática para utilizarlos como nuevos recursos didácticos virtuales en la asignatura de Teoría de Máquinas y Mecanismos (TMM), la cual se imparte en el segundo año del Grado de Ingeniería en Tecnologías Industriales (GETI) en la Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB). En el trabajo, inicialmente,se eligen 6 mecanismos que se modelan y simulan los cuales son: un sacacorchos de brazos, un flexo articulado de mesa, un tornillo de banco, un exprimidor eléctrico, una bomba de hinchar de pedal y un gato hidráulico de patín. Estos mecanismos han sido seleccionados y estudiados siguiendo un procedimiento común que comienza con la etapa de selección de los mecanismos siguiendo dos criterios distintos: mecanismos considerados de estructura sencilla y habitualmente presentes en la vida cotidiana y mecanismos de estructura compleja y que se consideran de interés mecánico. La segunda y tercera etapa consiste en la caracterización de los mecanismos y creación de sus modelos virtuales 3D mediante el programa SolidWorks. A partir de los modelos 3D se realizan las etapas de esquematización de los mecanismos -mediante el programa Adobe Illustrator, de animación 3D de los modelos virtuales generados y, por último, su análisis cinemático mediante el módulo Motion de SolidWorks. En los esquemas de símbolos se indican las coordenadas de posición y orientación consideradas más relevantes, así como los parámetros geométricos que definen su geometría y funcionamiento. A partir de la comprobación del funcionamiento correcto mediante la animación del mecanismo, se genera y guarda el video de su funcionamiento en vista bidimensional y tridimensional, recurso que facilita el estudio del mecanismo. En el trabajo, se aportan como nuevos recursos didácticos para la enseñanza y el aprendizaje de la materia Teoría de Máquinas y Mecanismo adicionales a los ya existentes, los modelos virtuales tridimensionales de los seis mecanismos antes citados y los vídeos que muestran su funcionamiento.

El presente trabajo tiene como objetivo proponer el diseño virtual para la reconstrucción de la parte mecánica y electrónica de una Impresora 3D que opera mediante la tecnología de modelación por deposición fundida (FDM). Se parte de una estructura y de algunas piezas de un prototipo de Impresora de tipo cartesiana que se ha donado al profesor Enrique Zayas del Departamento de Ingeniería Mecánica (DEM) de l'Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB). La metodología seguida en el trabajo consta de las partes comentadas a continuación. En primer lugar, se expone el estado del arte sobre la fabricación aditiva, realizando una explicación breve de las diversas técnicas más comúnmente utilizadas y, en particular, prestando más atención a la impresión 3D por deposición de filamento fundido. Asimismo, se exponen los tipos de impresoras FDM que existen en la actualidad. En segundo lugar, una vez identificada la impresora 3D a rediseñar en este proyecto, se analizan los principales componentes estructurales, mecánicos, eléctricos y electrónicos que las constituyen habitualmente. En tercer lugar, se exponen los aspectos constructivos y funcionales considerados como más relevantes en las máquinas de impresión 3D, lo que ha permitido al autor documentarse para la toma de decisiones de diseño. En cuarto lugar, se realizan las propuestas de los elementos que constituyen el nuevo diseño para la reconstrucción de la impresora, justificando adecuadamente dichas propuestas. En Anexo se indican los datos para la adquisición de dichos elementos, tales como el tipo y modelo de componente, su precio y el método de obtención. En quinto lugar, se expone el diseño virtual de la impresora reconstruida indicando las diferencias respecto el diseño de la impresora original a reconstruir. Se pretende que el diseño propuesto facilite en un futuro, la reconstrucción y puesta en funcionamiento de dicha máquina. En sexto lugar, se incluyen los aspectos relacionados con el cálculo del coste e impacto ambiental derivados de la ejecución de dicho proyecto. Por último, se exponen las conclusiones del trabajo realizado. El resultado de este proyecto es la aportación del diseño virtual completo para la reconstrucción de la impresora “BCN3D”. Asimismo, en el proyecto se especifican los elementos mecánicos, eléctricos y electrónicos, a la vez que la indicación de su obtención, que en principio han de garantizar el correcto funcionamiento de dicha máquina una vez construida.

El presente Trabajo Final de Grado tiene dos objetivos principales, el primero es analizar las características constructivas, funcionales y el coste de adquisición de maquetas comercializadas para la enseñanza de la materia Teoría de Máquinas y Mecanismos (TMM) y; el segundo es aportar diseños novedosos y de bajo costo de materialización de maquetas funcionales de dos mecanismos básicos como son el cuadrilátero articulado de Grashof y el mecanismo de manivela-biela-pistón, así como proponer el control de su funcionamiento. Se ha realizado una búsqueda de empresas que comercializan maquetas para la enseñanza de TMM, y se muestra los mecanismos que comercializan y el coste de adquisición en la empresa alemana Gunt e inglesa TecQuipment, únicas que facilitaron dichos datos. El trabajo expone las características estructurales y funcionales de dichos mecanismos y comparativas entre las nuevas maquetas diseñadas y las comercializadas. El trabajo expone el diseño modular realizado para el cuadrilátero articulado y para el mecanismo de manivela-biela-pistón, aplicando soluciones creativas y factibles de materializar por procesos de impresión 3D y de corte con láser de bajo coste. Los diseños logrados permiten poder configurar todas inversiones cinemáticas de dichos los mismos, utilizando una única bancada. En los mecanismos se exponen además los esquemas de símbolos de cada inversión con la indicación de los parámetros geométricos correspondientes. Para la modelación de los sólidos y ensambles, así como la generación de la simulación virtual de su funcionamiento, se ha utilizado el programa SolidWorks y un Módulo Motion. La esquematización de los mecanismos se realizó con el Adobe Illustrator. El trabajo expone la propuesta para la motorización y el control del funcionamiento de las maquetas una vez puedan materializarse, utilizando básicamente motores paso a paso, una tarjeta de control BigEasyDriver y una placa Arduino UNO. Mediante el uso del programa Fritzing se muestra el esquema de conexión de dichos elementos. También propone el código a implementar en el controlador, generado con el entorno de desarrollo IDE de Arduino. Además, se hace la comparativa entre el coste de adquisición de las maquetas comercializadas y el coste de fabricación de las nuevas maquetas, justificándose la opción de autoproducción de las mismas. En el proyecto se ha utilizado el programa BCN3D Cura, para determinar la cantidad de plástico requerido para la impresión de las piezas, parámetro necesario en la determinación de su coste de fabricación. Por último, se expone el coste del desarrollo del proyecto y una breve explicación del impacto ambiental.