Disseny d'una cèl·lula de càrrega per impressió 3D

Abstract

L'objectiu d'aquest projecte és dissenyar, simular i construir una cèl·lula de càrrega mitjançant impressió 3D FDM per a la seva aplicació en la mesura del pes d'un objecte. La cèl·lula de càrrega és un dispositiu essencial en moltes àrees de la indústria i la investigació, i la fabricació mitjançant impressió 3D té el potencial de ser una alternativa rendible i eficient comparada als mètodes tradicionals. En aquest projecte es realitza un disseny detallat de la cèl·lula utilitzant software de modelatge i disseny assistit per ordinador amb l’ajuda d’eines d'anàlisi per elements finits per simular el seu comportament. La simulació permet avaluar el seu rendiment i fer ajustos en el disseny previs a la seva construcció, però abans és necessari fer un estudi del material emprat durant la impressió i avaluar les propietats d’aquest en funció de les condicions d’impressió. Un cop completat el disseny, es procedeix a la construcció d'un prototip de la cèl·lula, on es descriuen els passos, procediments i equip necessaris per a la fabricació de la cèl·lula des de la impressió fins al cablejat del circuit sensor. Per acabar amb els procediments experimentals queda el calibratge, on es connecta la cèl·lula a un amplificador i es configura aquest per mostrar el pes carregat amb la màxima precisió possible. En els capítols posteriors es menciona el pressupost per a la construcció d’una cèl·lula, la planificació seguida per la realització del treball i es fa un estudi econòmic, ambiental i social del projecte

El objetivo de este proyecto es diseñar, simular y construir una célula de carga mediante impresión 3D FDM para su aplicación en la medición del peso de un objeto. La célula de carga es un dispositivo esencial en muchas áreas de la industria y la investigación, y su fabricación mediante impresión 3D tiene el potencial de ser una alternativa rentable y eficiente comparada a los métodos tradicionales. En este proyecto se realiza un diseño detallado de la célula utilizando software de modelado y diseño asistido por ordenador con la ayuda de herramientas de análisis por elementos finitos para simular su comportamiento. La simulación permite evaluar su rendimiento y realizar ajustes en el diseño previos a su construcción, pero antes es necesario realizar un estudio del material empleado durante la impresión y evaluar las propiedades de este en función de las condiciones de impresión. Una vez completado el diseño, se procede a la construcción de un prototipo de la célula, donde se describen los pasos, procedimientos y equipo necesarios para la fabricación de la célula desde la impresión hasta el cableado del circuito sensor. Para acabar con los procedimientos experimentales queda la calibración, donde se conecta la célula a un amplificador y se configura éste para mostrar el peso cargado con la máxima precisión posible. En los capítulos posteriores se menciona el presupuesto para la construcción de una célula, la planificación seguida por la realización del trabajo y se realiza un estudio económico, ambiental y social del proyecto

The aim of this project is to design, simulate and build a load cell using a FDM 3D printer to be able to measure the weight of an object. The load cell is an essential device in many areas of industry and research, and its manufacture with 3D printing has the potential to be a cost-effective and efficient alternative to traditional methods. In this project, we do a detailed design using computer assisted design and modelling software, with the help of finite element analysis tools to simulate its behaviour. The simulations allow us to predict its performance and adjust the design prior to its construction, but first, we make a study of the material used during the 3D printing and to evaluate the properties of the material as a function of the printing conditions. With the design completed, we print and build the prototype of the load cell, in this chapter we describe the steps, procedures and equipment needed for the construction of the load cell, from the printing up to the wiring of the measuring circuit. The experimental procedures end with the calibration, where we connect the cell to an amplifier and configure it to display the loaded weight as accurately as possible. In the following chapters, we show the budget for the construction of a single load cell, the planning followed for this project and an economic, environmental, and social study