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Alumno: Reyes Rodríguez, Alberto Tutor: Prof. D. Rubén Dorado Vicente Dpto.: Ingeniería Mecánica y Minera
Alumno: Reyes Rodríguez, Alberto Tutor: Prof. D. Rubén Dorado Vicente Dpto.: Ingeniería de Fabricación
ESTUDIO DE TOLERANCIAS
DE DISTINTAS TECNOLOGÍAS
DE IMPRESIÓN 3D
ESTUDIO DE TOLERANCIAS
DE DISTINTAS TECNOLOGÍAS
DE IMPRESIÓN 3D
Diciembre, 2018
Diciembre, 2018
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UNIVERSIDAD DE JAÉN
Escuela Politécnica Superior (Jaén)
Trabajo Fin de Máster
Trabajo Fin de Máster
Trabajo Fin de Máster
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
Universidad de Jaén
Escuela Politécnica Superior de Jaén Departamento de Ingeniería Mecánica y Minera
Don Rubén Dorado Vicente, tutor del Proyecto Fin de Carrera titulado: “Estudio
de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D”, que presenta Alberto Reyes
Rodríguez, autoriza su presentación para defensa y evaluación en la Escuela
Politécnica Superior de Jaén.
Jaén, Diciembre de 2018
El alumno: Tutor:
Alberto Reyes Rodríguez Rubén Dorado Vicente
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
Escuela Politécnica Superior de Jaén 2
Agradecimientos:
A nivel profesional, quisiera agradecer al área de Ingeniería de los Procesos de
Fabricación de la Universidad de Jaén el soporte recibido, en especial al tutor de este trabajo,
D. Rubén Dorado, por permitirme llevar a cabo el TFM a distancia mientras me encontraba de
movilidad en EE. UU., ofreciéndome llamadas semanales y un constante seguimiento. También
agradecer a las empresas y universidades que han colaborado facilitando piezas para el trabajo.
En lo personal, agradecer a quienes más se alegran de dar fin a esta etapa, mi familia, por
toda su ayuda emocional y económica. Sin ellos no hubiese sido posible. Agradecer a Pilar
Córdoba Morales por su apoyo incondicional. Por último, me gustaría dedicar este logro a
aquellas personas que, por más que pasen los años, siempre estarán presentes. José Antonio
Córdoba Alonso, José Rodríguez Francés y Sacramento Liébana Ángeles, va por vosotros.
Resumen:
Las máquinas de impresión 3D están llamadas a revolucionar la producción industrial y
el mercado de los prototipos. Son muchos los beneficios que pueden llegar a aportar a una
empresa incorporar esta tecnología, pero hay que dedicar una gran fuente de recursos a su
conocimiento para su completa explotación. Esto es porque a día de hoy, no existe la tecnología
aditiva capaz de satisfacer todas las necesidades que se le puedan demandar y por lo tanto, es
importante enfocar la finalidad y exigencias de los trabajos solicitados a la tecnología capaz de
sacar el mayor partido del producto final.
Este proyecto pretende estudiar las tolerancias dimensionales de un amplio rango de
materiales fabricados en las tecnologías de prototipado rápido de mayor impacto en la industria:
FDM, Poly/Multi/ColorJet, SLA, SLS, DMLS y CNC. El objetivo será analizar el acabado de
la pieza final en cada una de las tecnologías. Para ello, se diseñará un modelo que contenga
distintas geometrías básicas (superficie plana, inclinada, circular y elipsoidal) que serán
estudiadas a través de mediciones dimensionales para conocer sus desviaciones y rugosidad.
Los parámetros de impresión utilizados son los más favorables para obtener el mejor
dimensional.
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Abstract:
3D printers are destined to revolutionize industrial production and the market for
prototypes. There are many benefits for the companies that incorporate this technology, but
many resources must be dedicated to its knowledge and full exploitation. This is because
nowadays there is no additive technology able to satisfy all needs the companies demand,
therefore it is very important to focus on the purpose and the requirements of the works
requested to the technology to get the most out of the final product.
The aim of this project is to study the dimensional tolerances of a wide range of materials
manufactured in rapid prototyping technologies with big impact the industry (FDM,
Poly/Multi/ColorJet, SLA, SLS, DMLS and CNC). The goal is to analyze the dimensional
aspect of the final pieces of each technology. A model containing different basic geometries
(flat, inclined, circular and ellipsoidal surface) is designed and is subjected to dimensional
measurements to understand its deviation and rugosity. The printing parameters are the most
favorable to obtain the best dimensional.
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ÍNDICE DE CONTENIDO
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y OBJETO DE ESTUDIO ........................................ 11
2. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 11
2.1. IMPRESIÓN 3D FRENTE A CONFORMADO TRADICIONAL ................................................................... 12
2.2. TECNOLOGÍAS DE DEPOSICIÓN DE MATERIAL .................................................................................. 13
2.2.1. Fusion Deposition Modeling – FDM ................................................................................................. 13
2.2.2. Jetted Photopolymer – PolyJet, MultiJet & CJP ................................................................................. 14
2.3. TECNOLOGÍAS DE IMPRESIÓN CON LÁSER ........................................................................................ 15
2.3.1. Stereolithography– SLA ..................................................................................................................... 15
2.3.2. Selective Laser Sintering– SLS .......................................................................................................... 16
2.3.3. Direct Metal Laser Sintering – DMLS ............................................................................................... 17
3. OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 18
3.1. ANTECEDENTES .............................................................................................................................. 18
3.2. MATERIAL Y MÉTODOS ................................................................................................................... 20
3.2.1. Parámetros de fabricación .................................................................................................................. 20
3.2.2. Planificación de ensayos .................................................................................................................... 30
3.2.3. Protocolo de actuación ....................................................................................................................... 32
4. ENSAYO DIMENSIONAL ............................................................................................................. 33
4.1. ENSAYO DIMENSIONAL Y DE DEFECTOS DE FORMA ......................................................................... 34
4.1.1. Desviaciones de forma y orientación-posición ................................................................................... 34
4.1.2. Instrumentación .................................................................................................................................. 36
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4.1.3. Geometría probeta .............................................................................................................................. 44
4.1.4. Calibre dimensional ........................................................................................................................... 48
4.1.5. Procedimiento experimental ............................................................................................................... 59
4.1.6. Procesado de datos ............................................................................................................................. 62
4.1.7. Valoración de resultados .................................................................................................................... 73
4.2. ENSAYO DE RUGOSIDAD .................................................................................................................. 76
4.2.1. Concepto de rugosidad ....................................................................................................................... 76
4.2.2. Instrumentación .................................................................................................................................. 78
4.2.3. Condiciones de medida ...................................................................................................................... 82
4.2.4. Procedimiento experimental ............................................................................................................... 85
4.2.5. Valoración de resultados .................................................................................................................... 87
5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN...................................................................................................... 88
5.1. REPRESENTACIÓN DE RESULTADOS ................................................................................................. 88
5.2.1. Clasificación en sistema de tolerancias ISO ................................................................................... 91
5.2.2. Comparación con procesos de fabricación establecidos ..................................................................... 99
6. CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS ............................................................................ 104
7. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................ 106
8. ANEXOS Y PLANOS .................................................................................................................... 109
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ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 1. TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN ADITIVA.............................................................................................. 12
FIGURA 2. TECNOLOGÍA FDM [6]. ......................................................................................................................... 13
FIGURA 3. TECNOLOGÍA POLYJET [8]. ................................................................................................................... 15
FIGURA 4. TECNOLOGÍA SLA [9]. .......................................................................................................................... 16
FIGURA 5. TECNOLOGÍA SLS [10]. ......................................................................................................................... 17
FIGURA 6. TECNOLOGÍA DMLS [11]. .................................................................................................................... 18
FIGURA 7. DIAGRAMA DE ISHIKAWA PARA LASER SINTERING [13]. ...................................................................... 21
FIGURA 8. BOBINAS DE FILAMENTO FORTUS FDM Y BOTES DE RESINA OBJET POLYJET. ...................................... 22
FIGURA 9. TIPOS DE DENSIDAD DE SOPORTE PARA FDM. ....................................................................................... 25
FIGURA 10. RELACIÓN ENTRE SISTEMA DE REFERENCIAS EXTRUSOR Y POSICIÓN PIEZA. ........................................ 27
FIGURA 11. POSIBLES GEOMETRÍAS PARA PROBETA DIMENSIONAL. ....................................................................... 28
FIGURA 12. PARÁMETROS DE INFLUENCIA SELECCIONADOS PARA EL EXPERIMENTO. ............................................ 29
FIGURA 13. IMPRESORAS UNIVERSIDADES: FORTUS 450MC UCF IZQ, TITAN HTWK DER. .................................... 33
FIGURA 14. DIFERENCIAS ENTRE RUGOSIDAD Y DEFECTO DE FORMA. .................................................................... 33
FIGURA 15. EJEMPLOS DE DEFECTOS DE FORMA. ................................................................................................... 35
FIGURA 16. EJEMPLOS DE DEFECTOS DE POSICIÓN. ................................................................................................ 36
FIGURA 17. MÁQUINA DE MEDICIÓN POR COORDENADAS MMC DEA GLOBAL PERF. ........................................... 37
FIGURA 18. MANDOS DE MÁQUINA PARA CONTROLAR MEDICIÓN. ......................................................................... 38
FIGURA 19. SISTEMA PALPADOR DE MMC. ........................................................................................................... 39
FIGURA 20. MANERAS DE PALPAR PUNTOS: TANGENCIAL, AXIAL Y RADIAL. ......................................................... 39
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FIGURA 21. INCLINACIÓN MÍNIMA DEL VÁSTAGO PARA PALPAR DE MANERA RADIAL. ........................................... 41
FIGURA 22. POSICIÓN PERPENDICULAR DEL BRAZO PALPADOR FRENTE CABEZAL ORIENTABLE. ............................ 43
FIGURA 23. VISTA ISOMÉTRICA DE PROBETA DIMENSIONAL. ................................................................................. 44
FIGURA 24. DISTRIBUCIÓN LÓGICA DE PUNTOS A LO LARGO DE SECCIÓN. ............................................................. 45
FIGURA 25. ALTURA DE SECCIÓN DE PUNTOS A LO LARGO DE PROBETA DIMENSIONAL. ......................................... 46
FIGURA 26. DISTRIBUCIÓN DE PUNTOS A LO LARGO DE PROBETA. ......................................................................... 47
FIGURA 27. FUERZA DE CONTACTO CON EL PALPADOR [25]. .................................................................................. 49
FIGURA 28. GRADOS DE LIBERTAD. ....................................................................................................................... 50
FIGURA 29. RPS: A) 3 FIJACIONES EN Z; B) 2 FIJACIONES EN Y; C) 1 FIJACIÓN EN X. ............................................ 51
FIGURA 30. SISTEMA RAPID FIT EN ÚTIL DE VERIFICACIÓN. .................................................................................. 52
FIGURA 31. TORRETA 1 A LA IZQUIERDA Y TORRETA 2 A LA DERECHA. ................................................................. 53
FIGURA 32. PRIMERA VERSIÓN DE SUBCONJUNTO FIJACIÓN CON TORNILLOS DE APRIETE. ..................................... 54
FIGURA 33. TENSOR BIELA DE COMPRESIÓN Y TRACCIÓN CON PALPADOR DE GOMA. ............................................. 55
FIGURA 34. TENSOR DE BIELA ACOTADO CON REFERENCIAS POR FABRICANTE. ..................................................... 56
FIGURA 35. ALTURA EJE DE DESPLAZAMIENTO DE TORNILLO DE TENSOR CON RESPECTO A TORRETA FIJACIÓN. ... 56
FIGURA 36. DISEÑO CALIBRE DIMENSIONAL CON PROBETAS. ................................................................................. 57
FIGURA 37. INFORME DIMENSIONAL DE PLACA BASE Y TORRETAS DE CONTACTO CON PROBETA DIMENSIONAL. ... 58
FIGURA 38. PROBETAS COLOCADAS EN CALIBRE DIMENSIONAL PARA MEDICIÓN................................................... 60
FIGURA 39. CALIBRE CON COORDENADAS RESPECTO A SISTEMA DE REFERENCIAS. ............................................... 60
FIGURA 40. HOJA 1 DE INFORME DIMENSIONAL CORRESPONDIENTE A LA PROBETA 3. ........................................... 61
FIGURA 41. PROBETA DIMENSIONAL CON SISTEMA DE REFERENCIAS EN EL BARICENTRO DE LA CARA BASE. ........ 62
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FIGURA 42. DIMENSIONES PRINCIPALES PARA ESTUDIAR DEFECTOS DE GEOMETRÍA. ............................................ 65
FIGURA 43. SIMETRÍA (SM) EN PLANOS EXTERIORES E INTERIORES DE LAS CARAS PLANAS PROBETA 1. ............... 67
FIGURA 44. INCLINACIÓN (IC) DE SUPERFICIE INCL1 PROBETA 1. ........................................................................ 68
FIGURA 45. PARALELISMO (P) DE SUPERFICIE PLANA1 PROBETA 1. ..................................................................... 69
FIGURA 46. PARALELISMO (P) DE SUPERFICIE BASE2 PROBETA 1. ........................................................................ 70
FIGURA 47. PARALELISMO (P) DE SUPERFICIE BASE2 PROBETA 1 A TRAVÉS DE CATIA V5. .................................. 70
FIGURA 48. PERPENDICULARIDAD (PL) DE SUPERFICIE PLANA1 PROBETA 1. ....................................................... 72
FIGURA 49. PLANO DE AJUSTE A PUNTOS SUPERFICIE PLANA 1 REAL VS. TEÓRICA. ............................................. 73
FIGURA 50. TOLERANCIAS DE FORMA, ORIENTACIÓN Y POSICIÓN. ......................................................................... 74
FIGURA 51. RUGOSIDAD MEDIA ARITMÉTICA RA. .................................................................................................. 77
FIGURA 52. RUGOSIDAD MÁXIMA RT. .................................................................................................................... 77
FIGURA 53. RUGOSIDAD MEDIA DE IRREGULARIDADES RZ. ................................................................................... 78
FIGURA 54. RUGOSÍMETRO MITUTOYO SJ 210. ..................................................................................................... 79
FIGURA 55. MUESTRA DE RUGOSIDAD DEL FABRICANTE........................................................................................ 81
FIGURA 56. POSICIÓN UNIDAD DE AVANCE FRENTE MARCAS DE CORTE DE MUESTRA. ........................................... 81
FIGURA 57. VALOR TEÓRICO FRENTE VALOR REAL DE RA TRAS CALIBRACIÓN. ..................................................... 82
FIGURA 58. PERFIL DE VALIDACIÓN. ...................................................................................................................... 83
FIGURA 59. LONGITUD DE DESPLAZAMIENTO MEDIDA DE RUGOSIDAD CON FILTRO GAUSS. ................................ 84
FIGURA 60. POSICIÓN DE UNIDAD DE AVANCE PARA PROCESO DE MEDIDA A PROBETA DIMENSIONAL. .................. 85
FIGURA 61. PROCESO DE FOTOGRAFÍA DE SUPERFICIE CON MICROSCOPIO ZOOM 500X. ......................................... 86
FIGURA 62. PROBETAS DIMENSIONALES ESTUDIADAS. ........................................................................................... 88
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FIGURA 63. DISTRIBUCIÓN DE PUNTOS MEDIDOS EN PROBETA 1. ........................................................................... 89
FIGURA 64. ACABADO SUPERFICIAL DE PROBETAS DIMENSIONALES CON MICROSCOPIO ZOOM 500X. .................... 90
FIGURA 65. DESVIACIÓN DIMENSIONAL MEDIA DE GEOMETRÍA SEGÚN SU DIMENSIÓN NOMINAL. ......................... 94
FIGURA 66. MÍNIMA Y MÁXIMA DESVIACIÓN DE GEOMETRÍA EXTERIOR DE LAS MUESTRAS. ................................. 96
FIGURA 67. MÍNIMA Y MÁXIMA DESVIACIÓN DE GEOMETRÍA INTERIOR DE LAS MUESTRAS. .................................. 96
FIGURA 68. VISTA GENERAL DE CLASES DE IT SEGÚN GEOMETRÍA Y MATERIALES ESTUDIADOS. .......................... 99
FIGURA 69. VISTA GENERAL DE CLASES DE IT PARA VARIOS PROCESOS DE FABRICACIÓN [34]. .......................... 100
FIGURA 70. VISTA GENERAL DE CLASES DE N PARA VARIOS PROCESOS DE FABRICACIÓN. ................................... 102
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA 1. PARÁMETROS DE INFLUENCIA EN LA PRECISIÓN GEOMÉTRICA PARA EL EXPERIMENTO. ......................... 30
TABLA 2. COMBINACIÓN DE ENSAYOS SEGÚN PARÁMETROS PARA ANÁLISIS DIMENSIONAL. ................................. 31
TABLA 3. INFORMACIÓN DE CATÁLOGO SOBRE REFERENCIAS DE TENSOR. ............................................................ 55
TABLA 4. COORDENADAS BARICENTRO PROBETA RESPECTO A SISTEMA DE REFERENCIAS EN CALIBRE. ................ 62
TABLA 5. CANTIDAD DE PUNTOS Y MEDIDAS PARA CALCULAR LAS DESVIACIONES. .............................................. 64
TABLA 6. DIMENSIÓN Y CANTIDAD DE PUNTOS Y MEDIDAS PARA EVALUAR LA GEOMETRÍA. ................................. 65
TABLA 7. CANTIDAD DE PUNTOS Y MEDIDAS PARA EVALUAR LAS DESVIACIONES DE FORMA. ............................... 66
TABLA 8. PUNTOS EN SUPERFICIE INCL1 PROBETA 1 PARA INCLINACIÓN (IC). ..................................................... 68
TABLA 9. PUNTOS EN SUPERFICIE PLANA1 PROBETA 1 PARA PARALELISMO (P). ................................................. 69
TABLA 10. PUNTOS EN SUPERFICIE BASE2 PROBETA 1 PARA PLANITUD (P). ......................................................... 70
TABLA 11. PUNTOS EN SUPERFICIE PLANA1 PROBETA 1 PARA PERPENDICULARIDAD (PL). ................................. 72
TABLA 12. CANTIDAD DE PUNTOS Y MEDIDAS PARA EVALUAR LAS DESVIACIONES DE ORIENTACIÓN-POSICIÓN. ... 72
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TABLA 13. ÍNDICES DE TOLERANCIA SEGÚN LOS GRUPOS DE DIÁMETROS. ............................................................. 73
TABLA 14. TOLERANCIAS DE RECTITUD Y PLANITUD [29]. ..................................................................................... 75
TABLA 15. TOLERANCIAS DE PERPENDICULARIDAD [29]. ...................................................................................... 75
TABLA 16. TOLERANCIAS DE SIMETRÍA [29]. ......................................................................................................... 76
TABLA 17. VALORES PREDETERMINADOS RUGOSÍMETRO. ..................................................................................... 80
TABLA 18. LONGITUDES DE MUESTREO N FRENTE PERFIL DE VALIDACIÓN. ........................................................... 84
TABLA 19. PARÁMETROS CONDICIONES DE MEDIDA RUGOSÍMETRO. ..................................................................... 85
TABLA 20. VALORES DE LONGITUD ℓ SEGÚN RA. ................................................................................................... 86
TABLA 21. INDICACIÓN DE LOS SURCOS SUPERFICIALES EN FUNCIÓN DEL NÚMERO DE CALIDAD........................... 87
TABLA 22. AGRUPACIÓN DE MEDIDAS DE FORMA SEGÚN ISO PARA ASIGNAR TOLERANCIAS. ............................... 91
TABLA 23. AGRUPACIÓN DE MEDIDAS DE ORIENTACIÓN-POSICIÓN SEGÚN ISO PARA ASIGNAR TOLERANCIAS. ..... 92
TABLA 24. TOLERANCIAS DE FORMA, POSICIÓN Y ORIENTACIÓN DE LAS MUESTRAS. ............................................. 93
TABLA 25. AGRUPACIÓN DE MEDIDAS DE GEOMETRÍA SEGÚN ISO PARA ASIGNAR TOLERANCIAS. ........................ 97
TABLA 26. CLASES DE IT SEGÚN DIN EN ISO 286-1 Y CLASES DE N SEGÚN UNE-EN-ISO 4287:1999. .............. 98
TABLA 27. DESVIACIONES GENERALES MÁXIMAS Y MEDIAS DE PROBETAS DIMENSIONALES. .............................. 122
TABLA 28. DESVIACIONES DE GEOMETRÍA DE PROBETAS DIMENSIONALES. ......................................................... 123
TABLA 29. DESVIACIONES DE FORMA DE PROBETAS DIMENSIONALES. ................................................................ 124
TABLA 30. DESVIACIONES DE ORIENTACIÓN-POSICIÓN DE PROBETAS DIMENSIONALES. ...................................... 125
TABLA 31. RUGOSIDAD RA MEDIA DE CARAS PLANAS LATERALES DE PROBETAS DIMENSIONALES...................... 126
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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y OBJETO DE
ESTUDIO
Desde el área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación de la Universidad de Jaén se
plantea continuar con la investigación del TFG “Selección Multicriterio, Instalación y PAP de
Máquinas de Prototipado Rápido en Valeo Iluminación S.A.”, ejecutado y respaldado por
mismo autor y tutor que el presente trabajo, para profundizar en el análisis dimensional del
conjunto de piezas utilizadas para dicho proyecto. Debido a la extensión del trabajo anterior y
la amplitud de campos que este abordaba, el estudio dimensional no fue detallado.
Este TFM pretende extender el estudio dimensional y analizar la información disponible
generando gráficos donde a simple vista se puedan apreciar los defectos de forma y los valores
de tolerancia para distintas tecnologías y materiales de impresión.
Diversas compañías han participado y colaborado en el desarrollo de este proyecto, desde
la multinacional cumbre de nuestra localidad, Valeo Iluminación S.A., hasta empresas
internacionales de gran relevancia en el mercado del prototipado rápido, tales como Stratasys,
Prodicex, Andaltec, Sicnova, Axis y CNC Speedform, aportando piezas de diversos materiales
impresas con distintas tecnologías. También se contó con la colaboración de diferentes
universidades, expandiendo el espectro de piezas dimensionales a través de la impresión de
especímenes en Alemania, Leipzig University of Applied Sciences HTWK, y EE. UU.,
University of Central Florida UCF.
2. INTRODUCCIÓN
La impresión 3D es un modo de crear objetos físicos directamente a partir de modelos
digitales. Existen un gran número de tecnologías disponibles para la impresión 3D, dónde las
principales diferencias se encuentran en el modo en el que las diferentes capas de material se
van formando para crear piezas. Sin embargo, tienen en común el hecho de que pueden generar
geometrías muy complejas de una manera muy rápida.
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Cada tecnología tiene sus propias ventajas e inconvenientes, ya que actualmente no existe
ninguna que satisfaga todas las necesidades del mercado referentes a la fabricación aditiva.
Diversas razones relacionadas con las desviaciones geométricas inhiben el uso de fabricación
aditiva en Rapid Manufacturing y utillaje rápido. Tales desviaciones son insuficientemente
investigadas [1,2]. Es por ello por lo que el trabajo se centra en el estudio de las desviaciones
de materiales y tecnologías aditivas orientadas a la producción y que ofrecen un producto final
de gran calidad.
Figura 1. Tecnologías de fabricación aditiva.
2.1. Impresión 3D frente a conformado tradicional
La impresión 3D forma parte de lo que se conoce como procesos de fabricación aditiva,
con aporte de material, donde se crea un objeto mediante la formación de capas sucesivas de
material. Estos procesos difieren de los tradicionales mecanizados, técnicas de procesos
sustractivos, que se basan principalmente en la eliminación de material por métodos de arranque
de viruta o abrasión, tales como fresado, torneado, corte y perforación.
Hoy en día, la calidad obtenida a partir de un proceso de mecanizado es mayor
que la que podemos conseguir a través de la impresión 3D. Sin embargo, será para
nosotros motivo de estudio conocer cómo de lejos están los resultados procedentes de
Procesos de Fabricación Aditiva
FDM
-Fused deposition modeling
-Filamentos de plástico extruido
por boquilla
Poly/Multi/ColorJet
- PolyJet/MultiJet matrix technology
- Fotopolímero depositado sobre cama. Luz UV cura la resina después
de cada capa
- ColorJet Printing (CJP) inyecta
aglutinante de color
SLA
- Stereolithography
- Láser ultravioleta cura resina líquida
capa a capa
SLS
- Selective laser sintering
- Láser fusiona partículas de polvo de plástico/metal/
cerámica/cristal
DMLS
- Direct Metal Laser Sintering
- Láser de gran potencia fusiona
partículas de aleación de metal,
como acero, cobalto-cromo,
aluminio y titanio
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los ensayos a los que se le ha sometido a una pieza en CNC, comparándolos con un amplio
rango de materiales y tecnologías de fabricación aditiva.
2.2. Tecnologías de deposición de material
Diferenciando principalmente en inyección por deposición de filamentos de plástico
(FDM), e inyección de capas de resina, dentro de la cual podemos distinguir dos tipos de
tecnologías, Polyjet y MultiJet.
2.2.1. Fusion Deposition Modeling – FDM
La tecnología que ha popularizado este método de impresión de piezas en 3D ha sido la
que se conoce como FDM, Fusion Deposition Modeling, que fue patentada a finales de los años
80 por Scott Crump, quien la empezó a comercializar y desarrollar a través de la empresa que
fundó junto con su mujer, Stratasys.
Figura 2. Tecnología FDM [6].
La impresión comienza desde la capa inferior, creando una superficie en la base de un
material de soporte cuyas propiedades son más frágiles para poder separar la pieza. El material
con el que se trabaja se encuentra en forma de filamento de plástico enrollado en una bobina y
se va desenrollando para suministrar material a una boquilla de extrusión que puede iniciar o
detener el flujo de fundido. La boquilla se calienta para fundir el material y se puede desplazar
en ambas direcciones, horizontal y vertical, mediante un mecanismo de control numérico que
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es controlado directamente mediante un software de fabricación asistido por ordenador (CAM)
[3,4,5].
El modelo o pieza se produce por extrusión de pequeños aportes de material termoplástico
que van formando capas que endurecen inmediatamente después de la extrusión desde la
boquilla. Típicamente, se utilizan motores paso a paso o servomotores para el movimiento del
cabezal de extrusión.
2.2.2. Jetted Photopolymer – PolyJet, MultiJet & CJP
Otro potente método de fabricación aditiva capa a capa es el conocido como Jetted
Photopolymer. A esta rama pertenecen tres tecnologías principales: PolyJet, desarrollada por
Objet (adquirida por Stratasys), cuya patente fue presentada en 2007, MultiJet, de mismo
método de fabricación pero consiguiendo una mayor resolución y ColorJet Printing (CJP), que
permite la adición de colores a las piezas a través de diferentes tintas.
En general, son tecnologías similares a la impresión de inyección de tinta, sólo que, en
lugar de depositar gotas de tinta en papel, inyectan capas de un fotopolímero líquido que se cura
al instante mediante luz ultravioleta [7]. A través de la acumulación de esas finas capas en la
bandeja de construcción se va creando un modelo en 3D de gran precisión. ColorJet (CJP)
inyecta selectivamente aglutinante de color, lo que hace que se solidifique el núcleo, resultando
en un modelo tridimensional de todo color.
Entre sus ventajas, se encuentra la capacidad de producir piezas con superficies suaves, y
la incorporación de hasta tres tipos de materiales digitales con una amplia gama de colores y
propiedades diferentes en una misma secuencia de producción. Es decir, permite combinar
materiales rígidos con flexibles, o superficies suaves con materiales de superficie menos
deslizante, todo ello en múltiples colores.
Es por ello por lo que las tecnologías PolyJet, MultiJet y ColorJet ofrecen una estética de
prototipo mejor que cualquier otro método de impresión 3D. Entre los materiales más
característicos se encuentran el rígido opaco y similar al caucho en cientos de colores, tonos
transparentes y traslúcidos tintados, fotopolímeros especializados y materiales composite.
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
Escuela Politécnica Superior de Jaén 15
Figura 3. Tecnología PolyJet [8].
2.3. Tecnologías de impresión con láser
Existen también tecnologías que utilizan un láser de gran potencia como método de fusión
de partículas a través del cual se consigue una gran precisión en un corto tiempo de fabricación.
Distinguiremos los siguientes: Estereolitografía (SLA), Selective Laser Sintering (SLS) y
Direct Metal Laser Sintering (DMLS) [4].
2.3.1. Stereolithography– SLA
La tecnología SLA o estereolitografía nació antes que la tecnología FDM de la mano de
Charles Hull, quién también fundó la empresa 3D Systems. Esta compañía fue la primera en
poner a la venta lo que hoy llamamos impresora 3D.
Una impresora SLA tiene un funcionamiento también de capa a capa pero a diferencia de
los métodos anteriores, parte de una base que se va sumergiendo o surgiendo de un baño de
resina fotocurable. El láser de luz ultravioleta activa la curación de la resina líquida,
solidificándola. En ese momento la base se desplaza hacia abajo para que el láser vuelva a
ejercer su acción.
Con este método se consiguen figuras con gran detalle, aunque desperdicia cierta cantidad
de material según qué piezas debido al material de soporte que se elimina a posteriori.
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
Escuela Politécnica Superior de Jaén 16
Figura 4. Tecnología SLA [9].
2.3.2. Selective Laser Sintering– SLS
La tecnología SLS o Sinterización Selectiva Láser nació en la Universidad de Texas en
los años 80. A diferencia del SLA, en esta ocasión se utiliza material en forma de polvo
(poliestireno, cristal, nylon, materiales cerámicos y metálicos). El láser impacta en el polvo y
funde el material que se solidifica (sinterizado).
La plataforma en la que se realiza la impresión está compuesta de dos recipientes, cada
uno activado por un pistón. El primero es recubierto del material escogido en polvo, mientras
que el segundo se encuentra vacío y situado al nivel de la plataforma. El proceso de impresión
empieza añadiendo una fina capa de material, de una altura máxima determinada por el software
de la impresora, en el recipiente vacío. El láser de fibra óptica fusiona las partículas y una vez
que la materia se consolida, una segunda capa de polvo es aplicada con la ayuda del sistema de
pistones, y así sucesivamente hasta la creación completa de la pieza.
Todo el material en polvo que no se sinteriza sigue situado donde estaba inicialmente y
sirve de soporte para las piezas, principal ventaja frente a las tecnologías vistas anteriormente.
Una vez finalizado el trabajo, ese material puede ser retirado y reutilizado para la impresión de
próximas piezas.
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
Escuela Politécnica Superior de Jaén 17
Figura 5. Tecnología SLS [10].
2.3.3. Direct Metal Laser Sintering – DMLS
El sinterizado directo de metal por láser es confundido a menudo con el sinterizado
selectivo por láser SLS, pero en realidad no se trata de la misma técnica. Este proceso, conocido
en inglés bajo el nombre de Direct Metal Laser Sintering, DLMS, fue patentado por ERD y
EOS (Alemania) en 1994, habiendo comenzado las primeras investigaciones en los años 70.
La principal diferencia se encuentra en que la tecnología DMLS utiliza polvos metálicos
de aleación de metal, mientras que el SLS puede llegar a utilizar polvo de poliamida con un
porcentaje de carga de aluminio, conocido como alumide. Al tratarse de diferentes materiales a
fundir, la solidificación no se produce de manera homogénea, y por ende es más probable
encontrar porosidad en el objeto.
La tecnología DMLS ofrece la fabricación de materiales metálicos tales como acero,
cobalto-cromo, aluminio, titanio o incluso el Inconel. La resistencia de las piezas obtenidas es
hoy en día comparable a la de las técnicas de fundición o de mecanizado.
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
Escuela Politécnica Superior de Jaén 18
Esta tecnología es muy utilizada a nivel de producción industrial, en la industria
aeroespacial, automóvil, médica y de forma general para el prototipado y la fabricación de
herramientas.
Figura 6. Tecnología DMLS [11].
3. OBJETIVOS
El objetivo que este trabajo propone es una comparativa entre un amplio rango de
materiales y tecnologías de prototipado rápido a través de la fabricación de un modelo
determinado, el cual será sometido a observaciones por medio de diferentes ensayos
dimensionales.
3.1. Antecedentes
Para el presente trabajo, se utilizará de inicio la información procedente del TFG
“Selección Multicriterio, Instalación y PAP de Máquinas de Prototipado Rápido en Valeo
Iluminación S.A.” [12], de manera que sirva como una extensión del mismo, recalcando el
aspecto dimensional de los datos extraídos durante su desarrollo.
A modo resumen, dicho TFG se compuso de dos bloques principales:
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
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• Bloque 1: Selección Multicriterio e Instalación
En el Departamento de Prototipos de la empresa multinacional Valeo Lighting Systems
S.A. se planteó la necesidad de incorporar máquinas de prototipado rápido para dar soporte al
resto de departamentos garantizando beneficios en relación a la calidad, plazos y coste de
producción, tratando de sustituir aquellos trabajos llevados a cabo a traves de metodos de
fabricación tradicionales ejecutándolos a través de estas nuevas tecnologias.
Este bloque del TFG compila todos los pasos seguidos desde los inicios, habiendo sido
necesario presentar una serie de escenarios como la recopilación de las necesidades que
pudieran cubrir estas tecnologias, selección de las máquinas idóneas a traves de un exquisito
criterio selectivo y la recuperación la inversión a realizar. Posteriormente se llevó a cabo la
instalación de las máquinas adquiridas adecuando la zona en base a las recomendaciones del
fabricante para que las máquinas operen en su máxima eficiencia, y mirando la seguridad de la
zona y de los tecnicos dedicados a su funcionamiento, buscando confort en las oficinas y salas
de trabajo contiguas.
• Bloque 2: PAP (Puesta a punto)
Una vez se ponen en funcionamiento las máquinas, durante el bloque 2 se inicia un
proceso de estudio e investigación con objeto de alcanzar su máximo rendimiento a traves de
la impresión de un conjunto de piezas de diferentes disenos para su posterior análisis, que serán
fabricadas tanto en interno como demandadas a proveedores externos. Esto permitió realizar
una comparativa entre las propiedades de los materiales de las máquinas adquiridas por la
empresa y los del resto de tecnologias. Para reducir la cantidad de parámetros y ensayos se llevó
a cabo un análisis factorial priorizando los parámetros más influyentes para cada tipo de pieza
en función de los análisis a los que se sometieron. Se realizaron pruebas dimensionales, de
tracción y rugosidad, conociendose además los tiempos y costes de fabricación de cada pieza.
Como conclusiones, se verificó que se hizo una elección acertada de las máquinas
adquiridas en la empresa y se estableció un estándar de recomendación de impresión, el cual
recogía que para el uso de las máquinas en interno existe una combinación de parámetros idónea
para asegurar una fabricación óptima del elemento solicitado en función de las solicitaciones
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
Escuela Politécnica Superior de Jaén 20
de calidad, y por el contrario, se indica qué tecnología externa será capaz de proveernos dicha
pieza con el grado de exigencia demandado.
3.2. Material y métodos
Del trabajo anterior, tan solo se utilizará información procedente del Bloque 2,
concretamente, aquella relacionada con el análisis dimensional. Se tomarán los datos y las
piezas que se han considerado esenciales para el objetivo de esta investigación, y se
despreciarán aquellas muestras que se fabricaron destinadas a suplir la búsqueda de los
parámetros ideales de las máquinas instaladas en la empresa interesada.
No obstante, durante el desarrollo de este TFM se ha tenido acceso a máquinas de misma
tecnología e incluso fabricante que las analizadas en el TFG para la empresa Valeo Iluminación,
por lo que se dará uso de dichos conocimientos en relación con los parámetros ideales de
impresión de las piezas que se fabriquen para la ampliación de este trabajo.
3.2.1. Parámetros de fabricación
Los parámetros de entrada seleccionados a la hora de imprimir cada una de las piezas
tienen una gran repercusión sobre cada una de sus propiedades finales, afectando
unilateralmente sobre el coste y tiempo de fabricación.
En primer lugar, una búsqueda profunda a través de literatura fue necesaria para un mejor
entendimiento de las tecnologías estudiadas y factores que influyen en la precisión geométrica
de las piezas fabricadas de forma aditiva [3-21]. Estos factores fueron identificados a través de
una investigación bibliográfica. También fue necesario, en ciertos casos, acceder a las fichas
técnicas de las máquinas y materiales de los diferentes fabricantes. La experiencia personal del
estudiante en la industria del prototipado fue también esencial para la determinación de los
parámetros fundamentales.
Para la determinación de los factores fundamentales, acudimos a los diagramas de
Ishikawa. El detalle del diagrama de Ishikawa enfatiza que la precisión geométrica de las piezas
de fabricación aditiva es afectada por numerosos factores, como las debidas a decisiones
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
Escuela Politécnica Superior de Jaén 21
humanas, al pre/post-proceso y actividades que influyen directamente en la exactitud de las
partes. La Figura 7 muestra ejemplos de factores de influencia para las tecnologías Laser
Sintering.
Figura 7. Diagrama de Ishikawa para Laser Sintering [13].
De manera general, el proceso comienza con la generación de piezas en sistema CAD
determinando factores del tipo forma del elemento, dimensión y complejidad de la pieza para
los ensayos. La conversión en archivo STL permite la preparación de datos para la fabricación
aditiva, incluyendo la definición de la posición y orientación de las partes, así como las distancia
entre ellas en el caso de imprimir más partes en una misma carga de impresión.
No obstante, como se puede comprobar en la Figura 7, es necesario basarse en
investigaciones experimentales para identificar y especificar los factores fundamentales y
reducir aquellos que tienen menor influencia en la exactitud de la geometría. En este trabajo,
son presentados los factores geométricos clave que se aplican de manera general a todas las
tecnologías, razonando aquellos que habitualmente son de gran importancia, pero que no se
aplican para nuestro estudio dada la gran amplitud de tecnologías diferentes en estudio. Además
de la identificación de los factores importantes, se ha de diseñar un espécimen de prueba, que
permite la consideración de todos los factores seleccionados.
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
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A continuación, se consideran en detalle aquellos parámetros que, dada la revisión
bibliográfica, tienen un mayor impacto en las propiedades dimensionales de la pieza final y
analizamos cuáles de estos se pueden aplicar para nuestro trabajo.
• Material modelo
Es el material de trabajo con el que se imprime y se obtiene la pieza resultante al salir
de máquina. Para cada una de las tecnologías existe un gran abanico de materiales específicos,
pero hemos debido de ser selectivos a la hora de solicitar materiales a nuestros suministradores
basándonos en la finalidad y el uso que se le pudieran aplicar según nuestra valoración.
En la tecnología FDM, dado que es la más accesible en coste, tendríamos que diferenciar
entre materiales destinados a un uso personal y a un uso profesional. Para el primer caso,
materiales como PLA, ABS y ASA son los más comunes. Para un uso profesional, hemos
escogido aquellos termoplásticos cuyas propiedades más se asemejan a los materiales utilizados
a nivel industrial, tales como PC, nylon con carga de fibra de carbono Onyx o ULTEM.
Entre los materiales de las tecnologías PolyJet y MultiJet destacamos respectivamente el
VeroWhite Plus y Rigid White, son los básicos que ofrecen ambos fabricantes y los más
económicos, y Clear de aspecto transparente. Con respecto a la tecnología ColorJet,
estudiaremos el material cerámico.
Figura 8. Bobinas de filamento Fortus FDM y botes de resina Objet Polyjet.
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
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Los materiales reclamados de sinterizado laser SL a nuestros suministradores fueron
aquellos más versátiles y a la par más demandados por parte de sus clientes. En la
estereolitografía SLA recurriremos a materiales semejantes a la categoría anterior de
tecnologías Jet, tales como transparentes, Accura Clear, o con acabado similar al cerámico,
Nanotool y Accura 25. Para el caso de SLS utilizaremos poliamida PA con diferentes cargas de
otros materiales tales como fibra de vidrio PA+FG y aluminio PA+AL que aportan una mayor
dureza. La tecnología DMLS trabaja con polvo de diferentes metales, pero su alto coste nos ha
limitado a seleccionar un único material, aluminio, al cual hemos asignado la referencia ALU
3D para su distinción.
Por último, recurrimos al mecanizado en una máquina CNC de 3 ejes para fabricar la
probeta en aluminio. Esto nos permitirá comparar los resultados dimensionales obtenidos en
tecnologías de impresión 3D con el mecanizado de piezas.
• Calidad
El parámetro de calidad varía en función de la tecnología, dado que cada una de ellas
utiliza un método de fabricación diferente. En general, una peor calidad de fabricación es
aquella que disminuye considerablemente el tiempo de fabricación, pero empeora el acabado
de la pieza. Una mejor calidad de impresión será aquella que mejore las propiedades finales de
la pieza, implicando con ello un aumento en tiempo y, posiblemente, en coste de fabricación.
En el caso de FDM, presentan una mayor deficiencia en exactitud alcanzable [14]. La
calidad de esta tecnología reside en boquilla de extrusión, que repercute en el ancho de hilo de
extrusión. En aquellas máquinas no profesionales, se utilizará un diámetro de boquilla de 0,4
mm, mientras que en las profesionales 0,178 mm y 0,254 mm.
En la tecnología PolyJet, son varias las opciones del Software del fabricante la que nos
determina la calidad final de la pieza. Por un lado, utilizaremos la opción de calidad alta High
Quality (HQ), y en acabado, seleccionaremos la opción de brillo Glossy. Utilizaremos dicha
combinación de parámetros de impresión dado que se conoce de estudios anteriores que la
opción Glossy mejora tanto la calidad dimensional como la rugosidad [12]. Esta opción aplica
una capa de material modelo aún más denso sobre la superficie exterior de la pieza, otorgando
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
Escuela Politécnica Superior de Jaén 24
un resultado brillante y un mejor acabado superficial. Estos materiales requieren de posteriores
tratamientos de curado, para proporcionar más dureza, o pulido y fotoblanqueo, para mejorar
la claridad. Dado que pretendemos conocer el acabado dimensional de la pieza al salir de
máquina, estos tratamientos no serán aplicados.
En el resto de las tecnologías de impresión 3D, la calidad será determinada por el
suministrador, aunque dependerá principalmente de la altura de capa o precisión del láser.
Dichos parámetros no son recomendables modificarlos con respectado a los mostrados por
defecto en el Software de la máquina.
Esto se debe a que una variación mínima repercute exponencialmente en los tiempos de
fabricación, sin llegar a tener un efecto significativo en la pieza, mientras que una mayor
alteración dispara los tiempos de fabricación y puede no otorgar una pieza representativa dados
los posibles errores. Generalmente, la altura de capa de trabajo es de 0,1 mm.
Por ello, se considera que los parámetros de calidad de dichas tecnologías corresponden
con los seleccionados por el técnico del suministrador o los facilitados por defecto por el
fabricante o Software propio de las máquinas. En las piezas solicitadas, se ha recalcado a los
suministradores la utilización de una calidad de fabricación óptima, de manera que posibilite la
búsqueda del mejor acabado dimensional.
• Relleno
Antes de construir la pieza, también se puede especificar el tipo de relleno del interior
deseado. Esto permite escoger entre un interior completamente macizo, o variar la densidad del
relleno a través de material modelo o material soporte con diferentes geometrías y estructuras
que aporten suficiente solidez para resistir superficie exterior. Con esto es posible minimizar la
cantidad de material, el tiempo y el coste de fabricación, renunciando a las propiedades
mecánicas de la pieza final.
Puesto que consideramos que la fabricación de piezas huecas puede llegar a afectar al
contorno exterior de la pieza, trabajaremos con un relleno sólido en todas las probetas a medir.
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
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• Soporte
El material de soporte es aquel que hace las veces de andamiaje para permitir que el
material modelo se deposite en el espacio apoyando sobre éste. Según la tecnología, este
material puede ser tanto el mismo material que se utiliza para la fabricación del modelo, como
un segundo material de fácil eliminación. La posibilidad de escoger entre numerosas geometrías
de soporte permite crear estructuras de diferente rigidez en función de su densidad. Los patrones
de trazado se determinan a través de algoritmos inteligentes que realiza de manera automática
el Software de máquina, ejecutando aquella estructura que considera idónea para producir de
manera eficiente y ahorrativa el diseño a fabricar. Cuanto más denso, más resistencia, solidez
y seguridad aportará a la fabricación del conjunto de la pieza.
Figura 9. Tipos de densidad de soporte para FDM.
Las superficies de la pieza final que entran en contacto con el material soporte suelen
resultar de peor calidad superficial. Esto es así dado que una vez eliminado el material soporte,
pueden quedar residuos o daños por las herramientas utilizadas. Por ello, las superficies que
requieran de mayor calidad de detalle se suelen orientar hacia arriba para que no entren en
contacto con el soporte.
Dado que el soporte afectará de manera independiente según la tecnología utilizada o
los parámetros seleccionados por el suministrador, resulta complicado evaluarlo en cada uno
de los diferentes materiales. Por ello, para este trabajo se pretende desarrollar un diseño de pieza
sin negativos, de manera que no requiera de soporte para su fabricación. Esto contribuirá a
obtener un mejor acabado de todas las superficies sin que el soporte afecte en el dimensional.
Dado que se ofrecerá la posibilidad de fabricar dicha pieza sin material de soporte, este
parámetro será despreciable.
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Escuela Politécnica Superior de Jaén 26
• Orientación
Este es uno de los parámetros de mayor importancia a la hora de conseguir una
fabricación óptima. Depende principalmente de los conocimientos y habilidades del técnico a
la hora de posicionar el 3D de la pieza en la simulación de carga. La orientación es principal
para extraer el máximo rendimiento de las impresoras en términos de calidad final, tiempo y
coste de fabricación [15].
Para cada una de las tecnologías el impacto de la orientación será diferente. En las
tecnologías de fabricación por deposición de hilo y capa respectivamente, la orientación de la
pieza frente a la trayectoria de deposición de material puede afectar tanto al acabado final como
a las propiedades mecánicas de la pieza. Esto se debe a que las tensiones internas pueden hacer
que la parte planar que apoya sobre la cama de la máquina se curve hacia arriba. Esto es
denominado como efecto “Warping” [16]. Por lo tanto, cuanto mayor sea la longitud de la
superficie que apoya directamente sobre la cama, mayor será la desviación que sufra en sus
extremos.
También ocurre que la cámara influye sobre la precisión geométrica, como ocurre en las
tecnologías láser. Debido a los diferentes gradientes de temperaturas, las áreas resultan dentro
de una torta de polvo [17], con lo que la posición de los componentes influye sobre la precisión
geométrica en la sinterización por láser. En el resto de las tecnologías en el que no ocurra dicho
efecto, la selección de la orientación dependerá principalmente de factores mencionados
anteriormente, tales como asegurar la calidad de las zonas de detalle o reducción de material
soporte, teniendo como objetivo minimizar los tiempos y costes de fabricación.
Para nuestro trabajo, dado que la pieza que diseñaremos para la medición tendrá cierta
longitud y queremos a su vez, como hemos mencionado anteriormente, evitar la utilización de
soporte, la dirección de fabricación será en la mayoría de los casos la del eje Z. Esto conllevaría
un aumento del tiempo de fabricación con respecto a fabricarla a lo largo del plano XY, pero
en los casos donde la orientación afecta directamente en el dimensional, priorizaremos el
resultado final frente al tiempo de fabricación.
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
Escuela Politécnica Superior de Jaén 27
No obstante, este aspecto se traslada a la decisión del especialista encargado de ejecutar
la impresión, dado que para otras tecnologías la orientación de la pieza en la cabina repercute
en menor medida en el dimensional, como si lo hacen sobre el tiempo o coste.
Figura 10. Relación entre sistema de referencias extrusor y posición pieza.
• Geometría
La geometría de la pieza a producir es un factor decisivo a la hora de escoger la
tecnología idónea que permita obtener el mayor porcentaje de detalle del elemento. Se trata de
un factor geométrico fundamental, ya que la fabricación aditiva proporciona total libertad de
diseño. Este parámetro tiene como objetivo evaluar dimensionalmente las superficies que
comúnmente solemos encontrar en todo objeto físico. Por ello, se diseñará un modelo que
contenga distintas geometrías básicas: superficie plana, inclinada, semi-circular y semi-elíptica
[15,18,19]. Con la finalidad de reducir el número de ensayos y tratar de absorber la menor
cantidad de recursos posible, analizaremos la factibilidad de concentrar dichas superficies en
un mismo elemento, dando como resultado la probeta dimensional a la que someteremos a
estudio.
Entre las especificaciones de diseño, la sección de la pieza será simétrica en uno de sus
ejes para permitirnos comparar las superficies opuestas. Además, se realizará un offset de su
interior, de manera que contemos con más zonas a medir distinguidas como zonas exteriores e
interiores [20]. Esto no solo minimizará la cantidad de material modelo, y con ello el coste, sino
que conllevará que la pieza tenga diferentes espesores.
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
Escuela Politécnica Superior de Jaén 28
A medida que aumentemos la altura de la pieza durante la fabricación, existirá más
probabilidad de encontrar imprecisiones en el dimensional y acumular desviaciones,
permitiéndonos extraer conclusiones más precisas con respecto a los defectos encontrados por
material estudiado y conocer cuáles son las tolerancias alcanzables [21,22]. No obstante, la
pieza contará con una base sólida para aportar una impresión con garantías a lo largo del eje Z.
Para la altura de la pieza, factores como el tamaño máximo de la cámara de construcción de las
impresoras o longitud del medidor de la máquina de coordenadas serán tenidos en cuenta. Las
dimensiones nominales derivan de la norma DIN EN ISO 286-1 [23].
Figura 11. Posibles geometrías para probeta dimensional.
A modo resumen, los parámetros anteriores que se aplican de manera general a todas las
tecnologías estudiadas son:
• Relleno: sólido.
• Soporte: dado el diseño de la pieza, no se aplica. En caso de afectar en el
dimensional, será el más denso posible.
• Orientación: a lo largo del eje Z. En caso de no afectar al dimensional, el
especialista utilizará la que considere óptima.
• Forma: diseño de pieza con superficies básicas.
El resto de los parámetros, tales como el material modelo o calidad, variará según la
tecnología y máquina empleada.
Como conclusión de lo anterior, utilizando como referencia el diagrama de la Figura 7,
hemos tratado que los factores humanos se mantuvieran lo más constante posible (geometría,
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Escuela Politécnica Superior de Jaén 29
dimensión, complejidad de estructura, orientación, dirección, posición, etc.), dado que al
trabajar con tantas tecnologías y al no tener acceso a todas ellas, es difícil controlar la
trazabilidad. También hemos priorizado tener una única muestra por material para mayor
diversidad de materiales, que no muchas muestras de un único material, por lo que el factor
humano en este caso debe mantenerse constante o el número de impresiones y muestras se
elevaría considerablemente. También el factor de medida se mantendrá constante, dado que éste
se aplicará a todas las muestras por igual.
También hemos considerado no contemplar el factor de ambiente para nuestro trabajo.
Las máquinas profesionales de la actualidad suelen estar protegidas de manera que los únicos
parámetros alterables son aquellos que el Software propio del fabricante permite. Esto es así
dado que se considera que su modificación podría perjudicar al producto final y al rendimiento
y vida útil de la máquina. Por lo tanto, dichos parámetros están automatizados de manera que
su alteración no es posible. Un ejemplo puede ser: temperatura del inyector o del láser,
temperatura dentro de la cabina, velocidad de fabricación, etc.
Finalmente, los factores que mayor impacto tienen en nuestro análisis sobre la precisión
de la geometría de la pieza son el factor máquina, material y método. El diagrama de Ishikawa
aplicado para nuestro trabajo se muestra en la Figura 12.
Figura 12. Parámetros de influencia seleccionados para el experimento.
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La Tabla 1 recoge con más detalle cuáles son los parámetros de mayor influencia en la
geometría para nuestro análisis. Especial mención al parámetro Proceso, recogido de la norma
UNE-EN ISO/ASTM 52900 [24] de principios generales de terminología de fabricación
aditiva, donde se ofrece una visión general de los principios de los procesos de fabricación
aditiva.
Parámetros de influencia en la precisión geométrica
Tecnología Máquina Materiales Tipo Proceso
FDM Fortus 450mc PC Filamento Deposición hilo - Extrusión
ULTEM
ABS
Markforged Mark Two Onyx
Titan Plus PC/ABS
ABS Grey
Ultimaker 2 ABS Blue
ABS-HI
PLA Silver
PLA 3D850
HIPS
PETG
PolyJet Objet 30Prime VeroWhite Plus Líquido Deposición capa - Curación
MultiJet Project 5500X vero White
Clear
ColorJet Zprinter 650 Cerámico
SLA ProJect6000HD Accura Clear
Fusión - Láser
Nanotool
Accura 25
SLS ProX500 Plus PA Polvo
PA+FG
PA+ALU
DMLS ProXDMP200 ALU 3D
CNC 3 Axes Aluminio Tocho Eliminación
Tabla 1. Parámetros de influencia en la precisión geométrica para el experimento.
3.2.2. Planificación de ensayos
En esta sección, planteamos la combinación de parámetros y muestras necesarias en
función de los parámetros anteriores para determinar la dimensión y alcance del trabajo
relacionados con la cantidad de ensayos para su planificación.
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De la tabla anterior, Tabla 1, es posible comprobar que el parámetro determinante son los
materiales. A mayor número de materiales de una misma tecnología, más precisos serán los
resultados obtenidos y conclusiones derivadas. Unos resultados semejantes en materiales de
mismas tecnologías, representará que las desviaciones son comunes y dependen de la tecnología
utilizada. Por el contrario, resultados diferentes en materiales de misma tecnología concluyen
que dichas desviaciones dependen del tipo de material utilizado.
Finalmente, el espectro de pruebas que se analizarán en este trabajo contará con 26
muestras como se muestra en la Tabla 2.
Combinación de ensayos según parámetros
Muestra Tecnología Procedencia Impresora Material Calidad
1 FDM Valeo Fortus 450mc PC ø 0,178 mm
2 Stratasys ULTEM ø 0,254 mm
3 UCF ABS ø 0,178 mm
4 Markforged Mark Two Onyx 0,1 mm capa
5 HTWK Titan Plus PC/ABS ø 0,254 mm
6 ABS Grey
7 Sicnova Ultimaker 2 ABS Blue ø 0,4 mm
8 ABS-HI
9 PLA Silver
10 PLA 3D850
11 HIPS
12 PETG
13 PolyJet Valeo Objet 30Prime VeroWhite Plus HQ -Glossy
14 MultiJet Andaltec Project 5500X Rigid White Óptima
15 Clear
16 ColorJet Sicnova Zprinter 650 Cerámico 0,1 mm capa
17 SLA ProJect6000HD Accura Clear Óptima
18 Nanotool
19 Accura 25
20 SLS Axis ProX500 Plus PA Óptima
21 PA+FG
22 PA+ALU
23 CNC Speedform ProXDMP200 ALU 3D Óptima
24 Prodicex 3 Axes Aluminio Óptima
Tabla 2. Combinación de ensayos según parámetros para análisis dimensional.
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3.2.3. Protocolo de actuación
El proceso logístico de comunicación con los suministradores, fabricación y envío se
puede dividir en dos etapas: el establecido durante la estancia del alumno en la empresa Valeo
Iluminación y aquel que se ejecutó posteriormente durante la estancia del alumno en los
diversos países de movilidad.
En la primera etapa, aprovechando la estancia del alumno en Valeo Iluminación como
trabajador, se establece contacto con los proveedores oficiales de la empresa para conocer si
estaban dispuestos a colaborar en nuestra investigación. A continuación, una vez desarrollado
el diseño definitivo de la probeta dimensional, se les facilita el archivo en formato STL y se
solicita su fabricación considerando los parámetros generales mencionados anteriormente: han
ser sólidas, evitando que el soporte afecte en el dimensional y orientadas en la dirección óptima
en la que podamos sacar el máximo partido de sus propiedades dimensionales. La localización
de la planta de producción de dichos proveedores se encuentra tanto dentro de la península,
como en Francia y Alemania. El plazo medio desde el primer contacto con el suministrador
hasta la recepción de la pieza es aproximadamente un mes. Todas las piezas fueron fabricadas
de manera altruista como muestra de fidelidad a la empresa Valeo Iluminación para dar soporte
al análisis llevado a cabo. Las empresas que formaron parte de esta etapa a través de la
aportación de piezas procedentes de sus tecnologías fueron: Valeo Iluminación, Stratasys,
Prodicex, Andaltec, Sicnova, Axis y CNC Speedform.
La segunda etapa sucede mientras que el alumno se encuentra realizando sus estudios de
Máster en diferentes destinos de movilidad en Alemania, Leipzig University of Technology
HTWK, y EE. UU., University of Central Florida UCF. De esta forma, se expandió el espectro
de piezas fabricando más muestras en las máquinas de impresión 3D de dichos centros.
En las piezas impresas tanto en la multinacional Valeo Iluminación como en las diferentes
universidades, se mantuvo control y trazabilidad de cada muestra dado que las impresiones se
realizaron de manera presencial por el alumno. Las impresoras 3D utilizadas en las
universidades se muestran en la Figura 13.
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
Escuela Politécnica Superior de Jaén 33
Figura 13. Impresoras universidades: Fortus 450mc UCF izq, Titan HTWK der.
4. ENSAYO DIMENSIONAL
De la información a extraer de las piezas, se ha determinado que el interés reside en
conocer el acabado dimensional en términos de desviaciones y acabado superficial. Por lo que
se recurre a diferentes ensayos dimensionales que nos permitan comparar, como resultado final,
las cualidades dimensionales de la totalidad de materiales y tecnologías.
El defecto dimensional es la diferencia entre las dimensiones obtenidas midiendo la pieza
y las teóricas dadas por el diseño o pieza prototipo. Debemos hacer énfasis en las diferencias
existentes al calcular las desviaciones posibles en la pieza, distinguiendo entre defectos de
forma y rugosidad superficial.
Figura 14. Diferencias entre rugosidad y defecto de forma.
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Escuela Politécnica Superior de Jaén 34
Se consideran defectos de forma a las deficiencias relacionadas con la inclinación del
perfil, falta de planitud o de redondez y aquellas que afectan al funcionamiento de la pieza, tales
como la excentricidad o falta de ajuste. Mientras que la rugosidad superficial afecta al
comportamiento de la superficie frente al rozamiento, desgaste o rodadura entre otros.
Por lo tanto, se contempla dos ensayos diferentes:
• Ensayo dimensional y de defectos de forma.
• Ensayo de rugosidad.
4.1. Ensayo dimensional y de defectos de forma
Una dimensión se define como la distancia entre dos puntos opuestos y una tolerancia
dimensional se verifica mediante una medición de dos puntos [20]. El examen de las
desviaciones dimensionales requiere la investigación de varias dimensiones nominales, las
cuales derivan de la norma DIN EN ISO 286-1 [23]. La norma describe el sistema de código
ISO para la tolerancia en dimensiones lineales y define tolerancias, desviaciones y ajustes. La
norma también permite la comparación entre los diferentes procesos de fabricación sujetos a
sus tolerancias alcanzables. Los patrones empleados en las mediciones de defectos de forma
son muy variados y generalmente muy específicos para cada defecto, pudiendo existir varios
patrones para un mismo defecto.
En el estudio de este ensayo, analizaremos los defectos relacionados con las desviaciones
máximas y medias encontradas en las mediciones de palpado de puntos, desviaciones en la
geometría de la pieza diseñada para el análisis, y desviaciones de forma, orientación y posición
de ésta.
A continuación, se muestran los principales patrones asociados a los diferentes defectos
de forma.
4.1.1. Desviaciones de forma y orientación-posición
Las diferentes desviaciones relacionadas con la forma del objeto son los siguientes:
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a) Rectitud: Distancia entre los puntos de la línea considerada y la recta geométrica de la
referencia (recta patrón). La distancia máxima será la que se encuentre con respecto al punto
más alejado.
b) Planitud: Distancia entre cualquier punto de la superficie considerara y el plano
envolvente (plano patrón).
c) Circularidad (Redondez): Distancia radial entre el contorno de la sección normal al eje
del cilindro y el círculo ideal.
d) Cilindricidad: Distancia radial entre cualquier punto de la porción del cilindro
considerada y el cilindro ideal (envolvente).
Figura 15. Ejemplos de defectos de forma.
También estudiaremos las desviaciones referentes a los defectos de orientación y
posición, que son aquellas diferencias entre la posición real de una recta o plano de la pieza
respecto de otra recta o plano tomados como referencia cuyas formas geométricas ideales son
correctas (satisfacen cierta precisión). Hacemos especial mención a las siguientes:
a) Perpendicularidad: Distancia entre la línea o superficie considerada y una línea de
envolvente o plano auxiliar perpendicular al plano.
b) Paralelismo: Distancia entre cualquier punto de la superficie o línea considerada y un
plano auxiliar paralelo al plano de referencia.
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c) Angularidad: Diferencia entre el ángulo medido y el requerido. Puede involucrar tanto
a ejes como a superficies.
d) Excentricidad: Distancia radial entre el eje de una superficie de revolución y un eje de
giro paralelo tomado como referencia.
e) Coaxialidad: Diferencia entre la posición real del eje de una superficie de revolución y
un eje de giro tomado como referencia. Incluye los defectos de excentricidad y de inclinación
de ejes.
Figura 16. Ejemplos de defectos de posición.
4.1.2. Instrumentación
Para calcular todos estos posibles defectos en la pieza se requiere un amplio rango de
instrumentos de medida. Sin embargo, la medición de todos ellos es posible a través de una
máquina de medición por coordenadas tridimensionales (MMC).
4.1.2.1. Máquina de medición por coordenadas (MMC)
Llevaremos a cabo el análisis dimensional a través de una máquina de medición por
coordenadas tridimensionales (MMC) del tipo puente móvil. La que nosotros tendremos a
nuestra disposición es la DEA modelo Global Perf, Figura 17, que se encuentra en el
departamento de metrología del proveedor Andaltec.
Su principio de funcionamiento está basado en una técnica de medición punto a punto, a
cada cual se le asigna una coordenada (X,Y,Z) referida a un sistema de coordenadas en 3D cuyo
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origen es común. Las coordenadas reales de los puntos seleccionados se determinan con un
palpador de contacto y sistema de medición del desplazamiento que se encuentran en cada uno
de los ejes.
Figura 17. Máquina de medición por coordenadas MMC DEA Global Perf.
Para referenciar las zonas a palpar, se debe facilitar al programa los puntos teóricos que
se desean conocer y a través del software de medición se realizará una vinculación numérica de
las coordenadas asignadas a los puntos. La medición de los patrones se efectuará mediante la
ejecución de programas de control numérico (CNC) para su automatización, pudiendo con ello
aumentar el número de medidas y mejorando el tratamiento estadístico de los resultados
obtenidos.
Los errores más conocidos en este tipo de análisis son debidos a la calidad del guiado
(defectos de rectitud y movimientos angulares, cabeceo y balanceo) y también por los efectos
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térmicos y condiciones ambientales reinantes. La máquina emplea un factor de corrección de
temperatura a cada uno de los resultados de medición, aplicando una compensación térmica
dado el coeficiente de expansión térmico del patrón utilizado. La sala de metrología se
encuentra a una temperatura que varía entre los 21º y 23º C, realizándose una calibración cada
cierto periodo de tiempo para asegurar el funcionamiento óptimo de la máquina.
Para nuestro análisis consideramos nulos los posibles errores de medición de la máquina,
fundamentando que la desviación de la medida real frente a la teórica que encontremos en los
análisis es fruto de los parámetros de entrada utilizados para cada probeta o de la tecnología y
material en que fueron fabricados.
Figura 18. Mandos de máquina para controlar medición.
4.1.2.2. Sistema palpador
El sistema palpador se compone principalmente de dos elementos:
• Cabezal de contacto o palpador: será una sonda esférica de rubí de 2 mm de diámetro
del tipo trigger. Se caracteriza por emitir una señal eléctrica del tipo on/off al entrar
en contacto con la pieza, permitiendo la adquisición de las coordenadas del punto
allí donde se ha palpado.
• Cabezal orientable: constará de un sistema de palpador articulado que abarcará unos
100 mm de longitud desde la esfera del palpador hasta el cabezal. Se caracteriza por
poderse orientar en diferentes posiciones angulares a través de dispositivos
manuales o automáticos de posicionamiento.
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Figura 19. Sistema palpador de MMC.
El sistema de palpado utilizado ofrece una serie de limitaciones y condicionantes que
repercutirán tanto en la selección de los puntos a medir como en la geometría final de la probeta
dimensional y el calibre a utilizar para fijarlas.
4.1.2.3. Limitaciones del sistema
Estas limitaciones las encontraremos a la hora palpar puntos de tres maneras posibles:
tangencial, axial y radial.
Figura 20. Maneras de palpar puntos: tangencial, axial y radial.
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Debido a la geometría esférica del cabezal de contacto, uno de los problemas vendrá
ocasionado al tratar de palpar puntos de manera tangencial situados en los vértices de esquinas
o aristas vivas, lo cual afectará a la distribución de puntos (apartado 4.1.2.1) que demos en la
probeta.
Suponiendo el caso de que el punto esté ubicado en la intersección entre planos que
forman ángulos menores a 180º, no será posible medir cuando el palpador acceda desde el
interior. Esto provocaría que la esfera colisione con los planos que conforman dicha esquina
previamente a palpar dicho punto, dando lugar a detectar tantas coordenadas como superficies
haya palpado en ese instante.
En el caso contrario, es decir, entrando el palpador desde el exterior, podemos encontrar
imprecisión en la medida obtenida si existe alguna deformación o mala ubicación de la pieza
en el soporte.
Para nuestro caso, distribuiremos los puntos de manera equitativa entre las diferentes
superficies que conforman la pieza, evitando situarlos en las intersecciones entre planos. A su
vez, trataremos de ubicarlas lo más en el extremo posible de las caras para poder encontrar una
mayor acumulación de desviaciones, pero sin necesidad de complicar la medición, respetando
las limitaciones del aparato.
Debido al cabezal de contacto y la longitud del vástago, deberemos tener en cuenta una
serie de condicionantes que repercutirán directamente en la geometría de la probeta dimensional
(apartado 4.1.2) y la distribución de subconjuntos a lo largo de la placa base (apartado 4.1.3.5),
diferenciando entre tomar puntos de manera axial o radial.
Cuando el sistema palpador se aproxima a una coordenada para detectarla de forma axial,
podremos encontrar una colisión cuando ésta se encuentra en una zona interior a una
profundidad mayor que la altura del sistema de medición. Esto ocurrirá siempre y cuando la
sección de la zona interior donde entraría el palpador sea menor que la sección del cabezal. Para
ahorrar en tiempo y coste de fabricación no nos interesa hacer una probeta de grandes
dimensiones, por lo que preferiremos no superar la profundidad máxima a la que debemos dar
coordenadas en el interior de la probeta para que su posible sección no sea delimitante.
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De esta forma, dicha profundidad máxima no debe ser mayor que la longitud del sistema
de medición:
𝐻 − 𝑧𝑝𝑖 < ℎ𝑠 (4.1)
𝐻 = altura probeta
𝑧𝑝𝑖 = altura punto interior
ℎ𝑠 = altura sistema de medición
Sin embargo, cuando tengamos que tomar puntos de manera radial, se ha de diferenciar
entre aquellas coordenadas que se encuentran en las superficies del interior o exterior de la
probeta.
En aquellos puntos ubicados en la zona interior, el vástago entrará de manera axial, y una
vez llegado a la altura del punto no podrá tocar de manera totalmente radial ya que el sistema
de medición colisionaría con las paredes de la probeta. Por lo que será necesaria una inclinación
mínima del vástago con respecto al eje vertical, como se puede ver en la Figura 21.
Figura 21. Inclinación mínima del vástago para palpar de manera radial.
Esto delimita mínimamente la profundidad máxima del punto interior zpi, y condiciona la
geometría de la sección interna de la probeta, ya que se debe de respetar una distancia radial
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mínima entre el centro de gravedad del sistema palpador y el cabezal de contacto para que se
puedan palpar puntos sin colisión entre la probeta y el brazo de sujeción. Esta distancia es la
que corresponde con el recorrido de giro proyectado en el plano XY.
𝐻 − 𝑧𝑝𝑖 < ℎ𝑠 · 𝑐𝑜𝑠𝜃 (4.2)
𝑅𝑖 = ℎ𝑠 · 𝑠𝑖𝑛𝜃 (4.3)
𝑅𝑖 = 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑜 𝑋𝑌 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝐶𝐺 𝑐𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎𝑙 𝑦 𝑝𝑎𝑙𝑝𝑎𝑑𝑜𝑟
Sabiendo que la longitud del sistema de medición cuando el sistema de palpado se
encuentra en el mismo eje que el cabezal (0º de giro) es de 100 mm, y que el ángulo mínimo de
inclinación para llegar a palpar una coordenada en el interior de la probeta sin que el cabezal
colisione con ésta corresponde a 7,5º, tendríamos datos suficientes como para calcular la
profundidad máxima a la que colocar las coordenadas de un punto y la separación mínima entre
las paredes del interior:
𝐻 − 𝑧𝑝𝑖 < 100 · cos(7,5) < 99,14 mm (4.4)
𝑅𝑖 < 100 · sin(7,5) < 13,05 mm (4.5)
Para el diseño de probeta dimensional, habrá que tener en cuenta que con el cabezal de
medición que se pretende utilizar, no será posible palpar coordenadas de puntos que se
encuentren a más de 99,14 mm de profundidad, respetando una anchura mínima en el interior
que permita un radio de giro del sistema de medición de 13,05 mm (la distancia entre las paredes
del interior deberá ser igual a 26,1 mm). De esta forma se podrá proceder con la medición sin
encontrar ninguna colisión entre cabezal y probeta.
En los puntos ubicados en las caras externas, habrá que respetar una distancia mínima
entre éstos y las respectivas piezas de sujeción de la probeta. El conjunto formado por la probeta
dimensional y sus elementos de fijación es lo que hemos denominado como subconjunto.
Adicionalmente, también se deberá de respetar cierta distancia entre ellos a la hora su
distribución en la placa base del calibre (apartado 4.1.3.5).
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Cuando el cabezal se oriente para tomar puntos desde fuera del calibre hacia el interior,
dispondrá de una gran amplitud de giro que le permitirá llegar con libertad a las coordenadas
dadas sin que esto repercuta en el diseño y distribución de los sistemas de fijación. No obstante,
se deberá de respetar una distancia mínima de 13,05 mm, como visto en el apartado anterior,
entre zonas interiores comprendidas entre las superficies exteriores de la probeta y las torretas
de fijación. Aunque esto no será crítico, evitamos encontrar problemas de colisión.
Cuando el sistema palpador se coloque entre subconjuntos o en el centro del calibre, el
caso más desfavorable se dará a la hora de medir las coordenadas de difícil acceso localizadas
en la sección inferior de la probeta dimensional. En esa zona es posible que el palpador
encuentre colisiones si las torretas se posicionan muy próximas, ya que puede requerir una
posición del brazo palpador frente al cabezal orientable totalmente perpendicular entre sí, como
muestra la Figura 22.
Figura 22. Posición perpendicular del brazo palpador frente cabezal orientable.
Para evitar este problema, se tendrá en cuenta una zona de desahogo libre de obstáculos
equivalente a al área de una circunferencia de radio la longitud del brazo del sistema palpador
(100 mm). Con ello posibilitamos que el cabezal trabaje, en el caso más desfavorable del centro
del calibre, en un rango de 360º a la hora de tomar medidas de manera radial. Esto condicionaría
la distribución de los subconjuntos en la placa base del calibre, lo cual se hará especial mención
más adelante.
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A continuación, teniendo en cuenta las restricciones a la hora de proceder con las
mediciones, podremos dejar definida la probeta dimensional, las coordenadas a palpar y el
calibre dimensional con sus torretas de fijación.
4.1.3. Geometría probeta
Para el diseño de la probeta dimensional, se considerarán las limitaciones del sistema
palpador y las restricciones del tipo forma y geometría mencionadas en el apartado de
parámetros 3.2.1 Geometría.
En cuanto a la forma, se ha diseñado una probeta que contuviera superficies planas
paralelas a los planos principales, inclinadas, semicirculares y elipsoidales, buscando que
existiera simetría en la pieza.
Con respecto a la geometría, sabiendo que la profundidad máxima a la que puede entrar
el sistema de medición es no más de 99,14 mm, hemos dado una altura a la probeta dimensional
de 80 mm para evitar la colisión con el cabezal. Se ha contemplado una base plana para mejorar
con ello la estabilidad y el apoyo sobre la placa del calibre. Finalmente, la probeta queda
definida como se puede comprobar en la Figura 23. Los planos de la probeta dimensional
acotada se encuentran como Plano 1.
Figura 23. Vista isométrica de probeta dimensional.
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4.1.3.1. Distribución de puntos
Para extraer resultados concluyentes acerca de los defectos de forma, se medirán un
mínimo de puntos a lo largo de la altura de la probeta. Esto se realiza a través de diferentes
planos de intersección paralelos a la base de apoyo. Por lo que de cada plano se obtendrán dos
secciones, la correspondiente a las superficies exteriores y a las interiores.
Tanto el número de coordenadas como su distribución deberán ser suficientemente
representativos como para permitir aproximarnos a la sección real a través de la unión de dichos
puntos mediante trazados rectilíneos. Conforme se incrementa el número de puntos palpados
para medir una superficie, mejora la repetitividad y precisión de la medición.
Debemos decidir una estrategia de palpado no solo teniendo en cuenta la cantidad si no
también la distribución de los puntos a lo largo de la sección. Con muy pocos puntos podemos
obtener un resultado erróneo, y con demasiados no ganamos información extra y perdemos
tiempo.
Figura 24. Distribución lógica de puntos a lo largo de sección.
No obstante, una zona de sección de puntos no basta como para poder analizar los
defectos de posición de cada probeta. Por lo que será necesario un mínimo de tres zonas de
sección repartidas a lo largo de la pieza, distinguiendo entre la zona inferior, zona media y zona
superior.
En la zona inferior de la probeta, la sección exterior e interior estarán contenidas en dos
planos diferentes, dado que la zona interior contará con una elevación en la base. Cuanto más
en los extremos se encuentren las coordenadas más posibilidades habrá de dar con desviaciones
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características. Al encontrarnos en la zona interior con una base de 5 mm de alto, tendremos
que lanzar un plano de altura suficiente como para no encontrar colisión del puntero con las
esquinas.
Los planos de sección inferior y superior se tomarán paralelos a la base y a 5 mm de sus
extremos. Habría que respetar al seleccionar las coordenadas, en el caso más desfavorable de
la sección inferior del interior, un margen equivalente al radio de la esfera del palpador (1 mm)
más la proyección en Z del recorrido de giro del brazo palpador (100-99,14=0,86 mm).
Decidimos dar algo más de margen para no encontrar alteraciones en los datos resultantes.
También se tomarán puntos contenidos en la cara de la base del interior para obtener
información acerca de su planitud.
En la zona media realizaremos un plano de sección común para las superficies exteriores
e interiores en la cota media de la probeta, a unos 40 mm de altura con respecto a la placa base.
La zona superior se compone de dos planos, uno de ellos será el que contenga la sección
interior y exterior, y el otro corresponderá con el que formen los puntos palpados en la cara
superior paralela a la base.
Figura 25. Altura de sección de puntos a lo largo de probeta dimensional.
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La distribución de los puntos a lo largo de la periferia del exterior e interior se ha realizado
buscando total simetría. Para las caras planas se tomarán dos puntos equidistantes para definir
una recta resultante tras la unión de éstos. En las zonas curvas se tomarán puntos suficientes
como para definir tanto la semicircunferencia como la semielipse. Para verificar planitud de la
base del interior y cara superior, se deberán tomar un mínimo de tres puntos que definan un
plano. Las coordenadas resultantes quedarían de la siguiente forma:
• 3 secciones exteriores de 18 puntos cada una.
• 3 secciones interiores de 12 puntos cada una.
• 2 planos de 3 puntos cada uno.
Figura 26. Distribución de puntos a lo largo de probeta.
En total serían unos 96 puntos por probeta dimensional. Dichas coordenadas se tendrán
que tomar frente a un sistema de referencias común y compartido para el resto de probetas que
se colocarán sobre el calibre. El objetivo de dicho calibre o soporte será fijar el mayor número
de probetas posible para una medición eficaz y versátil en un menor tiempo. También permite
medir una gran consecución de piezas de misma geometría sometidas a los mismos parámetros
externos. Por lo que tendremos que precisar de dicho sistema de referencias que, aunque se
definirá más adelante, se encontrará en la misma placa base del calibre.
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4.1.4. Calibre dimensional
En primer lugar, debemos centrar la atención en cómo pretendemos referenciar la probeta
y ubicarla en el espacio a una posición fija. De esta forma, el sistema palpador entrará en
contacto con la probeta sin generar momentos y con ello desviaciones en la medición. Además,
todas las probetas deben de estar sometidas a los mismos parámetros externos para que no haya
variación de datos entre unas y otras en función del subconjunto de sujeción en el que se han
ubicado.
Para ello son varios los conceptos a tener en cuenta y que serán cruciales para el buen
desarrollo de esta tarea.
4.1.4.1. Fuerza de deflexión
Uno de los principales elementos que contribuyen a la incertidumbre de la medición es la
acción de la fuerza de deflexión. Consiste en la fuerza necesaria para accionar la parte sensible
del palpador y generar la señal de adquisición de las informaciones. Es una característica de los
palpadores tigger, el cual utilizaremos para los ensayos.
La fuerza de deflexión aplicada al elemento de contacto con la pieza provoca la flexión
del sistema del palpador y contribuye en gran parte a la reducción aparente del radio de la esfera
de la aguja. Esa fuerza se puede amplificar por factores dinámicos (velocidad, aceleración)
activos durante el contacto. Además, a esta acción hay que sumarle la componente fuerza peso
ejercido en la punta del palpador, que es variable según la disposición del mismo en todas las
direcciones distintas a la vertical.
El fenómeno es aún más sensible en nuestro caso al contar con un palpador orientable. La
fuerza de deflexión debe ser regulada al máximo, según sea necesario en las distintas
condiciones, para impedir tomas de puntos falsas al pasar de una dirección horizontal a una
vertical, teniendo en cuenta no sólo el aspecto estático sino también el dinámico (fuerzas de
inercia aplicadas al baricentro de la punta durante variaciones de dirección y velocidad del
movimiento de la MMC).
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Como consecuencia de lo dicho hasta ahora, el radio de la esfera dinámico del palpador
no es constante en todas las direcciones de acercamiento al tampoco serlo las fuerzas activas y
de la elasticidad del sistema de las cuales depende.
Para todas las mediciones se tendrá en cuenta que, garantizando con ello las prestaciones
del sistema palpador, en el momento de la toma de datos la velocidad es constante y está dentro
de los límites especificados por el fabricante. Asimismo, la distancia de acercamiento tiene que
permitir amortiguar las oscilaciones eventuales que se pueden verificar durante todo el
movimiento de medición.
Figura 27. Fuerza de contacto con el palpador [25].
No obstante, dicha fuerza que actúa sobre el punto de contacto con la probeta dimensional
pueda llegar a ocasionar generación de momentos y con ello posibles desplazamientos o giros
en toda la pieza llegando a alterar los resultados obtenidos.
Por ello debemos de hacer especial mención al concepto de alineación e isostatismo [25],
que nos permitirá referenciar la pieza a medir en el espacio y estudiar cómo debemos fijarla en
el sistema para no obtener alteración de resultados por parámetros externos durante la medición.
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4.1.4.2. Concepto de alineación e isostatismo
La alineación es la forma por la cual la MMC ubica la pieza a medir dentro del espacio
de trabajo. Para que esto ocurra, primeramente, la pieza debe tener los grados de libertad
bloqueados, concepto de isostatismo.
Mediante la medición manual de referencias principales de la pieza, la MMC traslada y
rota sus ejes de manera tal que coincidan con los ejes de la pieza. La alineación es el primer
paso en el proceso de medición de una pieza. La primera vez que se realiza se hace de forma
manual para luego ser iterada de forma automática.
Para alinear, se deben restringir los grados de libertad de la pieza los cuales una vez estén
bloqueados, podemos decir que se encuentra inmovilizada isostáticamente. Se definen de la
siguiente forma:
• 3 de traslación (X-Y-Z).
• 3 de rotación (Rx-Ry-Rz).
Figura 28. Grados de libertad.
4.1.4.3. Sistema de alineación RPS
La alineación RPS se basa en el método 3-2-1, que consiste en la distribución de
referencias dependiendo de la forma y tamaño de la pieza siguiendo el siguiente concepto:
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A) 3 puntos definen una superficie plana (plano XY; restringe Z-Rx-Ry).
B) 2 puntos definen una línea (contenida en plano XZ; restringe Y-Rz).
C) 1 punto (plano YZ; restringe X).
Figura 29. RPS: A) 3 fijaciones en Z; B) 2 fijaciones en Y; C) 1 fijación en X.
Los tres planos creados son mutuamente perpendiculares y el punto de intersección de
estos tres planos es el origen del sistema X=0, Y=0 y Z=0. Nosotros al tener que aprovechar el
mismo calibre para medir cuatro probetas, tendremos que buscar un sistema de referencias
común entre ellas.
Para proceder con el alineado de nuestra probeta dimensional, acudimos a normas como
ISO 1101 – 1983 o ASME Y 14.5M-1994 [26,27] dónde se indican unas pautas de
recomendación y asignan al diseñador de la pieza la responsabilidad de definir el sistema de
referencia, mediante características representativas y restricciones sobre estas.
Las tolerancias dedicadas a restringir los grados de libertad de la probeta dimensional
se pueden encontrar en el Plano 1, mostradas como A, B y C.
4.1.4.4. Método de fijación
Las probetas se dispondrían de un útil de verificación, o lo que se denomina calibre
dimensional. Se tratará de un artefacto mecánico que asegura rigidez, accesibilidad y
repetitividad. Principalmente consistirá en una placa base de aluminio rectificada y una serie de
torretas y útiles cuya finalidad es dar consistencia a la pieza para su exploración por contacto
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discreto, permitir el acceso del palpador gracias a un diseño sencillo en forma y orientación del
útil para llegar de una sola estacada a todas las zonas de interés y que durante el proceso de
“pone-quita” de la pieza no se genera ningún error geométrico. Sobre estos útiles se definen y
se marcan elementos de referencia que ayudan a crear el sistema de coordenadas necesario para
la inspección.
Debido a que este tipo de útiles suelen ser caros y en nuestro caso, se trata de medir una
serie pequeña de piezas, utilizaremos el concepto de útil de fijación de bajo coste que se
consigue a corto plazo, denominado Rapid Fit. Este sistema ofrece la posibilidad de construir
columnas de apoyo y fijación que conectan la pieza con una placa base de estructura modular.
En nuestro calibre simplemente taladraremos la placa en la zona dónde se atornillarían dichas
columnas.
Figura 30. Sistema Rapid Fit en útil de verificación.
La medición de las probetas en el calibre se realizará en estado libre, a través de unas
torretas de fijación que copiaran la forma de la pieza sin necesidad de deformarla. La pieza
apoyara sobre las caras de contacto que han de estar completamente rectificadas. Por último,
para poder dejarlas completamente fijas, será necesario de un dispositivo de apriete que permita
llevar a posición dicha zona de la pieza a través de un punto de contacto sobre el que se ejercerá
presión.
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4.1.4.5. Diseño del calibre, subconjuntos y aprietes
Una vez tenemos claro estos conceptos esenciales, nos disponemos con el diseño del
calibre y los subconjuntos por los que estará constituido. Tanto la placa como el resto de torretas
de fijación se fabricarán en aluminio mecanizado en CNC para asegurar el correcto dimensional
de éstas.
La base será de aluminio rectificado con una altura estándar de 10 mm. Los proveedores
consiguen placas de grandes dimensiones de espesor normalizado donde tan sólo tienen que
cortar la geometría de la periferia y marcar las zonas donde taladrar. Al estar rectificada,
aseguramos que las probetas apoyaran sobre una superficie totalmente plana. La placa base será
la que nos defina el plano de apoyo, restringiendo el movimiento de traslación en Z y de rotación
Rx y Ry.
Para anular el resto de grados de libertad diseñamos dos torretas por subconjunto. Una
de ellas tendrá dos zonas de contacto que copiarán la superficie lisa sobre la que reposará la
probeta, restringiendo el movimiento de traslación en Y, y de rotación Rz.
Para que la segunda torreta no permita el desplazamiento a lo largo del eje X, el contacto
con la probeta se ha de dar en una de sus zonas curvas. Sin embargo, la superficie de la torreta
se fabricará totalmente plana, permitiendo que se traslade sobre ella de manera tangencial y
longitudinal. Si se copiara la superficie curva es casi imposible que la probeta se acople por las
posibles desviaciones que pueda tener, trasladando la pieza esas décimas de diferencia.
Figura 31. Torreta 1 a la izquierda y torreta 2 a la derecha.
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En cuanto a los aprietes, existe un amplio rango de útiles destinados a ejercer dicha
función dependiendo de la precisión objetivo. Nosotros enfocamos la búsqueda a un sistema
económico que permita un acceso cómodo del palpador y la repetitividad del proceso.
En primer lugar, se fabricó una primera versión en donde la función de apriete se llevaría
a cabo por unas torretas con tornillos que llevarían la probeta a su posición nominal. Sin
embargo, no caímos en cuenta de que para ello todas las probetas han de ser sometidas al mismo
esfuerzo y por lo tanto era necesario recurrir a un instrumento que midiera el par de apriete de
cada tornillo a través de un torquímetro. Esto es esencial ya que hay que asegurar que todas las
piezas estén sometidas a los mismos parámetros externos. Dichas torretas se muestran en rosa
y amarillo en la Figura 32.
Figura 32. Primera versión de subconjunto fijación con tornillos de apriete.
Debido a cómo complicaba esto el procedimiento de colocación y retiro de piezas,
haciéndolo demasiado tedioso, recurrimos a unos útiles de apriete denominados tensores de
biela o, coloquialmente, pisadores. Los hay de diferentes tipos y funciones, para nuestro caso,
escogemos un tensor de compresión y tracción.
Funciona como un sistema de palanca articulada, que transforma el movimiento de giro
ejercido sobre el mango en un desplazamiento longitudinal del pistón. En el momento en el que
hace tope y la compresión es total, el útil realiza un frenado automático que no permite su
apertura. En el extremo hay un palpador de goma para no dañar la pieza y absorbe el impacto
al contacto. Con ello conseguimos que se ejerza la misma presión sobre cada una de las probetas
en ambas direcciones y que exista repetitividad en el proceso de montaje.
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Figura 33. Tensor biela de compresión y tracción con palpador de goma.
Para seleccionar el idóneo para nuestro calibre necesitamos recurrir al catálogo a un
catálogo comercial. La información que deseamos conocer y que es clave para decantarnos por
un modelo es principalmente la distancia de carrera del pistón, que buscamos sea la menor
posible.
Comprobando en la Tabla 3 y orientándonos con las referencias de la Figura 34,
decidimos escoger el modelo 35A 6710 Tipo 0 con pie acodado, dónde la carrera de sujeción es
de 16 mm. El resto de datos tales como la distancia entre taladros exf, el ancho del pie acodado
K y la altura de sujeción h hasta el centro del tornillo que corresponde a 12 mm, se tendrán en
cuenta para el diseño de la torreta que fijarán los tensores al calibre.
Tabla 3. Información de catálogo sobre referencias de tensor.
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Figura 34. Tensor de biela acotado con referencias por fabricante.
De ese último dato dependerá la altura con la que fabriquemos la torreta donde quedaría
atornillado, ya que el punto de contacto del palpador del tensor y el baricentro de la cara de
contacto de la torreta opuesta con la probeta deben estar contenidos en el mismo eje, que será
el de recorrido del pistón paralelo a la placa base, Figura 3. De esta forma, no se ocasionarían
momentos al ejercer la compresión sobre la pieza. Para el caso de la torreta 1, Figura 31,
mientras la fuerza se ejerza en el intervalo entre sus dos zonas de contacto no se ocasionarán
momentos.
Figura 35. Altura eje de desplazamiento de tornillo de tensor con respecto a torreta fijación.
Queda entonces definido el calibre, el cual se fabricará una base de 400x400 mm2, en
donde se han distribuido un total de cuatro subconjuntos, cada uno de ellos con dos torretas de
contacto y dos torretas de apoyo para los pisadores.
Además, se ha respetado en el centro del calibre un área libre de obstáculos equivalente
a una circunferencia de radio la longitud del sistema de medición (100 mm). Con ello
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permitimos su circulación y que sea factible su posición radial en el interior. El pedido al
proveedor se realiza del siguiente material:
• 4 torretas tipo 1 de dos zonas de contacto en aluminio.
• 4 torretas tipo 2 de una zona de contacto en aluminio.
• 8 torretas tipo 3 de fijación de tensor en aluminio.
• 8 tensores de biela de compresión 35A 6710 Tipo 0 con pie acodado.
• 1 placas base de aluminio rectificado de 400x400x10 mm.
Figura 36. Diseño calibre dimensional con probetas.
El diseño definitivo del calibre dimensional a fabricar por el proveedor se muestra en la
Figura 36. En esta imagen se puede ver como ejemplo las probetas dimensionales colocadas en
cada subconjunto. Los planos de los elementos diseñados acotados se pueden encontrar como
Plano 2, Plano 3, Plano 4 y Plano 5.
El mismo proveedor será el encargado de montar las torretas que quedarán fijadas al
calibre por medio de tornillos dentados con métrica y pasadores. Posteriormente, solicitaremos
al mismo proveedor que realice una medición dimensional de las zonas que estarían en contacto
con la probeta y que restringen sus movimientos para asegurar la correcta puesta en nominal de
la pieza. Se realizará a través de una máquina de medición por coordenadas tridimensionales
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(MMC), semejante a la que nosotros utilizaremos. Asumiremos en estos análisis una tolerancia
de +/- 0,05 mm.
Aquellas zonas que estén dentro de dicho margen admisible serán aceptadas. Las zonas
medidas que se encuentren fuera de tolerancias serán rectificadas por el proveedor, de manera
que solo se aceptará el calibre cuando en el último informe se muestre que todas las zonas se
encuentran dentro de tolerancias.
Como ejemplo mostramos una hoja en la Figura 37 de los informes que se tomaron
cuando se llevó a cabo la primera versión de torretas de fijación por tornillos. La modificación
de las torretas no repercutió en la repetición de las mediciones, dado que dichos elementos no
entran en contacto con las probetas. El informe también se puede encontrar en el Anexo 3.
Figura 37. Informe dimensional de placa base y torretas de contacto con probeta dimensional.
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59
4.1.5. Procedimiento experimental
La totalidad de las probetas dimensionales y el calibre se facilitan al proveedor
encargado de los ensayos de para su análisis, que seguirán una secuencia de medición de puntos
dada por nuestra parte.
La medición de las probetas se llevará a cabo en estado libre. Esto requiere por parte del
sistema ubicar el objeto a medir en el espacio tomando una serie de referencias que considera
están en nominal. Para ello, se tomarán una serie de puntos a lo largo de la placa base, más
concretamente en el plano donde apoyan las probetas y las caras de las zonas laterales. Dichas
zonas de la placa se consideran estar perfectamente alineadas con respecto al 3D al tratarse de
aluminio rectificado. De esta forma, el sistema forma una serie de planos con los puntos
tomados, y la intersección de estos darán al Software la ubicación de la placa base y con ello la
del resto de elementos que lo componen.
Debido a la repetitividad que requiere la medición de todas las probetas, se colocarán
unos útiles para fijar el calibre a la placa de apoyo de la máquina. De esta forma, una vez se
realice el alineamiento de la posición del calibre con respecto al 3D, no se tendrá que repetir
dicho procedimiento para el resto de mediciones, permitiendo que las probetas conserven en
todos los ensayos la misma posición. Se puede comprobar en la Figura 38.
Además, para no perder la trazabilidad de las mediciones, decidimos asignarle una letra
adicional (A, B, C y D) al número de referencia que le corresponde a cada probeta en función
del subconjunto en el que se halla ubicado en la medición, se puede ver en la Figura 38. De esta
forma, cada informe estará asociado a una probeta y al subconjunto en el que estuvo ubicada
durante la medición. Finalmente, tendremos cuatro posiciones posibles de las probetas con
respecto a un mismo sistema de coordenadas. Esto quiere decir que dependiendo de en qué
subconjunto se encuentre la probeta, se le asignarán unas coordenadas determinadas.
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Figura 38. Probetas colocadas en calibre dimensional para medición.
Por lo tanto, asignar esta identificación a los subconjuntos será necesaria para que, una
vez recibidos los informes, sepamos a qué coordenadas pertenecen, siendo:
• Subconjunto A: Coordenadas de la 1 a la 96.
• Subconjunto B: Coordenadas de la 97 a la 192.
• Subconjunto C: Coordenadas de la 193 a la 288.
• Subconjunto D: Coordenadas de la 289 a la 384.
Figura 39. Calibre con coordenadas respecto a sistema de referencias.
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Todas las coordenadas deberán ser tomadas con respecto a un mismo sistema de
referencias común para todas las probetas, que estará ubicado en la esquina inferior izquierda
del calibre, como muestra la Figura 39.
La totalidad de los puntos serán facilitados al proveedor tanto en formato Excel como
incluidos en el diseño del calibre en Catia V5 en extensión “.igs”. Se exigirá para cada informe
que se obtenga por parte del proveedor que el grado de tolerancia sea +/- 0,05 mm. Aquellas
medidas que estén fuera de tolerancia aparecerán indicadas en rojo. Los informes serán
recibidos en PDF, y los convertiremos a Excel para poder trabajar con los datos. Para verificará
que no ha habido errores en el proceso, se importarán los puntos del Excel al Software de diseño
Catia V5 a través de una macro.
Figura 40. Hoja 1 de informe dimensional correspondiente a la probeta 3.
De este modo es posible asegurar que los puntos se encuentran sobre la pieza y por lo
tanto, la medición y el proceso de convertir los datos ha sido correcto. Un ejemplo del informe
recibido por parte del proveedor se puede ver en la Figura 40, donde a cada coordenada le
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pertenece un cuadro que indica su valor teórico en contraste con el valor medido. Anexado se
encuentra el ejemplo del informe recibido por el proveedor para la medición dimensional de la
probeta 3 en el Anexo 4.
4.1.6. Procesado de datos
Finalizados los ensayos y obtenidos los informes, nos disponemos a trabajar con los datos.
En primer lugar, trasladamos el sistema de referencias del extremo del calibre al baricentro de
la cara base de apoyo de cada probeta. Esto simplifica los cálculos ya que no trabajaremos con
384 coordenadas, sino con 96 que serán las mismas para cada una de las probetas.
Figura 41. Probeta dimensional con sistema de referencias en el baricentro de la cara base.
En la Tabla 4 es posible visualizar las coordenadas del baricentro de la cara de apoyo de
la probeta dimensional con respecto al sistema de referencias escogido en el extremo del calibre
dimensional. Conocidos estos datos, trasladamos todas las coordenadas a cada uno de los
sistemas (A, B, C y D) a través de una hoja Excel.
Coordenadas de baricentro probeta dimensional
A (mm) B (mm) C (mm) D (mm)
X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z
-96,531 70,000 0,000 -96,531 270,000 0,000 -296,531 70,000 0,000 -296,531 270,000 0,000
Tabla 4. Coordenadas baricentro probeta respecto a sistema de referencias en calibre.
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Los datos que utilizaremos de los informes para los cálculos serán las desviaciones
resultantes. Como se muestra en la Figura 40, en la zona inferior de cada cuadro aparece el dato
de desviación resultante T, que se define como el desplazamiento del punto desde su posición
nominal a su posición real.
A continuación, nos disponemos a representar los datos. Para ello, utilizaremos el
Software Wolfram Mathematica 10.2.0. El objetivo será diferenciar para cada muestra, qué
puntos se encuentran dentro del rango de tolerancias fijado como válido, y cuáles están fuera
de tolerancia. Asignaremos tres tipos de colores:
𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑙𝑒𝑟𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 { 𝐴𝑧𝑢𝑙: 𝑇 < −0,05 𝑚𝑚
𝑉𝑒𝑟𝑑𝑒: − 0,05 ≤ 𝑇 ≤𝑅𝑜𝑗𝑜: 𝑇 > 0,05 𝑚𝑚
0,05 𝑚𝑚
Conocido el rango de tolerancia, nos disponemos a diseñar el código en el Software que
nos permita filtrar y encontrar cada uno de los puntos, asignarles el color según su valor de
desviación T y plotearlos en un único gráfico. Se requerirá de inicio la hoja Excel con las
coordenadas reales medidas para cada muestra.
Una vez diseñado el código, el Software leerá e interpretará la totalidad de los puntos y
según lo anterior, nos ofrecerá un gráfico con una nube de puntos de las coordenadas reales.
Para una mejor visualización, superpondremos los puntos sobre el diseño de la probeta en STL.
De esta forma, es posible obtener una percepción de la distribución de puntos y sus respectivas
desviaciones.
Finalmente, procedemos a interpretar los datos con el propósito de extraer la máxima
información que nos permita comparar los resultados en relación con la geometría de cada
probeta. El análisis dimensional de defectos de forma pretende clasificar las desviaciones
encontradas de la siguiente forma:
• Desviaciones generales.
• Desviaciones de geometría.
• Desviaciones de forma.
• Desviaciones de orientación-posición.
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Para todos los datos, profundizaremos en los resultados obtenidos en cada tipo de
superficie, diferenciando entre la zona exterior e interior.
4.1.6.1. Desviaciones generales
Analizados los informes, consideramos que las desviaciones a analizar son tanto las
máximas como las desviaciones medias de entre todas las coordenadas dadas. Las desviaciones
máximas nos darán información de relevancia dado que existe mucha dispersión en las medidas.
El dato que se facilite será en valor absoluto.
Las desviaciones medias nos pueden aportar información referente a la distribución de
desviaciones, es decir, cantidad de puntos azules o rojos distribuidos a lo largo de la pieza. En
el caso de que la media de cada superficie se encuentre dentro de lo tolerancias, a pesar de tener
desviaciones máximas altas, puede implicar que existe otra desviación de diferente sentido en
la cara opuesta que la contrarresta. Principalmente, lo que ocurrirá es que en los casos en los
que exista semejante número de desviaciones negativas y desviaciones positivas, la media total
tenderá a cero.
Para este estudio, la cantidad de puntos y medidas utilizadas se muestran en la Tabla 5.
Desviaciones generales
Plana ext Plana int Incl ext Incl int Semi-cir Semi-elíp
Puntos 12 24 12 12 9 21
Medidas 12 24 12 12 9 21
Tabla 5. Cantidad de puntos y medidas para calcular las desviaciones.
4.1.6.2. Desviaciones de geometría
Uno de los aspectos a estudiar es la geometría de la pieza a través de tres dimensionales
fundamentales diferenciando entre zonas exteriores e interiores: el ancho (B, B’), la
profundidad (A, A’) y la altura tanto de la pieza (H) como de la base (H’), Figura 42. También
se calculará el espesor (e) de las zonas planas e inclinadas, dado que tienen el mismo valor y
los planos que conforman sus paredes son paralelos entre sí. No se podrá calcular en las zonas
curvas dado que el espesor no se mantiene constante.
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Figura 42. Dimensiones principales para estudiar defectos de geometría.
Los cálculos aplicados serán los relacionados con la media aritmética (4.6) y la desviación
típica (4.7) de las medidas obtenidas.
�� =1
𝑛∑ 𝑥𝑖
𝑛𝑖=1 (4.6)
𝜎 = √1
𝑛−1∑ (𝑥𝑖 − ��)2𝑛
𝑖=1 (4.7)
La totalidad de puntos y medidas para ejecutar las operaciones anteriores se muestran en
la Tabla 6.
Desviaciones de geometría
A B H A’ B’ H’ e
Dimensión (mm) 44,880 40,000 80,000 26,970 30,000 5,000 5,000
Puntos 6 12 3 12 12 3 48
Medidas 3 6 3 6 6 3 24
Tabla 6. Dimensión y cantidad de puntos y medidas para evaluar la geometría.
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4.1.6.3. Desviaciones forma
Las desviaciones de forma se obtienen a través de la diferencia entre la forma real y el
elemento geométrico ideal. A continuación, se van a definir las principales desviaciones de
forma estudiados sobre la pieza utilizando las referencias matemáticas de cálculo adecuadas.
La planitud (PN) se estudiará en las superficies planas e inclinadas de los laterales, y a su
vez también en las dos caras paralelas a la base. Se calcularán los defectos de planitud como la
distancia entre dos planos que contiene la desviación máxima y mínima, paralelos a un plano
de referencia, y que incluyen el perfil en estudio. El defecto de rectitud (S) se puede definir
como la distancia entre dos rectas, paralelas a la recta referencia que incluyen el perfil en
estudio. Por lo tanto, se entiende que la planitud ya contiene la máxima desviación de rectitud
en dicha superficie.
Para la semicircunferencia exterior, utilizaremos la cilindricidad (C), definida como la
diferencia entre los radios del círculo inscrito y del círculo circunscrito de cada una de las
secciones del cilindro coaxial que contiene al perfil en estudio. El cilindro es construido a partir
de la determinación del defecto de redondez en diferentes secciones.
Por último, las desviaciones de la zona semi-elíptica se pueden definir a través de la forma
de su superficie (FS). Esto nos permitirá incluir el máximo número de puntos que definen su
perfil. Dicha superficie debe estar comprendida entre dos superficies envolventes de esferas
cuyo radio será la máxima desviación encontrada y cuyos centros están situados sobre una
superficie con la forma geométrica teórica.
La totalidad de puntos y medidas se encuentran en la Tabla 7.
Desviaciones de forma
Planitud (PN) Cilindricidad (C) Forma superficie (FS)
Plana ext Plana int Incl ext Incl int Base ext Base int Semi-cir Semi-elíp
Puntos 12 24 12 12 3 3 9 21
Medidas 2 4 2 2 1 1 1 1
Tabla 7. Cantidad de puntos y medidas para evaluar las desviaciones de forma.
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4.1.6.4. Desviaciones de orientación-posición
Las desviaciones estudiadas en esta sección hacen mención a la orientación y posición de
la pieza. La orientación describe la relación angular entre las características, mientras que la
posición hace referencia a la distancia de frente a la posición teórica.
La simetría (SM) se define como el plano tanto del eje de simetría de la pieza que debe
estar contenido entre dos planos paralelos, separados por una distancia determinada por las
máximas desviaciones contenidas en dichos planos y colocados simétricamente respecto al
plano de simetría. En este caso, se estudiará la simetría existente entre los planos exteriores e
interiores de las caras planas con respecto al plano de simetría B.
Figura 43. Simetría (SM) en planos exteriores e interiores de las caras planas probeta 1.
Para analizar la desviación de las caras inclinadas de los laterales, recurrimos a la
inclinación (IC), que se define como la diferencia entre el ángulo de inclinación de la superficie
teórica frente al calculado a través de la pendiente de las rectas que pasan a través de los puntos
medidos en cada una de las secciones. El ángulo resultante del plano que se ajusta a los puntos
de dicha superficie será el medio calculado de las rectas de las tres secciones.
En la Figura 44 y Tabla 8 se muestra un ejemplo de los puntos pertenecientes a la
superficie INCL1 de la probeta 1, y cómo se trazan las rectas de cada sección que pasan por
dichos puntos. El plano que se toma como referencia es el B, respecto al cuál forma un ángulo
de 30º. La desviación será por lo tanto la desviación teórica frente a la medida, en valor absoluto.
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Para calcular la pendiente, se recurre a la ecuación de la recta, dónde X e Y pertenecen al valor
real de los puntos palpados.
𝑌 = 𝑚𝑋 (4.8)
𝑚 = (𝑌2−𝑌1)
(𝑋2−𝑋1) (4.9)
𝛼 = arctan(m) (4.10)
Figura 44. Inclinación (IC) de superficie INCL1 probeta 1.
Teórico (mm) Real (mm) Inclinación (IC) (º)
X Y Z X Y Z Total Abs. Medio
INCL1 SECC. INF -14,058 -13,938 5,000 -14,031 -13,892 5,000 -30,091 0,295
-7,058 -17,979 5,000 -7,040 -17,943 5,000
SECC. MED -14,058 -13,938 40,000 -14,028 -13,881 40,000 -30,070
-7,058 -17,979 40,000 -7,033 -17,931 39,998
SECC. SUP -14,058 -13,938 75,000 -14,018 -13,865 74,999 -30,010
-7,058 -17,979 75,000 -7,018 -17,908 74,999
Tabla 8. Puntos en superficie INCL1 probeta 1 para inclinación (IC).
La desviación de paralelismo (P) se estudiará tanto en las superficies planas laterales
como en las paralelas a la base. El paralelismo se define como la inclinación de un perfil
respecto a otro que se ha tomado como referencia.
Al referirnos a la tolerancia de paralelismo como la distancia entre dos planos paralelos
entre sí y al plano que se toma de referencia, en nuestra pieza ocurre que tanto en las caras
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planas laterales como en las bases el concepto de paralelismo (P) es el mismo que el de planitud
(PN). Por ello, nos dispondremos a calcular el paralelismo en cuanto a desviación del plano en
grados (º) que ajusta por los puntos que pertenecen a dichas superficies paralelas a la tomada
como referencia.
Figura 45. Paralelismo (P) de superficie PLANA1 probeta 1.
Teórico (mm) Real (mm) Paralelismo (P) (º)
X Y Z X Y Z Total Abs. Medio
PLANA1 SECC. INF 0,442 -20,000 5,000 0,442 -19,933 5,000 -0,029 0,036
8,442 -20,000 5,000 8,442 -19,937 4,997
SECC. MED 0,442 -20,000 40,000 0,442 -19,955 40,001 0,021
8,442 -20,000 40,000 8,442 -19,952 39,997
SECC. SUP 0,442 -20,000 75,000 0,442 -19,932 74,999 -0,100
8,442 -20,000 75,000 8,442 -19,946 75,000
Tabla 9. Puntos en superficie PLANA1 probeta 1 para paralelismo (P).
Para calcular el ángulo de paralelismo en las caras planas laterales, utilizamos un ejemplo
mostrado en la Figura 45 y Tabla 9 para la cara PLANA1 de la probeta 1. El plano que tomamos
como referencia es el B. En este caso, el modo de operación es el mismo que el aplicado para
conocer la inclinación (IC).
Para calcular el paralelismo (P) de las caras paralelas a la base con respecto a la cara de
apoyo, utilizaremos un método más preciso. Dado que en este contamos con 3 puntos que
definen la superficie, no hay que realizar ningún ajuste. El ángulo de paralelismo será el
comprendido por el plano definido por dichos puntos y el tomado como referencia. En la Figura
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46 y Tabla10 se muestra un ejemplo de la BASE2 de la probeta 1. El plano que se toma como
referencia es el correspondiente con la superficie que de apoyo A.
Figura 46. Paralelismo (P) de superficie BASE2 probeta 1.
Teórico Real Paralelismo (P) (º)
X Y Z X Y Z Total
BASE2 -10,586 0,000 5,000 -10,586 0,000 5,392 0,191
7,440 -9,042 5,000 7,438 -9,041 5,409
7,440 9,042 5,000 7,441 9,041 5,350
Tabla 10. Puntos en superficie BASE2 probeta 1 para planitud (P).
En primer lugar, obtenemos una macro en Excel que nos permite integrar los puntos reales
al Software de diseño CAD Catia V5. A continuación, superponemos dichos puntos a la pieza
teórica. Esto nos permite a su vez garantizar que los puntos se encuentran sobre la pieza.
Realizando un plano que contenga a los 3 puntos medidos en la base, podemos medir la
diferencia entre dicho plano y la cara teórica, Figura 47.
Figura 47. Paralelismo (P) de superficie BASE2 probeta 1 a través de Catia V5.
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El defecto de perpendicularidad (PL) se define como la inclinación de un perfil lineal con
respecto a un plano de referencia. La perpendicularidad se estudiará en las caras planas laterales
con respecto a un plano de referencia.
La tolerancia de perpendicularidad está definida por dos planos paralelos entre sí,
perpendiculares al plano de referencia y separados por una distancia definida por las
desviaciones máximas y mínimas. Al igual que ocurre con el paralelismo (P), la
perpendicularidad (PL) en este concepto tendría el mismo valor que la planitud (PN). Por esta
razón, nos dispondremos a calcular la perpendicularidad en cuanto a desviación del plano en
grados (º) que ajusta por los puntos que pertenecen a dichas superficies perpendiculares a la
tomada como referencia.
Para calcular el ángulo de perpendicularidad en las caras planas laterales, utilizamos un
ejemplo mostrado en la Figura 48 y Tabla 11 para la cara PLANA1 de la probeta 1. El plano
que tomamos como referencia es el A. En este caso, el modo de operación es utilizando la
ecuación de la recta, pero de manera diferente a la aplicada para la inclinación (IC) y el
paralelismo (P).
Se estudiará la pendiente de la recta de dos puntos que se encuentran en secciones
contiguas y alineados en la misma generatriz. Para calcular la pendiente, trabajamos con los
valores de las coordenadas reales de Y y Z de los puntos palpados pertenecientes a la superficie
en estudio.
𝑌 = 𝑚𝑍 (4.11)
𝑚 = (𝑌2−𝑌1)
(𝑍2−𝑍1) (4.12)
𝛽 = arctan(m) (4.13)
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Figura 48. Perpendicularidad (PL) de superficie PLANA1 probeta 1.
Teórico (mm) Real (mm) Perpendicularidad (PL) (º)
X Y Z X Y Z Total Abs. Medio
PLANA1 SECC.INF 0,442 -20,000 5,000 0,442 -19,933 5,000 -0,036 0,008
SECC.MED 0,442 -20,000 40,000 0,442 -19,955 40,001
SECC.SUP 0,442 -20,000 75,000 0,442 -19,932 74,999 0,038
SECC.INF 8,442 -20,000 5,000 8,442 -19,937 4,997 -0,025
SECC.MED 8,442 -20,000 40,000 8,442 -19,952 39,997
SECC.SUP 8,442 -20,000 75,000 8,442 -19,946 75,000 0,010
Tabla 11. Puntos en superficie PLANA1 probeta 1 para perpendicularidad (PL).
La totalidad de puntos y medidas para ejecutar las operaciones anteriores se muestran en
la Tabla 12.
Desviaciones de orientación-posición
Simetría (SM) Inclinación (IC) Paralelismo (P) Perpendicularidad (PL)
Plana ext Plana int Incl ext Incl int Plana ext Plana int Base ext Base int Plana ext Plana int
Puntos 12 12 12 12 12 24 3 3 12 24
Medidas 1 1 2 2 2 4 1 1 2 4
Tabla 12. Cantidad de puntos y medidas para evaluar las desviaciones de orientación-posición.
El cálculo de los ángulos también podía haber sido ejecutado con mayor precisión
mediante el Software Wolfram Mathematica 10.2.0., introduciendo en el sistema los puntos que
pertenecen a la superficie teórica y a la medida, y representando el plano que ajusta en dichos
puntos a través de un fitting. La diferencia entre ambos planos sería el ángulo medio que
buscamos. Sin embargo, dada la cantidad de recursos que esto conllevaba al tener que aplicarse
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Escuela Politécnica Superior de Jaén 73
a cada una de las superficies, se asumió dicha pérdida de exactitud con tal de un trabajo más
eficiente.
Figura 49. Plano de ajuste a puntos superficie PLANA 1 real vs. teórica.
4.1.7. Valoración de resultados
Como resultado de las desviaciones calculadas anteriores, se pretende establecer un
gráfico de índices de tolerancia (IT) de las tecnologías y materiales estudiados frente al resto
de tecnologías tradicionales [28].
Tabla 13. Índices de tolerancia según los grupos de diámetros.
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Dicho gráfico se define como un conjunto de tolerancias que se corresponde con un
mismo grado de precisión para cualquier grupo de diámetros o distancias. Cuanto mayor sea la
calidad de la pieza, menor será la tolerancia. La norma UNE 4-040-81 (ISO 286 1-62) [23]
distingue dieciocho calidades o grados de tolerancia para dimensiones nominales entre 0 y 500
mm, Tabla 13. Para este fin, es posible conocer las tolerancias con respecto a las desviaciones
obtenidas de los cálculos anteriores.
Figura 50. Tolerancias de forma, orientación y posición.
Con respecto a las desviaciones de forma, orientación y posición, de acuerdo con la norma
UNE-EN_22768-2:1994 (ISO 2768-2:1989) [29] sobre “Tolerancias para cotas geometricas sin
indicación individual de tolerancia”, los elementos o componentes de un conjunto deben estar
correctamente dimensionados y definidos geométricamente (forma, orientación y posición).
Las principales que se pueden aplicar a nuestro estudio se recogen en la Figura 50.
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Escuela Politécnica Superior de Jaén 75
Para garantizar que todas las dimensiones y geometrías de la pieza quedan definidas, se
definen tres clases de tolerancias básicas: Fina (H), Media (K) y Grosera (L), con lo cual se
asegura que la definición del componente sea correcta y completa. También añadiremos la
tolerancia Muy grosera (LL) en aquellas desviaciones que se excedan. Las tolerancias de forma,
posición y orientación para elementos aislados se recogen en las siguientes tablas:
• Planitud y rectitud
Tabla 14. Tolerancias de rectitud y planitud [29].
• Cilindricidad (No se indican).
Este defecto incluye tres componentes: redondez, rectitud y paralelismo entre
generatrices opuestas. Si la tolerancia de alguna de ellas ha de ser más estricta, se ha de
especificar individualmente.
• Paralelismo
Se aplican los valores de la Tabla 14 de tolerancias de rectitud y planitud [29].
• Perpendicularidad
Tabla 15. Tolerancias de perpendicularidad [29].
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• Simetría
Tabla 16. Tolerancias de simetría [29].
4.2. Ensayo de rugosidad
En la actualidad, la medición de rugosidad es un requerimiento importante debido al
reconocimiento creciente de la importancia y necesidad de esta medición. Una superficie
perfecta es una abstracción ya que cualquier superficie real por perfecta que parezca presentara
irregularidades que se originan durante el proceso de fabricación.
4.2.1. Concepto de rugosidad
La rugosidad se define como el conjunto de imperfecciones, irregularidades o surcos
que posee una superficie o cualquier contorno de una muestra. La rugosidad se mide en micras
(μm), y dichas imperfecciones superficiales se pueden dividir en:
• Ondulación: irregularidad que se repite con una determinada orientación,
producida por mal funcionamiento de la máquina (vibración, flexión, mala
sujeción).
• Rugosidad: irregularidad de menor dimensión y aleatoria, propia de la
herramienta de trabajo o de la energía empleada, fácilmente modificable al variar
los parámetros de la máquina (marcas de herramienta en CNC, altura de capa en
FDM).
Nuestro equipo de medición sacará la información acerca del perfil de rugosidad,
eliminando en cada longitud de muestreo la ondulación que pueda aparecer. La información
que podemos extraer del ensayo es la siguiente:
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• Ra: Se define como la rugosidad media aritmética de todas las medidas que el
equipo ha ido adquiriendo en un ensayo, o lo que es lo mismo, el valor medio de
la rugosidad medida. Dentro de la longitud de evaluación (l), la media aritmética
de los valores absolutos de los alejamientos del perfil desde la línea central se
representa mediante la Ecuación 4.14, donde el perfil es definido como Z = f(x)
con el eje x para la línea media y el eje Z en la dirección de la amplificación
vertical.
𝑅𝑎 =1
𝑙∫ |𝑓(𝑥)|𝑑𝑥 ≈
1
𝑛∑ |𝑓(𝑥𝑖)|𝑛
𝑖=1𝑙
0 (4.14)
Figura 51. Rugosidad media aritmética Ra.
• Rt: Se define como la distancia máxima entre el punto más alto del perfil en la
cresta (Re) y el punto más bajo del valle (Ri), dentro de l.
Re+Ri=Rt (4.15)
Figura 52. Rugosidad máxima Rt.
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• Rz: Se define como la altura media de las irregularidades en diez puntos. Dichos
valores se tomarán de los valores absolutos de las cinco crestas más altas del perfil
y de las profundidades los cinco valles más bajos en una longitud de muestreo l.
El valor de Rz se obtiene de la siguiente ecuación:
𝑅𝑧 =∑ |𝑌𝑝𝑖|+5
𝑖=1 ∑ |𝑌𝑝𝑖|5𝑖=1
5 (4.16)
Figura 53. Rugosidad media de irregularidades Rz.
Existen muchas más variables acerca de la rugosidad tales como Rq, Rp y Rv entre otros.
El instrumento de medición nos facilitará información acerca de las variables anteriores. Sin
embargo, será el valor de Ra el que nos interese para obtener una percepción del valor de
rugosidad de la superficie medida.
4.2.2. Instrumentación
La evaluación del acabado y calidad superficial se realizará sobre un perfil plano de la
superficie real, obtenida mediante un instrumento denominado rugosímetro. Toda la
información referente al instrumento de medida, calibración y condiciones de media son
extraídas del manual del dispositivo.
4.2.2.1. Rugosímetro
Los rugosímetros son instrumentos de medida que se utilizan para medir las
imperfecciones en las superficies a través de su profundidad y microgeometría. Consta de una
unidad de visualización, un cuerpo fijo o unidad de avance y un cabezal palpador móvil
terminado en una punta o estilete de un diámetro muy pequeño.
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Figura 54. Rugosímetro Mitutoyo SJ 210.
Para nuestro análisis utilizaremos el que disponemos en la Universidad de Jaén, modelo
Surftest SJ-210 Mitutoyo del tipo de configuración normal. Posee un alcance máximo de 360
μm (-200 a + 160 μm) que permite obtener un amplio rango de parámetros de rugosidad. En
dicho instrumento podemos distinguir dos elementos principales:
• Unidad de visualización: través del cual podemos tomar el control de la medición,
alterar los parámetros de entrada, visualizar resultados obtenidos e iniciar o
finalizar los trabajos gracias a los controles de los que dispone. La fuerza con la
que se realiza la medición es de unos 0,75 mN.
• Unidad de avance y detector: siendo el primero el soporte y estructura que aporta
la solidez y fijación del detector, y que permite a su vez su movimiento
longitudinal a lo largo de la trayectoria sobre la superficie de contacto. Esto es
gracias a un motor eléctrico que se encuentra en el interior de la unidad Drive.
Dicho detector se compone de una punta de diamante de gran sensibilidad que
será la que entre en contacto directo con la superficie a medir. Dispone de un perfil
de 2 μm de radio de la punta con ángulo de inclinación de 60º.
Para proceder con la medición, se colocará la unidad de avance perpendicular a las
huellas de la superficie y con el detector se recorre la longitud de desplazamiento de manera
automática. Esta longitud está constituida por una longitud de aproximación, una longitud de
arranque, la longitud de evaluación y una longitud de frenado (que explicaremos más adelante),
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obteniendo por desplazamientos verticales el perfil primario. El equipo calcula la línea media
en cada longitud de muestreo para eliminar la ondulación, obtener el perfil de rugosidad y
calcular los parámetros del perfil.
4.2.2.2. Calibración
Para realizar la calibración del dispositivo, tenemos que asegurar en primer lugar que
están seleccionados los valores predeterminados de fábrica.
Tabla 17. Valores predeterminados rugosímetro.
Al entrar en el modo CALIBRACIÓN del menú del visualizador, dichos parámetros están
seleccionados por defecto. No obstante, sí que habrá que ajustar de nuevo los valores una vez
comenzamos con el estudio de la rugosidad de las probetas (se verá en el siguiente apartado).
Un ejemplo es que para este ejercicio, la norma de rugosidad establecida es la JIS1994, y para
nuestro análisis trabajaremos con la norma ISO.
Una vez hemos verificado dichos datos predeterminados, procedemos a evaluar la
precisión del sensor. Para ello seguimos los pasos que se indican en el manual del usuario del
instrumento. Recurrimos a la muestra dada por el fabricante en la que la superficie tiene una
rugosidad conocida de Ra=3,00 μm. Una vez procedemos con la medición, ajustamos los
valores a dicho patrón de rugosidad.
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Figura 55. Muestra de rugosidad del fabricante.
Hay que asegurar que el avance del detector es totalmente perpendicular a las marcas
de corte de la muestra. Una posición incorrecta de éste dará lugar a una serie de picos y valores
alterados cuyo efecto serán incongruencias en los resultados obtenidos.
Figura 56. Posición unidad de avance frente marcas de corte de muestra.
Una vez que el valor de Ra es conocido, es posible modificar su valor hasta aproximarlo
lo máximo posible al de la muestra. En nuestro caso, ajustamos el valor de la rugosidad a
Ra=2,995 μm, lo cual es muy aproximado y comenzamos los trabajos con dicha incertidumbre.
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Figura 57. Valor teórico frente valor real de Ra tras calibración.
4.2.3. Condiciones de medida
Una vez hemos verificado que el micrómetro está totalmente calibrado, comenzaríamos
las medidas de rugosidad de las probetas. Para ello, hay una serie de condiciones de medida
cuyos valores variaran en función de la superficie a la que nos enfrentemos. Estos son:
• Estándar: El modelo SJ-210 es compatible con las siguientes normas de
rugosidad: JIS1982, JIS1994, JIS2001, ISO1997, ANSI y VDA. Nosotros
seleccionaremos el estándar europeo ISO1997. La norma escogida es
transcendental ya que de ello dependen las siguientes condiciones.
• Perfil: Es la sección obtenida al cortar la superficie por un plano perpendicular.
Se debe hacer distinción entre tres tipos:
- Perfil primario P. El perfil real suavizado debido a las limitaciones
geométricas del palpador y de la sensibilidad del propio instrumento.
- Perfil de ondulación W. En forma de onda, debido a desajustes y vibraciones
de las máquinas.
- Perfil de rugosidad R. A través del perfil medido, se suprimen las
componentes de longitud de onda larga (baja frecuencia) u ondulaciones.
La información que buscamos nos la dará con mayor precisión el perfil del tipo R, en
donde además se aplica un filtro denominado línea media, que es la línea que separa las áreas
iguales en los picos y valles.
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Figura 58. Perfil de validación.
• Filtro: Se pueden distinguir entre tres tipos de curva de perfil, que son: 2CR75,
PC75 y GAUSS. En nuestro caso, se estableceré de manera automática el tipo
GAUSS cuando los dos anteriores parámetros son seleccionados.
• Valores de corte o Cut-off: Se representan de la forma λc (mm) y λs (µm). El
primero esta correlacionado con la distancia de recorrido que hace el sensor sobre
la superficie a medir por el número de cumplimiento de la muestra que, cuanto
mayor sea dicho valor, más precisos serán los resultados obtenidos. A través de
dicho tramo se sacarán los parámetros de rugosidad que adquiramos, denominado
Longitud de Evaluación (ℓn).
A su vez, en dicha longitud también interviene lo que se denomina como pre y post
recorrido. Es decir, consiste en el recorrido inicial de arranque y final de frenada que realiza el
sensor para alcanzar una velocidad constante de medición y acabar la operación
respectivamente. La suma de ambos corresponde con la Longitud Arbitraria. Si también
tenemos en cuenta el recorrido de aproximación que realiza el sensor de manera automática,
tendríamos el recorrido total de medida denominado Longitud de Desplazamiento.
La longitud de desplazamiento dependerá del filtro utilizado, que en nuestro caso
corresponde con el recorrido del detector cuando el filtro GAUSS es seleccionado. Dicha
operación de medición atañe a un ciclo de movimiento recíproco. Esto significa que el recorrido
irá desde la posición inicial hasta la posición final del extremo opuesto, y una vez la medición
esté completa el detector retornará al origen.
Así pues, se puede establecer que el valor de corte λc es igual al valor de longitud de
muestreo ℓ:
ℓ=λc (4.16)
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Figura 59. Longitud de desplazamiento medida de rugosidad con filtro GAUSS.
Dicha longitud de muestreo ℓ vienen a ser tramos iguales e individuales en los que se
divide la longitud de evaluación ℓn. Por lo que una vez conozcamos el valor de corte λc,
podremos averiguar el resto de longitudes para una medición completa de la superficie.
• Número de longitudes de muestreo N: es el número de repeticiones de la longitud de
muestreo ℓ para recorrer la longitud de evaluación ℓn. Dicho valor dependerá del al tipo
de evaluación de perfil escogido. En nuestro caso, el número de longitudes de muestreo
será igual a 5 en todo el análisis.
Tabla 18. Longitudes de muestreo N frente perfil de validación.
• Velocidad de desplazamiento. Es aquella a la cual se desliza el detector sobre la
superficie. Según los valores de corte obtenidos en la longitud de muestreo se podrá
ajustar a unos valores de velocidad dados a seleccionar. Para nuestros ensayos
escogemos la velocidad de 0,5 mm/s.
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Por lo que podemos establecer que los parámetros detallados para unas condiciones de
medida estándar son los siguientes:
Tabla 19. Parámetros condiciones de medida rugosímetro.
4.2.4. Procedimiento experimental
Para realizar las mediciones, se ha colocado la pieza sobre una pieza de acero cuya
superficie está rectificada, para asegurar la horizontalidad, y se ha posicionado el rugosímetro
en un soporte de altura regulable. Se medirán las dos superficies planas externas de los laterales
en la dirección Z. La rugosidad con la que trabajaremos será la media de ambas.
Figura 60. Posición de unidad de avance para proceso de medida a probeta dimensional.
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En cada probeta, debemos determinar los valores de corte de cada superficie. Para ello,
el primer ensayo servirá de prueba para captar el valor inicial de Ra. Recurrimos a los estándares
de muestreo y evaluación de longitudes, para evaluación basada en ISO para la medida de Ra
de perfiles de rugosidad no-periódicos.
Tabla 20. Valores de longitud ℓ según Ra.
Según el rango en el que se encuentre el valor de rugosidad Ra, podremos obtener los
valores de corte, conociendo que ℓ=λc y que ℓn= λc·N.
Figura 61. Proceso de fotografía de superficie con microscopio zoom 500x.
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Los datos serán almacenados en una memoria micro SD en formato archivo de texto (.txt).
Éstos serán recopilados y pasados a Excel donde se calculará el valor de rugosidad Ra medio
de las 5 mediciones sobre superficie. También utilizaremos un microscopio aplicando un zoom
de 500x para obtener una imagen de la calidad superficial medida.
4.2.5. Valoración de resultados
Para normalizar el acabado superficial de los materiales estudiados, asignaremos un
número de calidad de rugosidad a cada una de las probetas, extraídos de la norma UNE-EN-
ISO 4287:1999 [30].
Al igual que para el estudio de tolerancias de forma, orientación y posición, realizaremos
una comparativa de los resultados obtenidos en las tecnologías aditivas frente a las tecnologías
de fabricación tradicionales. Dicha información será extraída del apéndice B de la norma
ANSI/ASME B46.1-1985 [31].
Tabla 21. Indicación de los surcos superficiales en función del número de calidad.
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5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En este apartado se resumen los resultados obtenidos por parte de ambos ensayos,
ofreciendo una visión general de las pruebas utilizadas y su calidad dimensional.
5.1. Representación de resultados
La totalidad de piezas contempladas para nuestro análisis se muestran en la Figura 62.
Figura 62. Probetas dimensionales estudiadas.
Uno de los resultados de los ensayos dimensionales son los gráficos de distribución de
puntos sobre la pieza. Un ejemplo se observa en la Figura 63. En la Figura, se distinguen 3
colores diferentes de puntos que hacen referencia al tipo de desviación encontrada. Los gráficos
de distribución de puntos correspondientes al resto de probetas se encuentran en el Anexo 1.
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Los datos calculados de los ensayos en relación a las desviaciones máximas, Tabla 27,
desviaciones de geometría, Tabla 28, desviaciones de forma, Tabla 29, y desviaciones de
orientación-posición, Tabla 30, se encuentran anexadas en el Anexo 2.
Figura 63. Distribución de puntos medidos en probeta 1.
El acabado superficial de las piezas se observa en la Figura 64. Cada imagen muestra la
zona observada y tiene asignado su valor de rugosidad Ra. Los valores de rugosidad obtenidos
del análisis se muestran en la Tabla 31 anexada en el Anexo 2.
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
20 58 18
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Acabado superficial de probetas dimensionales
Figura 64. Acabado superficial de probetas dimensionales con microscopio zoom 500x.
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Para la discusión de los resultados, procedemos a dimensionar las piezas en función de
las desviaciones medidas y usando como referencia el sistema de tolerancias ISO.
5.2.1. Clasificación en sistema de tolerancias ISO
En primer lugar, agrupamos las medidas tomadas para cada tipo de desviación en función
del grupo al que pertenece según la correspondiente norma ISO.
Para determinar las tolerancias de forma, orientación y posición, acudimos a la norma
UNE-EN_22768-2:1994 (ISO 2768-2:1989) [29]. También acudiremos a las desviaciones
calculadas en la Tabla 27, Tabla 29 y Tabla 30, Anexo 2. En el caso de las tolerancias de forma,
estudiaremos las relacionadas con la planitud (PL). Como longitud L, la norma indica tomar
aquella distancia entre puntos más significativa (más larga).
De acuerdo con la Tabla 14, la agrupación de las medidas de forma según la norma se
muestran en la Tabla 22.
Agrupación de medidas de forma (mm)
Planitud (PN)
Plana ext Plana int Incl ext Incl int Base ext Base int
Dimensión 70,000 65,000 70,000 65,000 37,396 20,167
Grupo 30<L≤100 30<L≤100 30<L≤100 30<L≤100 30<L≤100 10<L≤30
Tabla 22. Agrupación de medidas de forma según ISO para asignar tolerancias.
Las tolerancias de orientación y posición estarán compuestas por las medidas tomadas de
simetría (SM), paralelismo (P) y perpendicularidad (PL).
Como ya se mencionó en el apartado 4.1.6.4., nos referimos a la tolerancia de paralelismo
(P) y perpendicularidad (PL) como la distancia entre dos planos paralelos y perpendiculares
entre sí y al plano que se toma de referencia. Por ello, tanto en las caras planas laterales como
en las bases el concepto de paralelismo (P) y perpendicularidad (PL) es el mismo que el de
planitud (PN).
En el caso de la tolerancia de paralelismo (P), hay que recurrir a la Tabla 14 ya utilizada
para la planitud (PN). Dado que la asignación de la tolerancia será la misma en ambos casos,
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se considerará que la tolerancia de paralelismo (P) será la misma que la de planitud (PN) y no
se estudiará.
Para determinar la perpendicularidad (PL), se requiere acudir a la Tabla 15, diferente con
respecto a la utilizada para la planitud (PN). Es por ello que la asignación de tolerancias en este
caso será diferente y por lo tanto, setendrán en cuenta en el análisis.
De acuerdo con la Tabla 15 y 16, la agrupación de las medias se muestran en la Tabla 24.
Agrupación de medidas de medidas de orientación-posición (mm)
Simetría (SM) Paralelismo (P) = Planitud (PN) Perpendicularidad (PL)
Plana ext Plana int Plana ext Plana int
Grupo L≤100 L≤100 L≤100 L≤100
Tabla 23. Agrupación de medidas de orientación-posición según ISO para asignar tolerancias.
Las tolerancias de forma, posición y orientación asignadas se pueden encontrar en la
Tabla 24.
En los resultados, es posible comprobar como la planitud (PN) de las caras planas
interiores contienen una tolerancia mayor o igual en todas las muestras que en la cara plana
exterior. Esto indica que las superficies planas interiores sufren una mayor desviación referente
con la planitud (PN). En el caso de las superficies inclinadas, dicha diferenciación no es tan
clara, dado que las tolerancias son semejantes entre ambas zonas. En las bases, al contrario que
ocurre con las caras planas laterales, la superficie exterior presenta en todas las muestras
tolerancias mayores o iguales que en las bases interiores.
Las tolerancias de simetría (SM) de las caras plana exteriores de todas las probetas
muestran una calidad fina (H), mientras que sí que encontramos diferentes grados de tolerancia
para las caras planas interiores. Achacamos esto a que en las caras planas interiores existen
mayores desviaciones de planitud (PN), como se ha mencionado anteriormente.
Con respecto a la perpendicularidad (PL), ocurre al igual que la planitud (PN), como era
de esperar. Sin embargo, el grado de tolerancia es más fino dado que la norma acepta una
desviación mayor para este factor.
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Tolerancias de forma, posición y orientación
Planitud (PN) Simetría (SM) Perpendicularidad (PL)
Plana ext Plana int Incl ext Incl int Base ext Base int Plana ext Plana int Plana ext Plana int
1 H H H H LL LL H H H H
2 K K K K K L H H H H
3 K H H H L L H H H H
4 K K K K K L H H H H
5 K K L K L L H H H H
6 H L K K H L H H H K
7 K LL L L K LL H L H L
8 K L K K K L H K H K
9 K L K K K LL H H H K
10 K L K K K K H H H K
11 L LL L L K LL H H K L
12 H L K K H L H L H K
13 H K H H LL L H H H H
14 L L L L K LL H H K K
15 L L L L L L H K K K
16 LL LL LL L K L H H L L
17 K L K K L L H H H K
18 H H H K L LL H H H H
19 K K L K H L H H H H
20 LL LL LL LL LL K H H L LL
21 L LL LL L K L H L K L
22 K LL L K L LL H H H L
23 K L K K L LL H H H K
24 H K H H K L H H H H
Tabla 24. Tolerancias de forma, posición y orientación de las muestras.
Definidas las tolerancias de forma, posición y orientación, procedemos a conocer en más
detalle las desviaciones detectadas en la geometría de la pieza. Para obtener una mejor visión
de las desviaciones, se muestra en la Figura 65 el diagrama de desviaciones promedio que
ocurren dependiendo de la medida geométrica tomada en el exterior e interior de cada muestra.
Los resultados se promedian sobre las medidas tomadas.
Observando el gráfico de la Figura 65, se hace evidente que existen medidas que se
encuentran fuera de los límites de calidad, con una desviación superior a las ± 0,5 mm. La
muestra 1 de material PC en FDM contiene desviaciones positivas pronunciadas en H y H’,
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mientras que el resto sus medidas se encuentran muy próximas al valor nominal. La muestra 22
de material alumide (PA+ALU) en SLS posee una desviación positiva en la medida H’ fuera
de los límites. Para la tecnología PolyJet con la muestra 13 en VeroWhite Plus existe una falta
de altura H que supera el milímetro, siendo la desviación más grande encontrada.
Figura 65. Desviación dimensional media de geometría según su dimensión nominal.
Con respecto a las desviaciones que se producen en altura (H, H’), es importante tener en
cuenta que la solicitación a proveedor acerca de la dirección de fabricación de cada pieza fue
en todo momento la del eje Z, si bien consideraba el especialista que esto mejoraría el
dimensional evitando con ello utilización de material soporte. Es por eso que, en la gran
mayoría de piezas, la desviación en la altura (H, H’) es la más acentuada.
En la tecnología FDM, es posible comprobar como en la gran mayoría de los casos, existe
una desviación negativa para la geometría exterior y una desviación positiva media para la
geometría interior en las medidas de ancho (A, A’) y profundidad (B, B’), aunque no se aplica
-1,250
-0,750
-0,250
0,250
0,750
1,250
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Des
viac
ión
dim
ensi
on
al (
mm
)
Desviación media de geometría
A B H A' B' H'
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para todos los casos. Para el resto de tecnologías, no se muestra una regularidad clara entre los
materiales y las desviaciones de geometría.
En el caso de la tecnología SLS, resulta complicado identificar el comportamiento de las
desviaciones según el material utilizado, ya que para la probeta 21 con material básico de
poliamida (PA), es posible comprobar que las desviaciones responden dentro de los límites
normales. No obstante, una vez dicho material es combinado con diferentes cargas de otros
materiales, probeta 22 con polvo de fibra de vidrio (PA+FG) y probeta 23 con polvo de aluminio
(PA+ALU), ocurren desviaciones pronunciadas de sentido contrario, negativas en muestra 22
y positivas en muestra 23. Es en este último caso el único que presenta todas sus desviaciones
medias en único sentido, positivo. Esto es posible comprobarse en el gráfico de distribución de
puntos de la probeta 22, Anexo 1, donde se puede ver que existe un total de 59 puntos rojos
(desviación mayor a 0,05 mm) frente a 18 puntos verdes y 19 puntos azules.
Para justificar este sobredimensionamiento frente al resto de tecnologías, ocurre que en
el sinterizado láser LS, el baño de fusión penetra más profundamente en el lecho de polvo que
una capa mientras crea una capa parcial. Por otro lado, la primera capa de una impresión no
tiene otra capa debajo, por lo que el baño de fusión une partículas de polvo indefinidas. Por
ello, dicho sobredimensionamiento ocurre principalmente en las medidas de altura (H, H’) [32].
Se deben tener en cuenta otras influencias adicionales para justificar las desviaciones que
aparecen. Por ejemplo, los factores de contracción tienen una gran importancia de las
desviaciones que ocurren. Estos factores generalmente se determinan para una dimensión
nominal promedio [33] y también pueden ser responsables de las desviaciones positivas y
negativas que dependen de la dimensión nominal. Sin embargo, no acusamos el
sobredimensionamiento a los residuos de material de soporte, ya que consideramos que fabricar
en la orientación Z previene dicho uso.
La probeta 19 de material Accura 25 ofrece los mejores resultados, los cuales son
comparables a la tecnología de mecanizado CNC de la probeta 24.
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Figura 66. Mínima y máxima desviación de geometría exterior de las muestras.
Figura 67. Mínima y máxima desviación de geometría interior de las muestras.
-1,400
-1,200
-1,000
-0,800
-0,600
-0,400
-0,200
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Des
viac
ión
dim
ensi
on
al (
mm
)Geometría exterior
A Min A Max B Min B Max H Min H Max
-0,400
-0,200
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Des
viac
ión
diim
ensi
on
al (
mm
)
Geometría interior
A' Min A' Max B' Min B' Max H' Min H' Max
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Para determinar las tolerancias relacionadas con las desviaciones de geometría, se
requiere de las desviaciones máximas tanto negativas como positivas de las medidas realizadas.
Éstas se representan el gráfico de la Figura 66 para la geometría exterior y el gráfico de la Figura
67 para la geometría exterior.
Conocidas las desviaciones máximas, acudimos a las desviaciones de geometría
calculadas en la Tabla 28 del Anexo 2 y a la norma UNE-EN_22768-2:1994 (ISO 2768-2:1989)
[29]. De acuerdo con la Tabla 13 de IT, las desviaciones se pueden agrupar según el valor de
distancia correspondiente a la dimensión de geometría estudiada.
El grupo al que pertenece cada dimensión se muestra en la Tabla 25:
Agrupación de medidas de geometría (mm)
A B H A' B' H'
Dimensión 44,880 40,000 80,000 26,970 30,000 5,000
Grupo 30<d≤50 30<d≤50 50<d≤80 18<d≤30 18<d≤30 3<d≤6
Tabla 25. Agrupación de medidas de geometría según ISO para asignar tolerancias.
Adicionalmente, se determinará el valor de tolerancia de rugosidad según la Tabla 21 de
la norma UNE-EN-ISO 4287:1999 [30]. Se asignará un número de calidad de rugosidad a cada
una de las probetas en función de los resultados obtenidos en la Tabla 31, Anexo 3.
Las clases de IT y N asignados a cada probeta se muestran en la Tabla 26.
La combinación de las clases de IT y la medida de geometría exterior e interior permite
una estimación útil de la precisión dimensional alcanzable para cada una de las tecnologías
aditivas. El gráfico de la Figura 68 se ha diseñado con el objetivo de obtener una mejor
visualización de las clases de IT en función de la medida de geometría, otorgando una idea más
clara de las desviaciones que ocurren. Como se muestra en la Tabla 13, cuanto menor sea la
clase de IT, menor será la desviación encontrada en dicha dimensión.
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Muestra IT Clase N Clase
A B H A' B' H' Ra
1 IT10 IT10 IT14 IT9 IT8 IT15 N11
2 IT12 IT11 IT10 IT13 IT12 IT12 N11
3 IT13 IT12 IT12 IT10 IT10 IT13 N11
4 IT12 IT13 IT11 IT10 IT11 IT13 N10
5 IT13 IT13 IT12 IT11 IT10 IT13 N11
6 IT13 IT13 IT10 IT11 IT12 IT13 N11
7 IT13 IT13 IT11 IT14 IT11 IT14 N11
8 IT14 IT14 IT11 IT13 IT11 IT13 N11
9 IT11 IT12 IT11 IT13 IT10 IT14 N11
10 IT13 IT12 IT11 IT11 IT12 IT11 N11
11 IT13 IT13 IT11 IT13 IT13 IT15 N10
12 IT13 IT12 IT9 IT10 IT11 IT13 N10
13 IT9 IT10 IT15 IT9 IT11 IT14 N8
14 IT12 IT12 IT11 IT12 IT13 IT15 N7
15 IT13 IT13 IT13 IT13 IT13 IT14 N10
16 IT13 IT12 IT11 IT13 IT13 IT13 N9
17 IT11 IT11 IT12 IT12 IT14 IT14 N4
18 IT9 IT9 IT13 IT10 IT13 IT14 N8
19 IT11 IT11 IT8 IT10 IT11 IT13 N9
20 IT12 IT13 IT14 IT13 IT13 IT11 N11
21 IT13 IT15 IT11 IT11 IT13 IT13 N11
22 IT13 IT13 IT12 IT15 IT14 IT16 N11
23 IT11 IT9 IT12 IT12 IT12 IT15 N10
24 IT10 IT10 IT10 IT11 IT11 IT12 N6
Tabla 26. Clases de IT según DIN EN ISO 286-1 y clases de N según UNE-EN-ISO 4287:1999.
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Proceso Material Clases de IT (DIN EN ISO 286-1)
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
FDM PC B'
A'
A B H H'
ULTEM
H B A
B' H'
A'
ABS
A' B'
B H A
H'
Onyx
A' H B'
A B H'
PC/ABS
B'
A'
H A B
H'
ABS Grey
H
A'
B'
A B
H'
ABS Blue
H B'
A B
A' H'
ABS-HI
H
B'
A' H'
A B
PLA Silver
B'
A H B
A'
H'
PLA 3D850
H
A' H' B B'
A
HIPS
H
A B
A' B'
H'
PETG
H
A'
B' B A
H'
PolyJet VeroWhite Plus
A
A'
B
B'
H'
H
MultiJet Rigid White
H A B
A'
B'
H'
Clear
A B H A' B'
H'
ColorJet Cerámico
H B A
A' B' H'
SLA Accura Clear
A B H
A'
B' H'
Nanotool
A B
A'
H B'
H'
Accura 25
H
A'
A B
B'
H'
SLS PA
H'
A B
A' B'
H
PA+FG
H A'
A
B' H'
B
PA+ALU
H A B
B'
A'
H'
DMLS ALU 3D
B
A H
A' B'
H'
CNC Aluminio
A B C A' B' H'
Figura 68. Vista general de clases de IT según geometría y materiales estudiados.
5.2.2. Comparación con procesos de fabricación establecidos
Para obtener una apreciación de la precisión geométrica de las tecnologías aditivas y la
rugosidad alcanzada, las clases de IT y N resultantes se compararon con otros procesos de
fabricación.
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La descripción general de los diferentes procesos de fabricación con respecto a sus
posibles clases de IT se amplió considerando la totalidad de tecnologías aditivas estudiadas
[13,32,34]. El gráfico de la Figura 69 muestra que diferentes procesos aditivos son comparables
en términos de calidad dimensional con respecto a los valores de tolerancia alcanzables.
Procesos Clases de IT (DIN EN ISO 286-1)
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Fundición
Sinterización
Forja por caída
Forja de precisión
Extrusión en frío
Fresado
Corte
Torneado
Taladrado
Perfilado
Planeado
Decapado
Rectificado
FDM
PolyJet
MultiJet
ColorJet
SLA
SLS
DMLS
Figura 69. Vista general de clases de IT para varios procesos de fabricación [34].
Tecnologías aditivas tales como MultiJet, ColorJet y SLS son comparables a procesos
como forja por caída, corte o taladrado. Tecnologías como PolyJet y DMLS mejoran el
resultado dimensional frente a los anteriores, comparándose con el proceso de sinterización y
forja con precisión. La tecnología SLA ofrece tolerancias dimensionales comparables al fresado
y planeado. Por último, en el caso de la tecnología FDM hemos obtenido una tolerancia
dimensional semejante a la alcanzable con procesos como la extrusión en frío, torneado,
perfilado o decapado.
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No obstante, se puede ver en los gráficos de la Figura 68 y 69 que existe una mayor
varianza que en el esto en los resultados obtenidos para la tecnología FDM. Dicha falta de
precisión en los resultados se debe, por un lado, a que dos de las desviaciones en las dimensiones
B’ y H’ para el material PC en la muestra 1 se encuentran fuera de los resultados normales para
FDM. Por otro lado, para esta tecnología se han considerado una gran amplitud de máquinas de
especificaciones técnicas diferentes. El mercado de la tecnología FDM varía desde máquinas
de menor calidad y menor coste, a una mejora de la calidad por un aumento considerable en el
coste. Es por ello que para nuestro análisis la tecnología FDM abarca un amplio número de
clases de IT.
A continuación, realizamos una comparación de los valores de rugosidad estudiados en
las tecnologías aditivas, Tabla 26, frente a los rangos típicos de los valores de rugosidad
superficial que pueden obtenerse mediante procesos de fabricación establecidos. Dichos valores
pueden encontrarse en el apéndice B de la norma ANSI/ASME B46.1-1985 [31,35]. El
resultado se muestra en el gráfico de la Figura 70.
En el gráfico anterior, es posible comprobar que las superficies logradas a través de la
tecnología FDM y SLS proporcionan un peor resultado que el resto, seguido de la tecnología
DMLS. Estas tecnologías son comparables en términos de rugosidad a los procesos de arenado,
laminado en caliente y oxicorte. No obstante, el perfil de rugosidad obtenida es diferente.
En el caso de FDM, presenta el típico perfil de valles y picos que se mantiene constante
durante la longitud medida. En el caso la tecnología láser LS anterior, presenta un resultado
poroso homogéneo disperso por toda la pieza. Debido a los tipos de fabricación, la porosidad
de la tecnología FDM es previsible, dado que se trata de filamentos de sección circular que una
vez son colocados capa a capa, no solapan a la perfección. Existen radios en la sección que no
homogenizan y derivan en zonas sin rellenar por material. En la tecnología LS, depende de
factores como la compactación del polvo o la calidad de la fusión del material una vez es
incidido por el láser entre otros [36]. Por lo tanto, la distribución de su porosidad es
imprevisible.
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Figura 70. Vista general de clases de N para varios procesos de fabricación.
Procesos N Clases (ANSI/ASME B46.1-1985)
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Arenado
Brochado
Bruñido
Cepillado
Cizallado
Corte electroquímico
Corte láser
Electroerosión
Estampado
Esmerilado
Extrusión
Forjado
Fresado
Fundición a cara perdida
Fundición a presión
Fundición en arena
Fundición en coquilla
Granallado
Laminado en caliente
Laminado en frío
Lapidado
Limado
Mandrilado
Oxicorte
Pulido
Recaldado
Rectificado
Superacabado
Taladrado
Torneado
Trefilado
FDM
PolyJet
MultiJet
ColorJet
SLA
SLS
DMLS
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Continuando con las tecnologías anteriores, los resultados obtenidas en ambas presentan
una gran precisión. En la FDM, pese el amplio campo de materiales y máquinas estudiadas,
todos los datos rugosidad se encuentran dentro de las clases N10 y N11. En SLS y DMLS, los
resultados también se encuentran dentro de dicho rango. Por lo tanto, la rugosidad en la
tecnología FDM y SLS depende de la tecnología y no del material utilizado. No podemos decir
lo mismo de la tecnología DMLS, dado que solo hemos estudiado un tipo de material.
Las tecnologías Jet presentan un acabado superficial medio, siendo la MultiJet la que
destaca con el material Rigid White de la probeta 14, seguido de la tecnología PolyJet con la
probeta 13 de material VeroWhite Plus. Estos materiales son los básicos ofrecidos por ambas
tecnologías. No obstante, la MultiJet a su vez también ofrece el material con la peor rugosidad
del grupo Jet, con la probeta 15 en material Clear. Este material se ofrece como una alternativa
a materiales de acabado transparente. No obstante, su rugosidad superficial y su apariencia dista
de la se pretende encontrar en un elemento con la característica de transparencia.
No ocurre lo mismo con la muestra 17 de tecnología SLA en material Accura Clear, que
ofrece un acabado transparente y cuyos resultados mejoran la rugosidad obtenida en procesos
como el mecanizado. Dado su acabado, esta tecnología suele ser utilizada para piezas máster
en moldes de silicona en la industria del prototipado [37]. No obstante, el acabado exterior de
la pieza 17 no muestra las líneas de láminas de capa como si ocurre en las superficies interiores,
por lo que entendemos que el suministrador de dicha pieza ha realizado un tratamiento posterior
para mejorar el acabado superficial exterior.
Finalmente, en la tecnología SLA ocurre igual que en la MultiJet, donde distintos
materiales ofrecen diferentes rugosidades. Por lo que, al contrario que en FDM y LS, la
rugosidad no dependerá de la tecnología si no del material utilizado. No podemos hacer la
misma confirmación en las tecnologías PolyJet y ColorJet dado que tan solo hemos considerado
un material en cada uno.
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6. CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS
La fabricación aditiva ofrece diversos beneficios en comparación con los procesos de
fabricación tradicionales establecidos. Sin embargo, la distribución industrial para fines de
producción de piezas finales es todavía limitada. Las razones se hacen evidentes en los desafíos
específicos del proceso. Esto se aplica particularmente a la limitación de desviaciones
geométricas. Es importante enfocar la finalidad y exigencias de los trabajos solicitados a la
tecnología capaz de sacar el mayor partido del producto final.
Los valores de tolerancia se identificaron metódicamente a través de los parámetros de
impresión adecuados para obtener pieza de calidad dimensional óptima // para la fabricación
aditiva en diferentes procesos. El desarrollo del trabajo comenzó con la definición de materiales
y tecnologías aditivas FDM, PolyJet, MultiJet, ColorJet, SLA, SLS y DMLS a ensayar.
Además, se identificaron los factores que influyen en la precisión geométrica de las piezas
fabricadas de forma aditiva que fueran comunes para todos los procesos. Para las pruebas
experimentales, se seleccionaron los factores clave de mayor influencia: máquina, material y
método.
Los primeros resultados subyacentes se basaron en un espécimen que contuviera
diferentes geometrías básicas diferenciando entre zonas exteriores e interiores. Las
desviaciones que ocurrieron se detectaron a través del uso de una máquina de medición por
coordenadas MMC y los hallazgos se discutieron teniendo en cuenta los factores geométricos
clave. La tecnología y el tipo de material utilizado mostraron un fuerte impacto y diferenciación
en las desviaciones dimensionales. La clasificación de los valores de tolerancia dimensional se
realizaron según el sistema de IT (DIN EN ISO 286-1) y de calidad de rugosidad N (UNE-EN-
ISO 4287:1999).
Dada la anisotropía de los materiales estudiados de procesos aditivos, la variación de los
parámetros del proceso y las influencias de fabricación conducen a diferentes desviaciones
dimensionales. Esto resalta que un enfoque metódico único es esencial para determinar las
desviaciones geométricas para la fabricación aditiva. Esta consideración ya fue tomada en un
estudio anterior realizado por el autor Alberto Reyes para el material PC a través de la impresión
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de 24 pruebas de dicho material [38]. No obstante, este trabajo destaca la comparación entre un
amplio espectro de materiales con parámetros fabricación comunes, por lo que los resultados
obtenidos son representativos y se aplican para el fin del estudio.
El procedimiento utilizado permite el examen de otros especímenes y factores del
proceso, planteando como objetivo expandir el espectro de materiales y tecnologías de
fabricación aditiva para conocer sus tolerancias de forma, orientación y posición frente a las ya
estudiadas.
Como futuros trabajos, dado que la Universidad de Jaén dispone en sus instalaciones de
la impresora Objet 30 de tecnología PolyJet, se propone un estudio en profundidad del
parámetro Glossy para diferentes espesores y alturas. En nuestro trabajo, se observa una caída
de altura en la muestra fabricada en dicho proceso que supera el milímetro. Recurriendo al
trabajo anterior con Alberto Reyes como autor, es posible comprobar que dicha desviación no
ocurre cuando el efecto Glossy no es aplicado [12]. Por lo tanto, asignamos dicha desviación a
la utilización de dicho parámetro para mejorar las superficies. Se sugiere diseñar un nuevo
espécimen que reúna diferentes espesores y alturas y que permita la utilización del calibre
existente para medir en MMC. Finalmente, proceder a su fabricación con y sin efecto Glossy y
analizar la posible desviación de altura encontrada y sus causas.
Por último, sería interesante descubrir la relación entre rugosidad del material y su
resistencia al suavizado a través de una prueba de pulido o tratamiento de suavizado abrasivo.
En diferentes procesos se ha comprobado que la rugosidad es motivo de la tecnología utilizada,
siendo en FDM un ejemplo de la precisión de esta medida. No obstante, en tecnologías como
SLA, existe una rugosidad diferente dependiendo del material. Por lo tanto, conocer el grado
de dureza podría aportar más información acerca del esfuerzo requerido para suavizar la
superficie y en caso de materiales de tecnología aditiva que presenten misma calidad superficial,
cuál de ellos sería el adecuado en función del grado de respuesta al tratamiento de acabado.
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7. BIBLIOGRAFÍA
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8. ANEXOS Y PLANOS
Anexos:
Anexo 1. Distribución de puntos medidos en ensayo dimensional. Pág. 110-121.
Anexo 2. Tablas de desviaciones y rugosidades de probetas dimensionales. Pág. 121-126.
Anexo 3. Medición dimensional de puntos de fijación probeta. Pág. 127-128.
Anexo 4. Informe dimensional probeta 3. Pág. 129-138.
Planos:
Plano 1. Probeta dimensional. Pág. 139.
Plano 2. Torreta 1. Pág. 140.
Plano 3. Torreta 2. Pág. 141.
Plano 4. Torreta 3. Pág. 142.
Plano 5. Placa base. Pág. 143.
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Anexo 1. Distribución de puntos medidos en ensayo dimensional.
Probeta 1 – FDM – PC:
Probeta 2 – FDM – ULTEM:
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
20 58 18
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
33 34 29
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Probeta 3 – FDM – ABS:
Probeta 4 – FDM – Onyx (Nylon + Fibra de carbono):
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
42 35 19
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
41 23 32
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Probeta 5 – FDM – PC/ABS:
Probeta 6 – FDM – ABS Grey:
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
49 15 32
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
61 15 20
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Probeta 7 – FDM – ABS Blue:
Probeta 8 – FDM – ABS-HI:
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
43 18 35
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
41 23 32
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Probeta 9 – FDM – PLA Silver:
Probeta 10 – FDM – PLA 3D850:
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
34 23 39
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
43 25 28
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Probeta 11 – FDM – HIPS:
Probeta 12 – FDM – PETG:
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
40 11 45
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
42 24 30
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Probeta 13 – PolyJet – VeroWhite Plus:
Probeta 14 – MultiJet – Rigid White:
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
21 60 15
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
38 19 39
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Probeta 15 – MultiJet – Clear:
Probeta 16 – ColorJet – Cerámico:
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
36 22 38
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
37 16 43
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Probeta 17 – SLA – Accura Clear:
Probeta 18 – SLA – Nanotool:
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
44 30 22
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
7 52 37
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Probeta 19 – SLA – Accura 25:
Probeta 20 – SLA – PA:
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
12 54 30
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
31 20 45
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Escuela Politécnica Superior de Jaén 120
Probeta 21 – SLS – PA+FG (Fibra de vidrio):
Probeta 22 – SLS – PA+ALU (Alumide):
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
50 13 33
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
19 18 59
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
Escuela Politécnica Superior de Jaén 121
Probeta 23 – DMLS – ALU 3D:
Probeta 24 – CNC – Aluminio:
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
27 34 35
Puntos azules Puntos verdes Puntos rojos
25 65 6
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Anexo 2. Tablas de desviaciones y rugosidad de probetas dimensionales.
Desviaciones generales (mm)
Plana ext Plana int Incl ext Incl int Base ext Base int Semi-circ Semi-elíp
Máx Med Máx Med Máx Med Máx Med Máx Med Máx Med Máx Med Máx Med
1 0,068 -0,032 0,091 0,011 0,083 -0,022 0,094 0,007 0,574 0,540 0,409 0,384 0,119 0,006 0,108 -0,015
2 0,110 -0,049 0,169 0,076 0,142 -0,074 0,150 0,085 0,113 0,037 0,104 -0,091 0,143 -0,082 0,149 -0,029
3 0,142 -0,062 0,169 -0,025 0,174 -0,133 0,126 0,056 0,245 0,196 0,173 0,157 0,366 -0,293 0,169 -0,029
4 0,309 -0,099 0,192 0,001 0,246 -0,062 0,247 0,045 0,148 -0,108 0,132 0,124 0,312 -0,132 0,272 0,002
5 0,351 -0,165 0,250 0,005 0,443 -0,221 0,278 0,103 0,266 0,210 0,169 0,162 0,361 -0,245 0,158 0,007
6 0,347 -0,173 0,321 -0,027 0,347 -0,238 0,241 0,104 0,083 -0,009 0,138 -0,119 0,301 -0,215 0,322 -0,082
7 0,402 -0,180 0,371 0,093 0,321 -0,217 0,328 0,174 0,167 -0,096 0,210 0,180 0,525 -0,310 0,260 0,013
8 0,423 -0,195 0,320 0,079 0,385 -0,249 0,359 0,183 0,183 -0,162 0,151 0,134 0,434 -0,292 0,184 0,010
9 0,181 -0,079 0,218 0,077 0,139 -0,041 0,309 0,106 0,126 0,109 0,234 0,210 0,096 -0,024 0,175 -0,009
10 0,124 -0,072 0,268 0,045 0,264 -0,130 0,237 0,104 0,142 -0,100 0,074 0,045 0,360 -0,244 0,223 -0,024
11 0,363 -0,156 0,350 0,099 0,541 -0,170 0,479 0,149 0,128 0,055 0,354 0,329 0,542 -0,246 0,295 -0,024
12 0,236 -0,090 0,353 0,032 0,244 -0,158 0,249 0,096 0,060 -0,012 0,153 0,131 0,443 -0,302 0,167 0,028
13 0,079 -0,001 0,137 0,013 0,052 -0,003 0,051 0,000 1,166 -1,137 0,200 0,194 0,164 0,014 0,129 -0,035
14 0,377 0,056 0,383 0,037 0,392 -0,062 0,335 0,009 0,126 -0,110 0,383 0,363 0,370 -0,127 0,272 -0,008
15 0,401 0,156 0,380 0,005 0,230 -0,090 0,223 0,011 0,334 -0,292 0,195 0,156 0,446 -0,272 0,210 0,071
16 0,295 0,058 0,378 0,049 0,463 0,001 0,397 0,080 0,130 -0,107 0,175 0,117 0,427 -0,169 0,310 -0,014
17 0,091 -0,032 0,292 -0,107 0,100 0,014 0,202 -0,114 0,231 0,218 0,183 0,171 0,224 0,100 0,162 -0,010
18 0,069 -0,001 0,299 0,068 0,094 -0,018 0,195 0,114 0,339 0,291 0,253 0,222 0,122 0,001 0,111 0,047
19 0,147 0,030 0,134 -0,019 0,136 0,028 0,094 -0,010 0,034 -0,017 0,135 0,111 0,161 0,078 0,164 0,045
20 0,629 -0,073 0,476 0,078 0,487 0,110 0,378 0,030 0,463 0,162 0,075 0,040 0,562 0,266 0,514 -0,175
21 0,602 -0,249 0,535 -0,015 0,749 -0,267 0,480 0,121 0,139 0,095 0,145 0,132 0,775 -0,344 0,363 -0,062
22 0,359 0,130 0,496 0,146 0,449 0,185 0,254 0,074 0,277 0,270 0,726 0,715 0,425 0,262 0,236 0,029
23 0,119 -0,016 0,271 0,038 0,150 -0,059 0,143 0,078 0,271 0,225 0,304 0,252 0,224 -0,084 0,236 0,001
24 0,075 -0,035 0,097 -0,030 0,086 -0,050 0,062 -0,009 0,115 0,105 0,114 0,102 0,081 -0,045 0,050 -0,005
Tabla 27. Desviaciones generales máximas y medias de probetas dimensionales.
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
Escuela Politécnica Superior de Jaén 123
Desviaciones de geometría (mm)
A B H A' B' H' e
x σ x σ x σ x σ x σ x σ x σ
1 44,856 0,037 39,936 0,021 80,540 0,030 27,004 0,010 30,010 0,018 5,384 0,030 4,985 0,015
2 44,785 0,070 39,902 0,063 80,037 0,084 27,145 0,070 30,130 0,060 4,909 0,016 5,025 0,039
3 44,527 0,033 39,876 0,046 80,196 0,043 26,929 0,035 29,942 0,009 5,157 0,014 4,921 0,034
4 44,750 0,128 39,802 0,116 79,892 0,045 27,003 0,025 29,971 0,049 5,124 0,008 4,950 0,076
5 44,628 0,034 39,671 0,024 80,210 0,050 27,024 0,032 29,968 0,017 5,162 0,011 4,873 0,030
6 44,564 0,030 39,654 0,029 79,991 0,070 26,994 0,058 29,868 0,043 4,881 0,027 4,852 0,037
7 44,584 0,012 39,640 0,027 79,904 0,071 27,269 0,048 30,074 0,051 5,180 0,038 4,963 0,051
8 44,523 0,044 39,610 0,029 79,838 0,027 27,202 0,111 30,083 0,036 5,134 0,016 4,927 0,079
9 44,789 0,050 39,843 0,038 80,109 0,021 27,253 0,031 30,025 0,039 5,210 0,028 5,064 0,060
10 44,553 0,054 39,856 0,035 79,900 0,053 27,049 0,035 30,100 0,026 5,045 0,029 4,971 0,026
11 44,607 0,027 39,688 0,033 80,055 0,064 27,249 0,031 30,116 0,106 5,329 0,025 4,981 0,032
12 44,561 0,035 39,820 0,026 79,988 0,063 27,012 0,017 30,087 0,032 5,131 0,019 4,935 0,055
13 44,848 0,024 39,998 0,046 78,863 0,025 26,952 0,018 30,068 0,016 5,194 0,005 4,993 0,021
14 44,711 0,079 40,112 0,075 79,890 0,018 26,927 0,071 30,192 0,042 5,363 0,020 4,991 0,059
15 44,604 0,020 40,311 0,075 79,708 0,069 26,817 0,058 30,173 0,050 5,156 0,034 5,000 0,093
16 44,646 0,050 40,115 0,049 79,893 0,037 27,042 0,145 30,123 0,126 5,117 0,052 5,087 0,083
17 45,015 0,025 39,936 0,032 80,218 0,022 26,834 0,015 29,708 0,028 5,171 0,012 4,900 0,019
18 44,849 0,029 39,998 0,038 80,291 0,047 26,995 0,033 30,249 0,034 5,222 0,027 5,054 0,061
19 44,980 0,041 40,060 0,040 79,983 0,015 26,954 0,042 29,942 0,035 5,111 0,028 5,020 0,015
20 44,977 0,064 39,853 0,130 80,162 0,261 27,086 0,126 30,195 0,058 5,040 0,030 5,062 0,171
21 44,563 0,060 39,502 0,165 80,095 0,038 26,963 0,089 29,946 0,115 5,132 0,012 4,800 0,139
22 45,140 0,025 40,260 0,047 80,270 0,008 27,248 0,129 30,307 0,124 5,715 0,014 5,264 0,069
23 44,775 0,034 39,968 0,017 80,225 0,043 27,036 0,050 30,088 0,062 5,252 0,056 5,018 0,038
24 44,809 0,016 39,931 0,014 80,105 0,011 26,904 0,028 29,946 0,021 5,102 0,014 4,936 0,027
Tabla 28. Desviaciones de geometría de probetas dimensionales.
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
Escuela Politécnica Superior de Jaén 124
Desviaciones de forma (mm)
Planitud (PN) Cilindricidad (C) Forma superficie (FS)
Plana ext Plana int Incl ext Incl int Base ext Base int Semi-cir Semi-elíp
1 0,049 0,128 0,064 0,084 0,056 0,059 0,197 0,142
2 0,149 0,129 0,171 0,123 0,167 0,031 0,176 0,120
3 0,120 0,088 0,100 0,085 0,079 0,025 0,153 0,264
4 0,194 0,170 0,165 0,198 0,089 0,016 0,370 0,968
5 0,114 0,169 0,205 0,157 0,095 0,020 0,206 0,316
6 0,094 0,241 0,196 0,198 0,139 0,050 0,209 0,416
7 0,195 0,411 0,318 0,288 0,142 0,073 0,444 0,474
8 0,101 0,270 0,146 0,122 0,051 0,031 0,598 0,274
9 0,159 0,221 0,138 0,132 0,041 0,055 0,168 0,326
10 0,119 0,255 0,141 0,161 0,102 0,058 0,251 0,296
11 0,359 0,444 0,327 0,296 0,119 0,050 0,697 0,590
12 0,090 0,295 0,154 0,125 0,116 0,037 0,242 0,334
13 0,095 0,148 0,080 0,084 0,047 0,010 0,206 0,220
14 0,317 0,338 0,216 0,281 0,035 0,040 0,522 0,556
15 0,238 0,278 0,228 0,268 0,122 0,060 0,307 0,420
16 0,436 0,538 0,596 0,391 0,066 0,100 0,606 0,936
17 0,104 0,208 0,163 0,143 0,039 0,023 0,351 0,224
18 0,081 0,090 0,073 0,155 0,093 0,047 0,174 0,348
19 0,200 0,192 0,221 0,184 0,027 0,054 0,155 0,328
20 0,519 0,644 0,553 0,503 0,458 0,055 0,560 0,230
21 0,270 0,522 0,544 0,250 0,067 0,024 0,729 0,640
22 0,128 0,475 0,246 0,199 0,016 0,027 0,328 0,472
23 0,135 0,385 0,168 0,133 0,086 0,112 0,307 0,302
24 0,062 0,111 0,051 0,098 0,022 0,027 0,120 0,132
Tabla 29. Desviaciones de forma de probetas dimensionales.
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
Escuela Politécnica Superior de Jaén 125
Desviaciones de orientación-posición
Simetría (SM) (mm) Inclinación (IC) (º) Paralelismo (P) (º) Perpendicularidad (PL) (º)
Plana ext Plana int Incl ext Incl int Plana ext Plana int Base ext Base int Plana ext Plana int
1 0,035 0,071 0,295 0,187 0,086 0,241 0,089 0,191 0,026 0,020
2 0,084 0,119 0,482 0,058 0,275 0,325 0,256 0,094 0,089 0,113
3 0,096 0,237 0,219 0,211 0,196 0,054 0,139 0,086 0,116 0,083
4 0,080 0,159 0,607 0,785 0,475 0,565 0,142 0,046 0,133 0,013
5 0,092 0,470 0,309 0,381 0,093 0,162 0,168 0,070 0,050 0,085
6 0,077 0,349 0,664 0,611 0,184 0,357 0,213 0,164 0,026 0,121
7 0,175 0,724 0,006 0,042 0,153 0,151 0,219 0,240 0,152 0,182
8 0,090 0,534 0,378 0,153 0,210 0,209 0,085 0,092 0,072 0,052
9 0,123 0,150 0,587 0,918 0,664 0,660 0,069 0,167 0,053 0,065
10 0,090 0,398 0,024 0,317 0,093 0,380 0,160 0,166 0,086 0,083
11 0,324 0,398 1,540 1,426 1,341 1,420 0,209 0,158 0,119 0,132
12 0,064 0,589 0,428 0,342 0,272 0,385 0,187 0,107 0,028 0,033
13 0,056 0,151 0,250 0,236 0,403 0,262 0,076 0,032 0,040 0,042
14 0,238 0,211 0,258 0,141 0,327 0,303 0,060 0,114 0,096 0,092
15 0,160 0,575 0,477 0,431 0,112 0,201 0,206 0,188 0,172 0,040
16 0,436 0,238 1,858 1,931 1,761 2,106 0,124 0,308 0,165 0,311
17 0,099 0,308 0,428 0,398 0,284 0,411 0,073 0,066 0,077 0,029
18 0,029 0,298 0,292 0,578 0,138 0,178 0,145 0,165 0,015 0,055
19 0,147 0,111 0,216 0,216 0,291 0,243 0,050 0,163 0,126 0,113
20 0,433 0,447 0,361 0,503 0,337 0,817 0,861 0,185 0,227 0,238
21 0,115 0,870 0,539 0,267 0,444 0,688 0,113 0,068 0,216 0,099
22 0,095 0,361 0,474 0,667 0,444 0,657 0,028 0,079 0,059 0,104
23 0,125 0,500 0,107 0,165 0,127 0,373 0,148 0,318 0,073 0,056
24 0,057 0,116 0,194 0,228 0,222 0,341 0,038 0,080 0,033 0,054
Tabla 30. Desviaciones de orientación-posición de probetas dimensionales.
Alberto Reyes Rodríguez Estudio de tolerancias de distintas tecnologías de impresión 3D
Escuela Politécnica Superior de Jaén 126
Rugosidad media de caras planas laterales
Muestra Rugosidad (µm)
Tecnología Material Ra
1 FDM PC 21,998
2 ULTEM 22,422
3 ABS 12,883
4 Onyx 10,066
5 PC/ABS 18,561
6 ABS Grey 20,894
7 ABS Blue 15,885
8 ABS-HI 12,998
9 PLA Silver 18,798
10 PLA 3D850 13,061
11 HIPS 12,467
12 PETG 9,156
13 PolyJet VeroWhite Plus 1,906
14 MultiJet Rigid White 1,171
15 Clear 9,226
16 ColorJet Cerámico 5,855
17 SLA Accura Clear 0,191
18 Nanotool 2,511
19 Accura 25 4,069
20 SLS PA 16,158
21 PA+FG 18,223
22 PA+ALU 16,733
23 DMLS ALU 3D 11,38
24 CNC Aluminio 0,443
Tabla 31. Rugosidad Ra media de caras planas laterales de probetas dimensionales.
Fecha: 27/05/2016
VºBº
Responsable Metrología
07:45
Titulo:
DenominaciÓn:
Nombre Fichero CAD: Fecha CAD:
PLACA PROBETAS.igs 21/04/2016
PLACA PROBETAS 1
INFORME DIMENSIONAL - PROBETAS 1 Y 2Cliente:
Medido por : J. González Observaciones : Tolerancia +/-0.05
PROBETA 1_2
MS
T -0.002
PROBETA 1_3
MS
T 0.001
PROBETA 1_4
MS
T -0.004
PROBETA 1_5
MS
T -0.006
PROBETA 1_6
MS
T -0.004
PROBETA 1_7
MS
T 0.004
PROBETA 1_8
MS
T 0.010
PROBETA 1_9
MS
T 0.029
PROBETA 2_1
MS
T 0.000
PROBETA 2_2
MS
T 0.004
PROBETA 2_3
MS
T -0.003
PROBETA 2_4
MS
T -0.026
PROBETA 2_5
MS
T -0.033
PROBETA 2_6
MS
T -0.012
PROBETA 2_7
MS
T -0.026
PROBETA 2_8
MS
T -0.010
PROBETA 2_9
MS
T 0.003
PROBETA 1_1
MS
T 0.001
PROBETA 1_11
MS
T -0.014
PROBETA 1_12
MS
T 0.002
PROBETA 2_10
MS
T -0.032
PROBETA 2_11
MS
T -0.018
PROBETA 2_12
MS
T -0.001
PROBETA 1_10
MS
T 0.014
Fecha: 27/05/2016
VºBº
Responsable Metrología
07:45
Titulo:
DenominaciÓn:
Nombre Fichero CAD: Fecha CAD:
PLACA PROBETAS.igs 21/04/2016
PLACA PROBETAS 1
INFORME DIMENSIONAL - PROBETAS 3 Y 4Cliente:
Medido por : J. González Observaciones : Tolerancia +/-0.05
PROBETA 3_2
MS
T -0.032
PROBETA 3_3
MS
T -0.046
PROBETA 3_4
MS
T -0.018
PROBETA 3_5
MS
T -0.008
PROBETA 3_6
MS
T -0.007
PROBETA 3_7
MS
T -0.024
PROBETA 3_8
MS
T -0.022
PROBETA 3_9
MS
T -0.017
PROBETA 4_1
MS
T 0.008
PROBETA 4_2
MS
T -0.001
PROBETA 4_3
MS
T -0.010
PROBETA 4_4
MS
T 0.009
PROBETA 4_5
MS
T 0.022
PROBETA 4_6
MS
T 0.028
PROBETA 4_7
MS
T 0.027
PROBETA 4_8
MS
T 0.037
PROBETA 4_9
MS
T 0.014
PROBETA 3_1
MS
T -0.035
PROBETA 3_11
MS
T -0.002
PROBETA 3_12
MS
T 0.005
PROBETA 4_10
MS
T -0.008
PROBETA 4_11
MS
T 0.008
PROBETA 4_12
MS
T 0.040
PROBETA 3_10
MS
T -0.005
-0.000-
0.001
0.001-
0.003
0.003-
0.004
0.004-
0.005
0.005-
0.006
0.006-
0.007
0.007-
0.009
0.009-
0.010+ LIMITS
1 / 10
� MM UBIC7 - P7
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -80.810 0.050 0.050 -80.791 0.019 0.000
Y 51.758 0.050 0.050 51.749 -0.009 0.000
Z 5.000 0.050 0.050 5.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.021 0.021 0.000
� MM UBIC8 - P8
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -78.795 0.050 0.050 -78.753 0.042 0.000
Y 55.005 0.050 0.050 54.992 -0.013 0.000
Z 5.000 0.050 0.050 5.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.044 0.044 0.000
� MM UBIC5 - P5
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -96.089 0.050 0.050 -96.089 0.000 0.000
Y 50.000 0.050 0.050 49.952 -0.048 0.000
Z 5.000 0.050 0.050 5.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.048 0.048 0.000
� MM UBIC4 - P4
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -103.589 0.050 0.050 -103.555 0.034 0.000
Y 52.021 0.050 0.050 52.086 0.065 0.015
Z 5.000 0.050 0.050 4.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.074 -0.074 0.024
� MM UBIC6 - P6
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -88.089 0.050 0.050 -88.089 0.000 0.000
Y 50.000 0.050 0.050 49.965 -0.035 0.000
Z 5.000 0.050 0.050 5.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.035 0.035 0.000
� MM UBIC10 - P10
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -76.089 0.050 0.050 -76.073 0.016 0.000
Y 70.000 0.050 0.050 70.001 0.001 0.000
Z 5.000 0.050 0.050 5.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.016 0.016 0.000
� MM UBIC9 - P9
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -76.696 0.050 0.050 -76.633 0.063 0.013
Y 62.361 0.050 0.050 62.344 -0.017 0.000
Z 5.000 0.050 0.050 5.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.066 0.066 0.016
� MM UBIC2 - P2
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -119.126 0.050 0.050 -118.952 0.174 0.124
Y 63.120 0.050 0.050 63.243 0.123 0.073
Z 5.000 0.050 0.050 4.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.213 -0.213 0.163
� MM UBIC1 - P1
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -120.969 0.050 0.050 -120.639 0.330 0.280
Y 70.000 0.050 0.050 70.051 0.051 0.001
Z 5.000 0.050 0.050 5.002 0.002 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.334 -0.334 0.284
� MM UBIC3 - P3
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -110.589 0.050 0.050 -110.550 0.039 0.000
Y 56.062 0.050 0.050 56.130 0.068 0.018
Z 5.000 0.050 0.050 5.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.079 -0.079 0.029
NOMBRE DE PIEZA :PROBETA 3 noviembre 29, 2018 11:57
NUMERO DE REV :NUMERO DE SERIE : CUENTA DE ESTADS :
1
-0.000-
0.001
0.001-
0.003
0.003-
0.004
0.004-
0.005
0.005-
0.006
0.006-
0.007
0.007-
0.009
0.009-
0.010+ LIMITS
2 / 10
� MM UBIC17 - P17
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -110.589 0.050 0.050 -110.503 0.086 0.036
Y 83.938 0.050 0.050 83.786 -0.152 0.102
Z 5.000 0.050 0.050 5.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.174 -0.174 0.124
� MM UBIC18 - P18
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -119.126 0.050 0.050 -118.923 0.203 0.153
Y 76.880 0.050 0.050 76.682 -0.198 0.148
Z 5.000 0.050 0.050 5.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.284 -0.284 0.234
� MM UBIC15 - P15
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -96.089 0.050 0.050 -96.089 0.000 0.000
Y 90.000 0.050 0.050 89.871 -0.129 0.079
Z 5.000 0.050 0.050 5.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.129 -0.129 0.079
� MM UBIC14 - P14
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -88.089 0.050 0.050 -88.088 0.001 0.000
Y 90.000 0.050 0.050 89.901 -0.099 0.049
Z 5.000 0.050 0.050 5.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.099 -0.099 0.049
� MM UBIC16 - P16
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -103.589 0.050 0.050 -103.524 0.065 0.015
Y 87.979 0.050 0.050 87.862 -0.117 0.067
Z 5.000 0.050 0.050 5.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.133 -0.133 0.083
� MM UBIC20 - P35
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -110.589 0.050 0.050 -110.508 0.081 0.031
Y 83.938 0.050 0.050 83.794 -0.144 0.094
Z 40.000 0.050 0.050 40.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.165 -0.165 0.115
� MM UBIC19 - P36
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -119.126 0.050 0.050 -118.906 0.220 0.170
Y 76.880 0.050 0.050 76.664 -0.216 0.166
Z 40.000 0.050 0.050 39.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.309 -0.309 0.259
� MM UBIC12 - P12
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -78.795 0.050 0.050 -78.836 -0.041 0.000
Y 84.995 0.050 0.050 84.976 -0.019 0.000
Z 5.000 0.050 0.050 5.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.045 -0.045 0.000
� MM UBIC11 - P11
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -76.696 0.050 0.050 -76.681 0.015 0.000
Y 77.639 0.050 0.050 77.641 0.002 0.000
Z 5.000 0.050 0.050 4.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.016 0.016 0.000
� MM UBIC13 - P13
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -80.810 0.050 0.050 -80.903 -0.093 0.043
Y 88.242 0.050 0.050 88.130 -0.112 0.062
Z 5.000 0.050 0.050 5.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.145 -0.145 0.095
-0.000-
0.001
0.001-
0.003
0.003-
0.004
0.004-
0.005
0.005-
0.006
0.006-
0.007
0.007-
0.009
0.009-
0.010+ LIMITS
3 / 10
� MM UBIC27 - P28
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -76.089 0.050 0.050 -76.106 -0.017 0.000
Y 70.000 0.050 0.050 69.999 -0.001 0.000
Z 40.000 0.050 0.050 40.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.017 -0.017 0.000
� MM UBIC28 - P27
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -76.696 0.050 0.050 -76.672 0.024 0.000
Y 62.361 0.050 0.050 62.354 -0.007 0.000
Z 40.000 0.050 0.050 39.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.025 0.025 0.000
� MM UBIC25 - P30
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -78.795 0.050 0.050 -78.905 -0.110 0.060
Y 84.995 0.050 0.050 84.949 -0.046 0.000
Z 40.000 0.050 0.050 39.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.119 -0.119 0.069
� MM UBIC24 - P31
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -80.810 0.050 0.050 -80.905 -0.095 0.045
Y 88.242 0.050 0.050 88.126 -0.116 0.066
Z 40.000 0.050 0.050 39.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.149 -0.149 0.099
� MM UBIC26 - P29
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -76.696 0.050 0.050 -76.705 -0.009 0.000
Y 77.639 0.050 0.050 77.638 -0.001 0.000
Z 40.000 0.050 0.050 40.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.009 -0.009 0.000
� MM UBIC30 - P25
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -80.810 0.050 0.050 -80.805 0.005 0.000
Y 51.758 0.050 0.050 51.755 -0.003 0.000
Z 40.000 0.050 0.050 40.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.005 0.005 0.000
� MM UBIC29 - P26
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -78.795 0.050 0.050 -78.812 -0.017 0.000
Y 55.005 0.050 0.050 55.013 0.008 0.000
Z 40.000 0.050 0.050 39.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.019 -0.019 0.000
� MM UBIC22 - P33
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -96.089 0.050 0.050 -96.089 0.000 0.000
Y 90.000 0.050 0.050 89.858 -0.142 0.092
Z 40.000 0.050 0.050 40.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.142 -0.142 0.092
� MM UBIC21 - P34
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -103.589 0.050 0.050 -103.518 0.071 0.021
Y 87.979 0.050 0.050 87.852 -0.127 0.077
Z 40.000 0.050 0.050 40.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.146 -0.146 0.096
� MM UBIC23 - P32
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -88.089 0.050 0.050 -88.089 0.000 0.000
Y 90.000 0.050 0.050 89.891 -0.109 0.059
Z 42.000 0.050 0.050 42.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.109 -0.109 0.059
-0.000-
0.001
0.001-
0.003
0.003-
0.004
0.004-
0.005
0.005-
0.006
0.006-
0.007
0.007-
0.009
0.009-
0.010+ LIMITS
4 / 10� MM UBIC37 - P37
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -120.969 0.050 0.050 -120.614 0.355 0.305
Y 70.000 0.050 0.050 70.055 0.055 0.005
Z 75.000 0.050 0.050 75.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.359 -0.359 0.309
� MM UBIC38 - P38
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -119.126 0.050 0.050 -118.896 0.230 0.180
Y 63.120 0.050 0.050 63.287 0.167 0.117
Z 75.000 0.050 0.050 75.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.284 -0.284 0.234
� MM UBIC35 - P20
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -119.126 0.050 0.050 -118.900 0.226 0.176
Y 63.120 0.050 0.050 63.283 0.163 0.113
Z 40.000 0.050 0.050 40.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.279 -0.279 0.229
� MM UBIC34 - P21
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -110.589 0.050 0.050 -110.513 0.076 0.026
Y 56.062 0.050 0.050 56.188 0.126 0.076
Z 40.000 0.050 0.050 40.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.148 -0.148 0.098
� MM UBIC36 - P19
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -120.969 0.050 0.050 -120.607 0.362 0.312
Y 70.000 0.050 0.050 70.056 0.056 0.006
Z 42.000 0.050 0.050 42.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.366 -0.366 0.316
� MM UBIC40 - P40
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -103.589 0.050 0.050 -103.507 0.082 0.032
Y 52.021 0.050 0.050 52.161 0.140 0.090
Z 75.000 0.050 0.050 75.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.163 -0.163 0.113
� MM UBIC39 - P39
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -110.589 0.050 0.050 -110.500 0.089 0.039
Y 56.062 0.050 0.050 56.212 0.150 0.100
Z 75.000 0.050 0.050 75.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.174 -0.174 0.124
� MM UBIC32 - P23
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -96.089 0.050 0.050 -96.089 0.000 0.000
Y 50.000 0.050 0.050 50.038 0.038 0.000
Z 40.000 0.050 0.050 40.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.038 -0.038 0.000
� MM UBIC31 - P24
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -88.089 0.050 0.050 -88.089 0.000 0.000
Y 50.000 0.050 0.050 50.057 0.057 0.007
Z 40.000 0.050 0.050 40.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.057 -0.057 0.007
� MM UBIC33 - P22
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -103.589 0.050 0.050 -103.513 0.076 0.026
Y 52.021 0.050 0.050 52.152 0.131 0.081
Z 40.000 0.050 0.050 39.998 -0.002 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.151 -0.151 0.101
-0.000-
0.001
0.001-
0.003
0.003-
0.004
0.004-
0.005
0.005-
0.006
0.006-
0.007
0.007-
0.009
0.009-
0.010+ LIMITS
5 / 10
� MM UBIC47 - P47
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -76.696 0.050 0.050 -76.697 -0.001 0.000
Y 77.639 0.050 0.050 77.639 0.000 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 75.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.001 -0.001 0.000
� MM UBIC48 - P48
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -78.795 0.050 0.050 -78.904 -0.109 0.059
Y 84.995 0.050 0.050 84.952 -0.043 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 74.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.117 -0.117 0.067
� MM UBIC45 - P45
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -76.696 0.050 0.050 -76.680 0.016 0.000
Y 62.361 0.050 0.050 62.357 -0.004 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 75.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.017 0.017 0.000
� MM UBIC44 - P44
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -78.795 0.050 0.050 -78.815 -0.020 0.000
Y 55.005 0.050 0.050 55.013 0.008 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 75.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.022 -0.022 0.000
� MM UBIC46 - P46
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -76.089 0.050 0.050 -76.088 0.001 0.000
Y 70.000 0.050 0.050 70.000 0.000 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 75.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.001 0.001 0.000
� MM UBIC50 - P50
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -88.089 0.050 0.050 -88.089 0.000 0.000
Y 90.000 0.050 0.050 89.951 -0.049 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 75.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.049 -0.049 0.000
� MM UBIC49 - P49
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -80.810 0.050 0.050 -80.920 -0.110 0.060
Y 88.242 0.050 0.050 88.114 -0.128 0.078
Z 75.000 0.050 0.050 75.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.169 -0.169 0.119
� MM UBIC42 - P42
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -88.089 0.050 0.050 -88.089 0.000 0.000
Y 50.000 0.050 0.050 50.063 0.063 0.013
Z 75.000 0.050 0.050 75.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.063 -0.063 0.013
� MM UBIC41 - P41
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -96.089 0.050 0.050 -96.089 0.000 0.000
Y 50.000 0.050 0.050 50.072 0.072 0.022
Z 75.000 0.050 0.050 75.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.072 -0.072 0.022
� MM UBIC43 - P43
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -80.810 0.050 0.050 -80.819 -0.009 0.000
Y 51.758 0.050 0.050 51.763 0.005 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 74.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.010 -0.010 0.000
-0.000-
0.001
0.001-
0.003
0.003-
0.004
0.004-
0.005
0.005-
0.006
0.006-
0.007
0.007-
0.009
0.009-
0.010+ LIMITS
6 / 10
� MM UBIC57 - P66
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -111.589 0.050 0.050 -111.502 0.087 0.037
Y 73.793 0.050 0.050 73.793 0.000 0.000
Z 10.000 0.050 0.050 9.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.087 0.087 0.037
� MM UBIC58 - P67
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -111.589 0.050 0.050 -111.491 0.098 0.048
Y 66.207 0.050 0.050 66.207 0.000 0.000
Z 40.000 0.050 0.050 39.998 -0.002 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.098 0.098 0.048
� MM UBIC55 - P91
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -107.117 0.050 0.050 -107.116 0.001 0.000
Y 70.000 0.050 0.050 70.000 0.000 0.000
Z 5.000 0.050 0.050 5.150 0.150 0.100
T 0.000 0.050 0.050 0.150 0.150 0.100
� MM UBIC54 - P54
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -119.126 0.050 0.050 -119.021 0.105 0.055
Y 76.880 0.050 0.050 76.695 -0.185 0.135
Z 75.000 0.050 0.050 75.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.213 -0.213 0.163
� MM UBIC56 - P55
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -111.589 0.050 0.050 -111.490 0.099 0.049
Y 66.207 0.050 0.050 66.206 -0.001 0.000
Z 10.000 0.050 0.050 9.998 -0.002 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.099 0.099 0.049
� MM UBIC60 - P79
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -111.589 0.050 0.050 -111.518 0.071 0.021
Y 66.207 0.050 0.050 66.207 0.000 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 74.998 -0.002 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.071 0.071 0.021
� MM UBIC59 - P78
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -111.589 0.050 0.050 -111.499 0.090 0.040
Y 73.793 0.050 0.050 73.793 0.000 0.000
Z 40.000 0.050 0.050 40.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.090 0.090 0.040
� MM UBIC52 - P52
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -103.589 0.050 0.050 -103.552 0.037 0.000
Y 87.979 0.050 0.050 87.914 -0.065 0.015
Z 75.000 0.050 0.050 74.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.075 -0.075 0.025
� MM UBIC51 - P51
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -96.089 0.050 0.050 -96.088 0.001 0.000
Y 90.000 0.050 0.050 89.932 -0.068 0.018
Z 75.000 0.050 0.050 75.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.068 -0.068 0.018
� MM UBIC53 - P53
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -110.589 0.050 0.050 -110.534 0.055 0.005
Y 83.938 0.050 0.050 83.845 -0.093 0.043
Z 75.000 0.050 0.050 75.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.108 -0.108 0.058
-0.000-
0.001
0.001-
0.003
0.003-
0.004
0.004-
0.005
0.005-
0.006
0.006-
0.007
0.007-
0.009
0.009-
0.010+ LIMITS
7 / 10
� MM UBIC67 - P80
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -108.379 0.050 0.050 -108.355 0.024 0.000
Y 60.560 0.050 0.050 60.602 0.042 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 75.002 0.002 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.048 0.048 0.000
� MM UBIC68 - P83
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -88.153 0.050 0.050 -88.154 -0.001 0.000
Y 55.000 0.050 0.050 54.989 -0.011 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 75.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.011 -0.011 0.000
� MM UBIC65 - P69
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -101.959 0.050 0.050 -101.946 0.013 0.000
Y 56.853 0.050 0.050 56.883 0.030 0.000
Z 40.000 0.050 0.050 39.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.032 0.032 0.000
� MM UBIC64 - P68
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -108.379 0.050 0.050 -108.352 0.027 0.000
Y 60.560 0.050 0.050 60.606 0.046 0.000
Z 40.000 0.050 0.050 39.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.054 0.054 0.004
� MM UBIC66 - P81
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -101.959 0.050 0.050 -101.940 0.019 0.000
Y 56.853 0.050 0.050 56.895 0.042 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 74.998 -0.002 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.046 0.046 0.000
� MM UBIC70 - P70
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -95.217 0.050 0.050 -95.217 0.000 0.000
Y 55.000 0.050 0.050 54.977 -0.023 0.000
Z 40.000 0.050 0.050 40.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.023 -0.023 0.000
� MM UBIC69 - P82
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -95.217 0.050 0.050 -95.216 0.001 0.000
Y 55.000 0.050 0.050 55.001 0.001 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 75.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.001 0.001 0.000
� MM UBIC62 - P56
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -108.379 0.050 0.050 -108.388 -0.009 0.000
Y 60.560 0.050 0.050 60.547 -0.013 0.000
Z 10.000 0.050 0.050 10.002 0.002 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.016 -0.016 0.000
� MM UBIC61 - P90
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -111.589 0.050 0.050 -111.514 0.075 0.025
Y 73.793 0.050 0.050 73.793 0.000 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 75.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.075 0.075 0.025
� MM UBIC63 - P57
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -101.959 0.050 0.050 -101.975 -0.016 0.000
Y 56.853 0.050 0.050 56.829 -0.024 0.000
Z 10.000 0.050 0.050 10.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.029 -0.029 0.000
-0.000-
0.001
0.001-
0.003
0.003-
0.004
0.004-
0.005
0.005-
0.006
0.006-
0.007
0.007-
0.009
0.009-
0.010+ LIMITS
8 / 10
� MM UBIC77 - P84
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -84.620 0.050 0.050 -84.481 0.139 0.089
Y 62.500 0.050 0.050 62.499 -0.001 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 75.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.139 -0.139 0.089
� MM UBIC78 - P62
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -88.152 0.050 0.050 -88.152 0.000 0.000
Y 85.000 0.050 0.050 84.991 -0.009 0.000
Z 10.000 0.050 0.050 10.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.009 0.009 0.000
� MM UBIC75 - P73
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -84.620 0.050 0.050 -84.479 0.141 0.091
Y 77.500 0.050 0.050 77.501 0.001 0.000
Z 40.000 0.050 0.050 39.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.141 -0.141 0.091
� MM UBIC74 - P72
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -84.620 0.050 0.050 -84.475 0.145 0.095
Y 62.500 0.050 0.050 62.499 -0.001 0.000
Z 40.000 0.050 0.050 40.002 0.002 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.145 -0.145 0.095
� MM UBIC76 - P85
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -84.620 0.050 0.050 -84.487 0.133 0.083
Y 77.500 0.050 0.050 77.500 0.000 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 74.998 -0.002 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.133 -0.133 0.083
� MM UBIC80 - P75
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -95.217 0.050 0.050 -95.217 0.000 0.000
Y 85.000 0.050 0.050 84.970 -0.030 0.000
Z 40.000 0.050 0.050 40.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.030 0.030 0.000
� MM UBIC79 - P63
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -95.217 0.050 0.050 -95.216 0.001 0.000
Y 85.000 0.050 0.050 84.995 -0.005 0.000
Z 10.000 0.050 0.050 10.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.005 0.005 0.000
� MM UBIC72 - P59
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -88.153 0.050 0.050 -88.153 0.000 0.000
Y 55.000 0.050 0.050 54.918 -0.082 0.032
Z 10.000 0.050 0.050 10.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.082 -0.082 0.032
� MM UBIC71 - P71
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -88.153 0.050 0.050 -88.154 -0.001 0.000
Y 55.000 0.050 0.050 54.964 -0.036 0.000
Z 40.000 0.050 0.050 40.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.036 -0.036 0.000
� MM UBIC73 - P58
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -95.217 0.050 0.050 -95.216 0.001 0.000
Y 55.000 0.050 0.050 54.913 -0.087 0.037
Z 10.000 0.050 0.050 10.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.087 -0.087 0.037
-0.000-
0.001
0.001-
0.003
0.003-
0.004
0.004-
0.005
0.005-
0.006
0.006-
0.007
0.007-
0.009
0.009-
0.010+ LIMITS
9 / 10
� MM UBIC87 - P76
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -101.959 0.050 0.050 -101.896 0.063 0.013
Y 83.147 0.050 0.050 83.037 -0.110 0.060
Z 40.000 0.050 0.050 39.998 -0.002 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.126 0.126 0.076
� MM UBIC88 - P88
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -101.959 0.050 0.050 -101.925 0.034 0.000
Y 83.147 0.050 0.050 83.085 -0.062 0.012
Z 75.000 0.050 0.050 74.998 -0.002 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.071 0.071 0.021
� MM UBIC85 - P65
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -108.379 0.050 0.050 -108.333 0.046 0.000
Y 79.440 0.050 0.050 79.366 -0.074 0.024
Z 10.000 0.050 0.050 10.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.087 0.087 0.037
� MM UBIC84 - P64
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -101.959 0.050 0.050 -101.901 0.058 0.008
Y 83.147 0.050 0.050 83.047 -0.100 0.050
Z 10.000 0.050 0.050 10.002 0.002 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.115 0.115 0.065
� MM UBIC86 - P77
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -108.379 0.050 0.050 -108.327 0.052 0.002
Y 79.440 0.050 0.050 79.352 -0.088 0.038
Z 40.000 0.050 0.050 39.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.102 0.102 0.052
� MM UBIC90 - P92
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -89.091 0.050 0.050 -89.090 0.001 0.000
Y 60.958 0.050 0.050 60.958 0.000 0.000
Z 5.000 0.050 0.050 5.173 0.173 0.123
T 0.000 0.050 0.050 0.173 0.173 0.123
� MM UBIC89 - P89
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -108.379 0.050 0.050 -108.356 0.023 0.000
Y 79.440 0.050 0.050 79.406 -0.034 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 75.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.041 0.041 0.000
� MM UBIC82 - P86
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -88.152 0.050 0.050 -88.152 0.000 0.000
Y 85.000 0.050 0.050 85.046 0.046 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 75.000 0.000 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.046 -0.046 0.000
� MM UBIC81 - P74
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -88.152 0.050 0.050 -88.153 -0.001 0.000
Y 85.000 0.050 0.050 84.977 -0.023 0.000
Z 40.000 0.050 0.050 39.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 0.023 0.023 0.000
� MM UBIC83 - P87
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -95.217 0.050 0.050 -95.216 0.001 0.000
Y 85.000 0.050 0.050 85.032 0.032 0.000
Z 75.000 0.050 0.050 75.001 0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.032 -0.032 0.000
-0.000-
0.001
0.001-
0.003
0.003-
0.004
0.004-
0.005
0.005-
0.006
0.006-
0.007
0.007-
0.009
0.009-
0.010+ LIMITS
10 / 10
� MM UBIC95 - P95
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -82.853 0.050 0.050 -82.853 0.000 0.000
Y 53.232 0.050 0.050 53.232 0.000 0.000
Z 80.000 0.050 0.050 80.245 0.245 0.195
T 0.000 0.050 0.050 0.245 0.245 0.195
� MM UBIC94 - P96
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -82.853 0.050 0.050 -82.854 -0.001 0.000
Y 86.768 0.050 0.050 86.767 -0.001 0.000
Z 80.000 0.050 0.050 80.177 0.177 0.127
T 0.000 0.050 0.050 0.177 0.177 0.127
� MM UBIC96 - P94
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -116.279 0.050 0.050 -116.277 0.002 0.000
Y 70.000 0.050 0.050 70.000 0.000 0.000
Z 80.000 0.050 0.050 80.166 0.166 0.116
T 0.000 0.050 0.050 0.166 0.166 0.116
� MM UBIC92 - P93
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -89.091 0.050 0.050 -89.092 -0.001 0.000
Y 79.042 0.050 0.050 79.042 0.000 0.000
Z 5.000 0.050 0.050 5.148 0.148 0.098
T 0.000 0.050 0.050 0.148 0.148 0.098
� MM UBIC91 - P60
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -84.620 0.050 0.050 -84.451 0.169 0.119
Y 62.500 0.050 0.050 62.500 0.000 0.000
Z 10.000 0.050 0.050 9.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.169 -0.169 0.119
� MM UBIC93 - P61
EJE NOMINAL +TOL -TOL MED DESV FUERATOL
X -84.620 0.050 0.050 -84.480 0.140 0.090
Y 77.500 0.050 0.050 77.499 -0.001 0.000
Z 10.000 0.050 0.050 9.999 -0.001 0.000
T 0.000 0.050 0.050 -0.140 -0.140 0.090
AD
BC AD
33
22
44
11
Este diseño es de nuestra propiedad; no podrá ser reproducido ni difulgado sin nuestra autorización por escrito
Escala:
1:1Material:
-
Grupo-subgrupo:
Pieza a medir
Plano:
1/5
Dimensiones:
A4 Probeta dimensional
Comprobado por:
-Fecha:
-
Diseñado por:
AlbertoFecha:
21/08/2016 Calibre dimensional
A _
B _
C _
D _
E _
F _
G _
H _
I _
Vista isométricaEscala: 1:2
80
40
A
Notas:-Tolerancia geométrica +-0,05
A
A
5
13.76
R
120
15.17
5
16
14
3 0
150
A-A
B
5
9.388.53 14.13
44.88
C
AD
BC AD
33
22
44
11
Este diseño es de nuestra propiedad; no podrá ser reproducido ni difulgado sin nuestra autorización por escrito
Escala:
1:1Material:
Aluminio
Grupo-subgrupo:
Subconjunto fijación
Plano:
2/5
Dimensiones:
A4 Torreta 1
Comprobado por:
-Fecha:
-
Diseñado por:
AlbertoFecha:
21/08/2016 Calibre dimensional
A _
B _
C _
D _
E _
F _
G _
H _
I _
88
24
53
10
10
3 3
Notas:-Tolerancia geométrica +-0,05
45
219.19
10
R
10R
10R
5R
45
16
32x
32x
10
10
1644.29
Vista isométricaEscala: 1:1
AD
BC AD
33
22
44
11
Este diseño es de nuestra propiedad; no podrá ser reproducido ni difulgado sin nuestra autorización por escrito
Escala:
1:1Material:
Aluminio
Grupo-subgrupo:
Subconjunto fijación
Plano:
3/5
Dimensiones:
A4 Torreta 2
Comprobado por:
-Fecha:
-
Diseñado por:
AlbertoFecha:
21/08/2016 Calibre dimensional
A _
B _
C _
D _
E _
F _
G _
H _
I _
38
10
1 0.9
15.93
17.93
1 0
30
32x
32x
30
5R
5R
5R452R
20
10
1 0
5R
5R
10
10
6.46
15.931 1.298.71
45
Notas:-Tolerancia geométrica +-0,05
Vista isométricaEscala: 1:1
AD
BC AD
33
22
44
11
Este diseño es de nuestra propiedad; no podrá ser reproducido ni difulgado sin nuestra autorización por escrito
Escala:
1:1Material:
Aluminio
Grupo-subgrupo:
Subconjunto fijación
Plano:
4/5
Dimensiones:
A4 Torreta 3
Comprobado por:
-Fecha:
-
Diseñado por:
AlbertoFecha:
21/08/2016 Calibre dimensional
A _
B _
C _
D _
E _
F _
G _
H _
I _
10
1021
1 0 10
Notas:-Tolerancia geométrica +-0,05-Radios no acotados 5mm
10
10
42x
16
30
7
10
14
32x
32x
30
Vista isométricaEscala: 1:1
AD
BC AD
33
22
44
11
Este diseño es de nuestra propiedad; no podrá ser reproducido ni difulgado sin nuestra autorización por escrito
Escala:
1:1Material:
Aluminio
Grupo-subgrupo: Plano:
Dimensiones:
A4
Comprobado por:
-Fecha:
-
Diseñado por:
AlbertoFecha:
21/08/2016 Calibre dimensional
A _
B _
C _
D _
E _
F _
G _
H _
I _
Placa base
5/5Soporte fijación
71.71
4 00
400
340
97.14
1 09.17 66.83
33
32.03
38.71
3 4.8
135
340
Notas:-Tolerancia geométrica +-0,05
A
10
B
3
32x4
32x
1010
Detalle AEscala: 1:1
5
8
Detalle BEscala: 1:1