The use of a Laser Tracker and a Self-centring Probe for Rotary Axis Verification

This paper presents a small collection of tests related with the analysis of a rotary axis according to ISO 230-7 but introducing two alternative equipments briefly explaining each method. The disadvantages of the methods in which the movement of a rotary axis engages the translational axes of a Machine Tool are expressed, which leads to the proposed study. The errors of a rotary axis are described as established in standards and the measurement procedures carried out in the tests for verification of a rotary indexing table, based on the use of a self-centring probe and a laser tracker, are explained. Also, the necessary elements setup for measurement are described. Then, the followed calculation process of the measured errors is explained in detail. Finally, the results of the most significant errors obtained from the test measurements are presented

Modelado y compensación de errores de sistemas de prototipado rápido

En un entorno de alta competitividad en un sector como el de la máquina-herramienta (MH), la precisión y la posibilidad de compensación de los errores es una diferencia competitiva entre fabricantes y usuarios de las mismas, adquiriendo especial relevancia en el mecanizado de precisión. Tradicionalmente, la verificación geométrica ha sido ampliamente utilizada en la verificación de MH y máquinas de medir por coordenadas (MMC). Ésta se basa en la caracterización de los errores de cada eje por separado, independientemente del modelo cinemático de la máquina y de su secuencia de movimientos mediante la medición directa de los errores a compensar en unas posiciones determinadas de la máquina. El objetivo de este proyecto es adaptar los conocimientos que se tienen de la verificación de máquina-herramienta, a una impresora 3-D. Estas impresoras están sufriendo un boom en la actualidad debido al auge del prototipado rápido, cuyo proceso de fabricación se basa en ir añadiendo material capa a capa. Las impresoras 3-D funcionan de la siguiente manera: la pieza a fabricar se dibuja en un programa de CAD, a partir de ahí se obtiene el archivo STL, el cual se manda a la impresora para que se fabrique el objeto. Básicamente, el proyecto consiste en corregir los errores de la impresora EDEN 350 V. Las tareas que se van a realizar son las siguientes: • Introducción al Prototipado Rápido con las diferentes tecnologías existentes. • Definición y estudio del problema a resolver. Modelado y corrección de los 21 errores geométricos existentes en la impresora 3D (posición, alabeo, cabeceo…). • A partir de la formulación existente para la verificación de máquina herramienta se diseñará y construirá una pieza que permita calcular los errores. • Realización de un modelo geométrico en base a la formulación habitualmente utilizada en la verificación de máquina herramienta. • Realización de un modelo volumétrico que permita la identificación de parámetros de error mediante optimización no lineal. • Comparación de resultados y conclusiones. De esta manera se quiere conseguir que mediante un algoritmo, corregir el archivo STL del programa de CAD, de tal manera de que la pieza a fabricar salga ya perfectamente hecha con los errores corregidos. Los programas que se van a utilizar para realizar este proyecto son: Solid Edge, Ansys, Matlab, Object Studio y Metrolog

Análisis de la influencia de los parámetros de impresión en la geometría y aspecto superficial obtenidos mediante impresión 3D FDM.

El presente proyecto consistirá en analizar la influencia de los parámetros de impresión de dos máquinas FDM en la geometría y el aspecto superficial de piezas obtenidas con las mismas. Las impresoras 3D de tipo FDM empleadas han sido una “Anet A8” y una “Ultimaker S5”. Conocidas las características de estas máquinas de fabricación aditiva, se han determinado los parámetros de impresión a variar más relevantes, seleccionando de forma adecuada sus valores en base a sus condiciones de funcionamiento recomendadas. Se han determinado los mismos parámetros con los mismos valores y combinaciones para ambas máquinas, permitiendo reproducir, en la mayor medida posible, las mismas condiciones de impresión para establecer comparativas concluyentes. Para realizar este análisis, previamente ha sido necesario definir una pieza estándar o patrón. En esta pieza se ha tratado de alcanzar el equilibrio entre una geometría con gran cantidad de elementos a medir, pero sin una excesiva complejidad o tamaño para facilitar su fabricación, medición e inspección. Posteriormente, se ha realizado un diseño de experimentos para establecer el orden de impresión en todas las combinaciones de los parámetros de impresión a variar. Una vez se han establecido todos los valores en los parámetros de impresión a emplear y sus respectivas combinaciones junto con la geometría de la pieza definida, se han trasladado al software de impresión 3D “Ultimaker Cura”, con el objetivo de generar los archivos con el código adecuado para ser interpretado por cada impresora y realizar la fabricación de las piezas. A continuación, se han fabricado todas las piezas definidas anteriormente en el orden establecido mediante el diseño del experimento con una impresora "Anet A8" modificada y con una impresora “Ultimaker S5” original. Obtenidas todas las piezas, se ha realizado su medición mediante una máquina de medir por coordenadas (MMC) para determinar los planos que componen sus caras, las aristas y los vértices a partir de puntos de palpado discretos. Por otro lado, se han seleccionado una serie de piezas representativas de determinadas combinaciones de parámetros para realizar una inspección cualitativa de sus acabados superficiales mediante un equipo de microscopía óptica de enfoque variable, permitiendo apreciar las rugosidades de las superficies. Con todos estos resultados de medición e inspección, se han obtenido conclusiones experimentales sobre precisión geométrica y tolerancias, relacionando los resultados con los parámetros empleados.<br /

Estudio y caracterización de materiales para un prototipo de impresora 3D basada en la tecnología DLP

El presente trabajo consiste en el estudio y caracterización de materiales susceptibles de ser utilizados en máquinas de fabricación aditiva basadas en tecnología DLP o procesamiento digital de luz. Este análisis se realiza tanto con materiales o resinas existentes en el mercado como con materiales de elaboración propia. Se analizan diferentes variables asociadas al proceso de impresión con los diferentes materiales, así como ciertas características mecánicas de las piezas finales fabricadas. Una vez adquiridos ciertos conocimientos sobre diferentes programas necesarios para el manejo de la impresora 3D, se definen los materiales a utilizar y se realizan unas primeras pruebas para descartar las peores combinaciones. Se diseña la pieza o probeta a desarrollar y se fabrica tanto con los materiales propios seleccionados como con materiales comerciales. En este punto, se analizan diversos parámetros a controlar en la impresión de las piezas. Dichos parámetros se miden, y se estudia su dependencia con las variables configurables del proceso. Con esto se consigue obtener la relación que presenta mejor resultado en la pieza final. Finalmente, se analizan diferentes propiedades sobre las piezas fabricadas para poder realizar una comparación entre ellas

Diseño de un sistema de verificación dimensional sin contacto

El presente proyecto tiene como objetivo el diseño de un sistema de verificación dimensional sin contacto cumpliendo unas especificaciones establecidas. En primer lugar se selecciona el sistema de medición de entre todos los existentes en el mercado, sopesando las ventajas y desventajas de cada uno de ellos. Para ello se analizan las características de los sensores y cámaras que existen. Una vez que se dispone de los elementos necesarios para poder realizar la verificación dimensional se comprueba que estos cumplen con las especificaciones establecidas inicialmente. Con este estudio se pretende comprobar que el sistema cumple con las tolerancias. Con las características del sistema establecidas y obtenida la precisión teórica en la fase de diseño del sistema de medición, se realizan ensayos de funcionalidad del prototipo con el material disponible en el laboratorio del departamento, con el objetivo de comprobar los resultados obtenidos anteriormente. También se espera conocer la influencia de otros factores en la medición. Conocidas las características de la cámara y sensor establecido se diseña la estructura en la que se alojará el sistema de medición. El diseño se lleva a cabo teniendo en cuenta las especificaciones iniciales así como la facilidad de uso del operario que sea encargado de usarlo. Finalmente se comparan los resultados obtenidos en el laboratorio con los establecidos inicialmente

Planificación, análisis y desarrollo de material docente para simulaciones de procesos de moldeo

Este proyecto esta enmarcado en el ámbito del diseño y la fabricación y orientado a la docencia. Su objetivo es el del desarrollo de material docente para su uso en prácticas informáticas de diversas asignaturas orientadas a los procesos de fabricación por moldeo. Esto tendrá como resultados la adquisición de conocimientos prácticos por parte de los alumnos en procesos de simulación de moldeo. Para ello en este proyecto se han desarrollado cuatro tipos de documentos docentes que en la memoria se explican. Dos de ellos son dos tutoriales/prácticas de dos tipos de simulación de moldeo: en molde de arena y por inyección. El tercero es un manual de ayuda para orientar y resolver dudas sobre la realización de las simulaciones con el software informático. Como cuarto y último documento se ha desarrollado un trabajo práctico para que se pueda evaluar los conocimientos prácticos adquiridos por el alumno. Además, para la implantación de estas prácticas docentes, se ha realizado un estudio de tiempos con el fin de saber el tiempo aproximado que costaría realizar los tutoriales/prácticas y el trabajo práctico. Por último se ha hecho un análisis de las asignaturas a las que este proyecto va orientado con el fin de saber que objetivos y resultados de aprendizaje satisface este proyecto

Comparación de parámetros geométricos de piezas creadas por fabricación aditiva utilizando diferentes sistemas de medición.

La fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D, es una clase de procesos de fabricación en los que una pieza se construye añadiendo capas de material unas sobre otras. Esto permite a la producción industrial la creación de piezas y sistemas más ligeros y resistentes. Es otro avance tecnológico que ha sido posible gracias a la transición de los procesos analógicos a los digitales. En las últimas décadas, las comunicaciones, la imagenología, la arquitectura y la ingeniería han experimentado sus propias revoluciones digitales. Ahora, la fabricación aditiva puede aportar la flexibilidad y eficiencia digitales a las operaciones de fabricación. La fabricación aditiva utiliza software de diseño asistido por ordenador (CAD) de datos o escáneres de objetos 3D para dirigir el hardware que deposita material, capa sobre capa, en formas geométricas precisas. Como su nombre indica, la fabricación aditiva agrega material hasta crear un objeto, en contraposición a otros procesos como el mecanizado donde el material es eliminado capa a capa. Aunque los términos "impresión 3D" y "creación rápida de prototipos" se utilizan indistintamente para hablar de la fabricación aditiva, cada proceso es en realidad un subconjunto de la fabricación aditiva. La fabricación aditiva puede parecer nueva para muchos, pero en realidad existe desde hace varias décadas. En las aplicaciones adecuadas, la fabricación aditiva ofrece una combinación perfecta de rendimiento mejorado, geometrías complejas y fabricación simplificada. Como resultado, abundan las oportunidades para aquellos que adoptan activamente la fabricación aditiva. La fabricación aditiva, por su propia naturaleza, genera unas superficies escalonadas que suponen un reto para los sistemas de medición para poder caracterizar correctamente las geometrías fabricadas. Así, en el presente TFG se pretende comparar y demostrar, cómo sistemas de medición por coordenadas por contacto y ópticos proporcionan resultados claramente diferentes, dependientes de los parámetros de impresión/fabricación y de medición utilizados, al evaluar una misma tolerancia dimensional. El enfoque del presente TFG es claramente experimental. Así, a partir de una definición inicial de las geometrías regladas a analizar, se diseñarán mediante software CAD y se fabricarán mediante una impresora de tecnología FDM con diferentes espesores de capa. Posteriormente, se medirán las piezas generadas con una máquina de medir por coordenadas, con palpadores de diferentes diámetros, y con un sistema de medición óptica. Finalmente se analizarán y compararán los resultados.<br /

Monte Carlo method to machine tool uncertainty evaluation

Currently machine tools are not only a way to make different parts based on material removal processes. These ones can be used as a measurement system too. In this way, overall inspection time is reduced and equipment productivity is increased. Nevertheless, the use of machine tool probes as measurement tool in manufacturing parts required previous works. Firstly, the machine tool accuracy should be improved, in order to reduce the influence of its geometric errors. This way, volumetric verification based on laser tracker measurement has increased strongly in the last few years, especially in long range machine tools. Secondly, calibration uncertainty should be calculated to provide measurement uncertainty. This way, the paper presents a new tool able to analyze the effect of different influence verification parameters in calibration uncertainty based on Monte Carlo method. Using real tests carried out on a milling machine and its geometric errors, the influence or laser tracker measurement noise in calibration uncertainty is studied using Monte Carlo method

Analysis of the measurement capacity of a machine tool

Industrial sectors that demand manufacturing of high quality components within specified tolerances are looking for cost reductions without affecting the quality of the product. The verification of workpieces is normally carried out in post-process with coordinate measuring machines which increase the manufacturing cycle time. Machine tools can carry out contact measuring operations with a probe, and since there is a growing need to inspect the workpieces in process, using the machine tool itself for verification while the workpiece remains clamped to the machine can lead to an improvement in manufacturing times, reduction of costs and energy saving

Reducing the environmental impact of surgery on a global scale: systematic review and co-prioritization with healthcare workers in 132 countries

Abstract Background Healthcare cannot achieve net-zero carbon without addressing operating theatres. The aim of this study was to prioritize feasible interventions to reduce the environmental impact of operating theatres. Methods This study adopted a four-phase Delphi consensus co-prioritization methodology. In phase 1, a systematic review of published interventions and global consultation of perioperative healthcare professionals were used to longlist interventions. In phase 2, iterative thematic analysis consolidated comparable interventions into a shortlist. In phase 3, the shortlist was co-prioritized based on patient and clinician views on acceptability, feasibility, and safety. In phase 4, ranked lists of interventions were presented by their relevance to high-income countries and low–middle-income countries. Results In phase 1, 43 interventions were identified, which had low uptake in practice according to 3042 professionals globally. In phase 2, a shortlist of 15 intervention domains was generated. In phase 3, interventions were deemed acceptable for more than 90 per cent of patients except for reducing general anaesthesia (84 per cent) and re-sterilization of ‘single-use’ consumables (86 per cent). In phase 4, the top three shortlisted interventions for high-income countries were: introducing recycling; reducing use of anaesthetic gases; and appropriate clinical waste processing. In phase 4, the top three shortlisted interventions for low–middle-income countries were: introducing reusable surgical devices; reducing use of consumables; and reducing the use of general anaesthesia. Conclusion This is a step toward environmentally sustainable operating environments with actionable interventions applicable to both high– and low–middle–income countries