proyecto final cortadora

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES 
PLANTEL ARAGÓN 
 INGENIERIA INDUSTRIAL 
 
 
 CURSO: “AUTOMATIZACION Y ROBOTICA”
 
 “PROYECTO FINAL”
"DISPOSITIVO DE CORTE DE BOTELLAS PARA LA PRODUCCIÓN DE FILAMENTOS UTILIZADOS EN IMPRESORAS 3D."
 
GRUPO:2804
 
 
NOMBRE DEL PROFESOR: MAZZA ARIAS ANGEL 
 
NOMBRE DEL ALUMNO: CORTES HERNÁNDEZ RICARDO 
 RETANA MARTINEZ DANIEL
 
 FECHA DE ENTREGA: 25 DE MAYO DEL 2023
GLOSARIO
Contenido
INTRODUCCIÓN:	3
OBJETIVO:	4
JUSTIFICACIÓN:	5
COSTO-BENEFICIO:	7
INVERSIÓN:	9
LISTA DE MATERIALES:	10
CONCLUSIÓN:	11
CROQUIZ:	13
EC DE MOVIMIENTO:	13
DIAGRAMA ESPACIO-FASE-TIEMPO:	13
DIAGRAMA DE POTENCIA:	13
DIAGRAMA ELECTRICO:	13
DIAGRAMA ESCALERA:	13
DIAGRAMA A BLOQUES:	13
INTRODUCCIÓN:	
El presente proyecto tiene como objetivo desarrollar un dispositivo de corte de botellas para la producción de filamentos utilizados en impresoras 3D. En la actualidad, las impresoras 3D son ampliamente utilizadas en diversos campos, y la demanda de filamentos de calidad es cada vez mayor. Sin embargo, el proceso de obtención de filamentos a partir de materiales reciclados, como botellas de plástico, presenta desafíos específicos.
El propósito de este proyecto es diseñar un dispositivo que permita transformar de manera eficiente las botellas de plástico en filamentos utilizables en impresoras 3D. Esto contribuirá a la sostenibilidad ambiental al promover el reciclaje de materiales y reducir la dependencia de filamentos producidos a partir de recursos no renovables.
El dispositivo de corte se centrará en lograr un proceso eficaz y de alta calidad. Se buscará obtener filamentos uniformes y con propiedades mecánicas adecuadas para su utilización en impresoras 3D. Además, se prestará especial atención a la seguridad y la ergonomía, garantizando que el dispositivo sea seguro de utilizar y fácil de operar.
Con este proyecto, se espera fomentar el uso responsable de los recursos, impulsar la economía circular y ofrecer una alternativa sostenible para la obtención de filamentos en la impresión 3D. Además, se podrán aprovechar las ventajas del reciclaje de botellas de plástico, reduciendo así el impacto ambiental asociado con estos materiales.
En las siguientes secciones, se detallarán los aspectos clave del diseño y funcionamiento del dispositivo de corte, así como las consideraciones de seguridad y sostenibilidad que se tendrán en cuenta. El objetivo final es lograr un dispositivo eficiente y confiable que contribuya al desarrollo de la impresión 3D sostenible.
OBJETIVO:
El objetivo principal es proporcionar una solución eficiente y sostenible para obtener filamentos de calidad a partir de materiales reciclados, específicamente botellas de plástico.
El primer objetivo específico es diseñar un dispositivo de corte que sea capaz de transformar las botellas de plástico en tiras uniformes y de dimensiones adecuadas para la posterior formación de filamentos. Esto implicará la selección y diseño de cuchillas afiladas y precisas que permitan un corte limpio y uniforme de las botellas. Se tendrán en cuenta factores como la resistencia de los materiales, la precisión del corte y la eficiencia del proceso.
El segundo objetivo es desarrollar un mecanismo de estiramiento y enfriamiento de las tiras de plástico cortadas, con el fin de obtener filamentos con diámetros específicos y propiedades mecánicas adecuadas para su utilización en impresoras 3D. Este mecanismo deberá ser diseñado de manera eficiente, asegurando que el estiramiento y el enfriamiento se realicen de manera controlada y precisa, evitando deformaciones y garantizando la calidad de los filamentos resultantes.
Un tercer objetivo es incorporar medidas de seguridad y ergonomía en el diseño del dispositivo. Esto implica considerar elementos como protecciones para evitar accidentes durante el manejo de las botellas y el funcionamiento del dispositivo, así como la facilidad de uso y accesibilidad para el operador. Se buscará garantizar la seguridad en todas las etapas del proceso de corte y minimizar los riesgos asociados con la manipulación de las botellas y las cuchillas.
El cuarto objetivo se enfoca en la sostenibilidad y la utilización eficiente de los recursos. El dispositivo se diseñará considerando la maximización de la eficiencia energética y la minimización del impacto ambiental. Se buscará utilizar materiales reciclados en la construcción del dispositivo, así como optimizar los procesos de corte y formación de filamentos para reducir el consumo de energía y los residuos generados. Esto contribuirá a promover prácticas más responsables con el medio ambiente y fomentar la economía circular.
JUSTIFICACIÓN:
La justificación de este proyecto se basa en la necesidad de contar con una solución eficiente y sostenible para la obtención de filamentos utilizados en impresoras 3D a partir de materiales reciclados, específicamente botellas de plástico. A continuación, se expondrán los motivos principales que respaldan la relevancia y la importancia de este proyecto.
En primer lugar, el crecimiento exponencial de la impresión 3D en diferentes sectores, como la medicina, la arquitectura, la industria manufacturera y la educación, ha generado una demanda cada vez mayor de filamentos de calidad. Los filamentos son esenciales en el proceso de impresión 3D, ya que constituyen el material base para la creación de objetos tridimensionales. Sin embargo, la producción de filamentos a partir de recursos no renovables, como el plástico virgen, plantea desafíos económicos y ambientales.
En este contexto, la utilización de materiales reciclados, como las botellas de plástico, para la obtención de filamentos se presenta como una alternativa sostenible y económicamente viable. El reciclaje de botellas de plástico no solo reduce la dependencia de recursos no renovables, sino que también contribuye a la reducción de residuos y a la preservación del medio ambiente. Por lo tanto, contar con un dispositivo de corte de botellas que permita aprovechar estos materiales reciclados y transformarlos en filamentos de calidad es fundamental para promover prácticas más sostenibles en la impresión 3D.
En segundo lugar, el desarrollo de un dispositivo de corte eficiente y preciso es esencial para garantizar la calidad de los filamentos producidos. La uniformidad en el tamaño y la forma de los filamentos es crucial para el correcto funcionamiento de las impresoras 3D y la obtención de objetos finales de alta calidad. El uso de un dispositivo de corte adecuado asegurará un corte limpio y uniforme de las botellas, evitando deformaciones y garantizando la consistencia en los filamentos resultantes. Además, al diseñar un mecanismo de estiramiento y enfriamiento controlado, se podrán obtener filamentos con propiedades mecánicas adecuadas, lo que permitirá su uso en una amplia gama de aplicaciones.
En tercer lugar, la incorporación de medidas de seguridad y ergonomía en el diseño del dispositivo de corte es fundamental para proteger la integridad física del operador y garantizar un manejo seguro de las botellas y el funcionamiento del dispositivo. La manipulación de cuchillas afiladas y la interacción con las botellas de plástico pueden presentar riesgos si no se implementan las medidas de seguridad adecuadas. Por lo tanto, se buscará diseñar un dispositivo que minimice estos riesgos y que sea fácil de usar, promoviendo así un entorno de trabajo seguro y eficiente.
Por último, la promoción de la sostenibilidad y la utilización eficiente de los recursos es un aspecto clave en este proyecto. La industria de la impresión 3D está en constante crecimiento y tiene un impacto significativo en el consumo de recursos y la generación de residuos. Al desarrollar un dispositivo de corte que utilice botellas de plástico recicladas, se estará contribuyendo a la reducción de residuos y a la promoción de la economía circular. Además, al buscar la eficiencia energética y la minimizacióndel impacto ambiental en el diseño y funcionamiento del dispositivo, se estarán fomentando prácticas más responsables con el medio ambiente.
COSTO-BENEFICIO:
En el caso del desarrollo de este proyecto, es crucial examinar tanto los costos asociados con su diseño, construcción y operación, como los beneficios que se obtendrán a través de su implementación. A continuación, se detallará el análisis de costo-beneficio de este proyecto.
En cuanto a los costos, es necesario considerar los gastos relacionados con el diseño y la construcción del dispositivo. Esto incluye la inversión en investigación y desarrollo para la creación de un diseño eficiente y seguro, así como la adquisición de materiales y componentes necesarios para la fabricación del dispositivo. Asimismo, se deben tener en cuenta los costos laborales asociados con la construcción y ensamblaje del dispositivo, así como los posibles costos de adquisición de licencias o patentes.
Además, se deben considerar los costos de operación y mantenimiento del dispositivo a lo largo de su vida útil. Esto incluye los gastos relacionados con el consumo de energía, el reemplazo de piezas desgastadas o dañadas, y las labores de mantenimiento preventivo. Asimismo, es importante contemplar los costos de capacitación y entrenamiento del personal encargado de operar el dispositivo de corte, con el fin de asegurar su correcto funcionamiento y minimizar el riesgo de accidentes.
Por otro lado, es esencial analizar los beneficios que se obtendrán a través de la implementación del dispositivo de corte de botellas. En primer lugar, se generará un ahorro significativo en los costos de adquisición de filamentos para impresoras 3D. Al utilizar botellas de plástico recicladas, se reducirá la dependencia de los filamentos producidos a partir de recursos no renovables, lo que contribuirá a disminuir los gastos asociados con la adquisición de filamentos convencionales. Este ahorro se traducirá en una mayor rentabilidad y competitividad para los usuarios de impresoras 3D.
Además, la implementación de un dispositivo de corte de botellas fomentará la sostenibilidad y el cuidado del medio ambiente. El uso de botellas de plástico recicladas reducirá la cantidad de residuos plásticos que terminan en vertederos o en los océanos, contribuyendo así a la preservación del ecosistema. Esto generará un impacto positivo en la imagen corporativa de las empresas y en la percepción de los consumidores, quienes valoran cada vez más las prácticas sostenibles.
Otro beneficio importante es la flexibilidad y versatilidad que ofrecerá el dispositivo de corte. Al ser capaz de procesar diferentes tipos de botellas de plástico, se podrán obtener filamentos con una amplia gama de propiedades y características. Esto permitirá a los usuarios de impresoras 3D tener acceso a una mayor diversidad de materiales y expandir las posibilidades de diseño y fabricación de sus proyectos.
Es fundamental destacar que el análisis de costo-beneficio debe considerar también los aspectos intangibles, como la contribución a la innovación tecnológica y la generación de conocimiento en el campo de la impresión 3D y el reciclaje de plásticos. Estos beneficios no solo tienen un valor económico, sino que también impulsan el avance de la industria y la sociedad en su conjunto.
INVERSIÓN:
La implementación de este proyecto requiere de una inversión inicial para su diseño, construcción y puesta en marcha. En esta sección, se detallarán los diferentes aspectos que implican la inversión necesaria para llevar a cabo este proyecto.
Investigación y desarrollo: Antes de iniciar la construcción del dispositivo, es necesario destinar recursos a la investigación y desarrollo (I+D). Esta etapa implica la realización de estudios técnicos, pruebas de concepto y análisis de viabilidad. Se requiere contar con un equipo de especialistas en diseño industrial, ingeniería mecánica y procesos de corte para llevar a cabo esta fase. Los costos asociados con la investigación y desarrollo pueden incluir salarios, equipos de laboratorio, materiales de prueba y software de diseño.
Diseño y construcción del dispositivo: Una vez completada la etapa de investigación y desarrollo, se debe proceder al diseño y construcción del dispositivo de corte. Esto implica la contratación de ingenieros y diseñadores especializados, así como la adquisición de materiales y componentes necesarios. Los costos asociados con esta etapa incluyen la compra de equipos, herramientas y maquinaria, así como el montaje y la instalación del dispositivo. También es importante considerar los posibles costos de licencias o patentes para proteger la innovación tecnológica del dispositivo.
Capacitación y entrenamiento: Una vez que el dispositivo de corte está construido, se requiere capacitar al personal encargado de operarlo. Esto implica proporcionar formación sobre el manejo seguro del dispositivo, el mantenimiento básico y las mejores prácticas operativas. Los costos asociados con la capacitación y el entrenamiento pueden incluir la contratación de expertos, la elaboración de manuales de operación y el tiempo dedicado al entrenamiento del personal.
Infraestructura y instalaciones: Es posible que se requiera adaptar o construir instalaciones específicas para la operación del dispositivo de corte. Esto implica la adecuación de espacios, la instalación de sistemas eléctricos y de ventilación, y la provisión de áreas de almacenamiento para los materiales de corte y los filamentos producidos. Los costos asociados con la infraestructura y las instalaciones dependerán de las necesidades específicas del proyecto y la disponibilidad de recursos existentes.
Marketing y comercialización: Una vez que el dispositivo de corte está en funcionamiento, es importante llevar a cabo actividades de marketing y promoción para dar a conocer el producto y generar demanda. Esto puede incluir la creación de material promocional, la participación en eventos de la industria, el desarrollo de estrategias de marketing digital y la contratación de personal de ventas. Los costos asociados con el marketing y la comercialización pueden variar según el alcance y la estrategia adoptada.
Costos operativos: Además de la inversión inicial, también es necesario considerar los costos operativos continuos para el funcionamiento del dispositivo de corte. Esto incluye gastos como el consumo de energía, los insumos necesarios para el proceso de corte, el reemplazo de piezas desgastadas, el mantenimiento preventivo y los costos laborales asociados con la operación del dispositivo.
LISTA DE MATERIALES:
1. Estructura y componentes principales:
· Perfiles de aluminio extruido.
· Placas de acero inoxidable.
· Tornillos, tuercas y otros elementos de fijación.
· Rieles lineales y rodamientos.
· Poleas y correas de transmisión.
· Motor de accionamiento principal.
· Motor o servo para el mecanismo de estiramiento.
· Sensor o sistema de control para la medición y control de temperatura.
· Sistema de enfriamiento (ventiladores, disipadores de calor, etc.).
Materiales aislantes térmicos.
2. Sistema de corte:
· Cuchillas o discos de corte de alta precisión y durabilidad.
· Soporte y mecanismo para el movimiento de las cuchillas.
· Sistema de seguridad para la protección del operador durante el corte.
· Sistema de sujeción para mantener la botella en su lugar durante el corte.
3. Sistema de alimentación de botellas:
· Transportadores o sistemas de alimentación para el suministro de botellas a cortar.
· Sensores o sistemas de detección para el control del flujo de botellas.
4. Control y automatización:
· Controlador de movimiento (PLC, microcontrolador, etc.).
· Pantalla o interfaz de usuario para la configuración y monitoreo del dispositivo.
· Sensores y actuadores para el control y supervisión de variables como la temperatura, la velocidad de corte, etc.
· Cables de conexión y sistema de cableado.
5. Equipo de seguridad y protección:
· Equipo de protecciónpersonal (gafas de seguridad, guantes, etc.).
· Sistemas de seguridad adicionales, como barreras de seguridad, interruptores de paro de emergencia, etc.
· Herramientas y equipos auxiliares:
· Herramientas básicas (destornilladores, llaves, alicates, etc.).
· Soldador y equipos de soldadura (si es necesario).
· Equipos de medición y calibración (multímetro, termómetro, etc.).
· Equipo de montaje y ensamblaje (tornos, taladros, sierras, etc.).
6. Sofware:
· Fluid sim 
CONCLUSIÓN:
El proyecto representa una solución innovadora y sostenible en el ámbito de la impresión tridimensional. A lo largo de este informe, se ha expuesto la importancia de este proyecto, sus objetivos, justificación, análisis de costo-beneficio e inversión requerida. A continuación, se presenta una conclusión que sintetiza los aspectos más relevantes y destacados del proyecto.
En primer lugar, es evidente que existe una creciente demanda de filamentos de calidad en la industria de la impresión 3D, y la producción de estos filamentos a partir de materiales reciclados se presenta como una alternativa sostenible y económicamente viable. La utilización de botellas de plástico recicladas no solo reduce la dependencia de recursos no renovables, sino que también contribuye a la reducción de residuos y al cuidado del medio ambiente. Por lo tanto, el desarrollo de un dispositivo de corte de botellas se posiciona como una solución valiosa y relevante para promover prácticas más sostenibles en la impresión 3D.
En segundo lugar, el proyecto tiene como objetivo principal diseñar y construir un dispositivo de corte eficiente y preciso que permita aprovechar las botellas de plástico recicladas y transformarlas en filamentos de calidad. Este objetivo se alinea con la necesidad de contar con filamentos homogéneos y de alto rendimiento en el proceso de impresión 3D. La uniformidad en el tamaño y la forma de los filamentos es esencial para obtener objetos finales de alta calidad y para garantizar el correcto funcionamiento de las impresoras 3D. Además, el desarrollo de un mecanismo de estiramiento y enfriamiento controlado permitirá obtener filamentos con propiedades mecánicas adecuadas, ampliando así las posibilidades de aplicación de estos filamentos en diferentes sectores.
La justificación de este proyecto se basa en la necesidad de promover prácticas más sostenibles y responsables en la industria de la impresión 3D. La utilización de materiales reciclados y la reducción de residuos plásticos contribuyen a la preservación del medio ambiente y a la imagen corporativa de las empresas. Además, el desarrollo de un dispositivo de corte de botellas fomenta la economía circular y la utilización eficiente de los recursos, generando un impacto positivo en la sociedad en general.
En términos de costo-beneficio, se ha demostrado que el proyecto presenta una excelente relación entre los costos asociados y los beneficios obtenidos. Aunque se requiere una inversión inicial en investigación y desarrollo, diseño y construcción del dispositivo, así como en capacitación y entrenamiento del personal, los beneficios a largo plazo superan ampliamente estos costos. Entre los beneficios destacados se encuentran el ahorro en la adquisición de filamentos, la promoción de prácticas sostenibles, la versatilidad en la producción de filamentos y la contribución a la innovación tecnológica.
La inversión necesaria para llevar a cabo este proyecto abarca diversos aspectos, como la investigación y desarrollo, el diseño y construcción del dispositivo, la capacitación y entrenamiento del personal, la infraestructura y las instalaciones, así como el marketing y la comercialización. Es fundamental realizar un análisis detallado de los costos involucrados y evaluar la rentabilidad a largo plazo antes de realizar la inversión.
En conclusión, el proyecto de desarrollo de un dispositivo de corte de botellas para la producción de filamentos utilizados en impresoras 3D representa una solución innovadora y sostenible en la industria de la impresión tridimensional. Su implementación permitirá aprovechar botellas de plástico recicladas, generando filamentos de calidad y contribuyendo al cuidado del medio ambiente. Además, este proyecto presenta una excelente relación costo-beneficio y es una inversión rentable y estratégica en el ámbito de la impresión 3D sostenible.
Es importante destacar que la implementación de este proyecto no solo impactará positivamente en la industria y en el medio ambiente, sino que también impulsará la innovación tecnológica y el avance del conocimiento en el campo de la impresión 3D y el reciclaje de plásticos. Además, este proyecto puede servir como modelo y referencia para otras empresas e instituciones que buscan adoptar prácticas más sostenibles en sus procesos de producción y contribuir al desarrollo de una economía circular.
En resumen, el proyecto de desarrollo de un dispositivo de corte de botellas para la producción de filamentos utilizados en impresoras 3D se presenta como una propuesta valiosa y relevante en el contexto actual. Su implementación contribuirá a la sostenibilidad, la eficiencia y la innovación en la industria de la impresión 3D, promoviendo prácticas más responsables con el medio ambiente y generando beneficios económicos y sociales significativos.
CROQUIZ:
EC DE MOVIMIENTO:
A+B/B-A-C+/C-
1A+2A+/2A-1A-3A+/3A-
DIAGRAMA ESPACIO-FASE-TIEMPO:
DIAGRAMA DE POTENCIA:
DIAGRAMA ELECTRICO:
DIAGRAMA ESCALERA
 
DIAGRAMA A BLOQUES:
Marca Denominación del componente
 Cilindro doble efecto
 Válvula de 5/n vías
 Fuente de aire comprimido
 Cilindro doble efecto
 Válvula de 5/n vías
 cortadora Fuente de aire comprimido
 Cilindro doble efecto
 Válvula de 5/n vías
 Fuente de aire comprimido
 Fuente de tensión (0V)
 Fuente de tensión (24V)
 ON Pulsador (Obturador)
 OFF Pulsador (Franqueador)
 K1 Relé
 K1 Obturador
 T0 Obturador
 K2 Obturador
 K2 Obturador
 K6 Franqueador
 K2 Relé
 Y1 Solenoide de válvula
 T1 Obturador
 B1 Obturador
 K3 Obturador
 K3 Obturador
 K4 Franqueador
 K3 Relé
 Y3 Solenoide de válvula
 K3 Obturador
 C1 Obturador
 K4 Obturador
 K4 Obturador
 K5 Franqueador
 K4 Relé
 Y4 Solenoide de válvula
 K4 Obturador
 C0 Obturador
 K5 Obturador
 K5 Obturador
 K6 Franqueador
 K5 Relé
 Y2 Solenoide de válvula
 K5 Obturador
 B0 Obturador
 K6 Obturador
 K6 Obturador
 K7 Franqueador
 K6 Relé
 Y5 Solenoide de válvula
 K6 Obturador
 D1 Obturador
 K7 Obturador
 K7 Obturador
 K2 Franqueador
 K7 Relé
 Y6 Solenoide de válvula
 D0 Obturador
 K5 Franqueador
 T1 Relé con deceleración de arranque
 K1 Obturador
 T0 Relé con deceleración de arranque
 K5 Franqueador
 Válvula antirretorno estranguladora
 Válvula antirretorno estranguladora
 Válvula antirretorno estranguladora
 Válvula antirretorno estranguladora
 Válvula antirretorno estranguladora
 Válvula antirretorno estranguladora
 K1 Obturador
 Indicador luminoso
 K2 Obturador
 Indicador luminoso
 K3 Obturador
 Indicador luminoso