Selección y análisis de materiales y métodos para la construcción del robot humanoide INMOOV impreso en 3D

Abstract

En este artículo se presenta el análisis y la selección de materiales y técnicas de impresión usados para la construcción del primer robot humanoide InMoov en Colombia, con el objetivo de encontrar un método eficiente para su construcción en cuanto a la resistencia, peso, velocidad de impresión y cantidad de material utilizado en la pieza. Se definen tres tipos de grupos, teniendo en cuenta la funcionalidad de las piezas: estructurales, de movimiento y estéticas. Se evalúan los materiales ABS, PLA, Nylon y PC bajo software de simulación (AEF) aplicando el modelo de elemento finito, y se obtiene que el mejor material es el PLA, debido a su resistencia mecánica, bajo coeficiente de dilatación térmica y bajas temperaturas de impresión, evitando problemas de deformación y agrietamiento. A partir de una comparación con diferentes patrones de relleno, se selecciona el rectilíneo. Para definir la cantidad de relleno apropiado en cada grupo, se realizaron simulaciones obteniendo el desplazamiento de URES y las Tensiones de Von-Mises, con rellenos de 10%, 20% y 50%, y a partir de los resultados obtenidos se define que una forma de impresión eficaz es: de 10% a 20% piezas estructurales, 50% piezas de movimiento y de 5% a 10% piezas estéticas. A partir del ensamble del robot se observa que hay una pieza que no soporta las cargas a las que está sometida, y se realiza un nuevo estudio, donde se simula y compara con los materiales PLA con 100% de relleno, Fibra de Carbono, Aluminio 7075 y Acero 1020, de allí se obtiene que la fibra de carbono Hexcel AS4C es la mejor opción, ya que posee un factor de seguridad de 5.5 y además el desplazamiento URES máximo es 88% menor respecto a el PLA, convirtiéndolo en el material idóneo para esta pieza.