En el ámbito de la biofabricación y la automatización, la creación de componentes personalizados puede ser un diferenciador clave. A veces hay elementos considerados desechos y son eliminados en la basura, sin reparar en que pueden tener propiedades que le permitan tener otro uso, afectando así al medio ambiente y a las personas mismas.
En esto, la biofabricación cumple un rol importante, siendo un gran cambio de paradigma para la producción y el consumo, pues significa enmarcar la producción dentro de una economía más circular y sustentable, generando materiales y productos basados en materia orgánica y biodegradable.
Este artículo te guiará a través de los pasos necesarios para construir un cilindro neumático casero, utilizando materiales accesibles y técnicas sencillas. Aunque las operaciones varían, especialmente en maquinaria pesada, los principios básicos son los mismos. Simplemente de un cuerpo de cilindro, un vástago de pistón y un sello.
Materiales Necesarios
Para construir tu cilindro neumático casero, necesitarás los siguientes materiales:
- Cilindros hidráulicos: acero n°20, acero n°45 y acero Cr40.
- El material se corta con una máquina de aserrar.
- Una jeringa de 20 ml.
- Perfil de aluminio para máquinas CNC.
- Motor paso a paso.
Herramientas Necesarias
Además de los materiales, necesitarás las siguientes herramientas:
- Impresora 3D.
- Arduino Mega.
- Raspberry Pi 2B+.
- Arduino Nano.
Proceso de Construcción Paso a Paso
A continuación, se detalla el proceso de construcción de un cilindro neumático casero:
1. Preparación del Material
El material se corta con una máquina de aserrar.
2. Mecanizado del Cilindro
Principal proceso de mecanizado. orificio en el centro del cilindro.
3. Pruebas y Calificación
cilindro realmente se encuentra calificado para comenzar su uso.
4. Inyección de Glicerina
La inyección de glicerina se hace mediante una jeringa de 20 ml cuyo émbolo es movido por un mecanismo en que un motor paso a paso provoca el giro de un husillo, el cual mueve una tuerca unida al émbolo.
5. Construcción de la Estructura
El material que se usará para construir la estructura son perfiles de aluminio para máquinas CNC, debido a que este sistema permite una construcción modular rápida. Además de tener la característica de estar formado por aluminio, material fácilmente reciclable, lo que promueve la enconomia circular.
Ejemplo de Aplicación: BioMixer
Bajo este contexto, en el FabLab se pretende crear 6 máquinas como parte de un kit Open Hardware de Biofabricación Digital, el primero de esta naturaleza en el mundo, utilizando desechos del laboratorio y de la Facultad, domiciliarios e industriales. Durante enero-febrero de 2019 se estuvo trabajando en el primer prototipo de esta máquina. Se decide que el proyecto se avanzará de forma paralela software y hardware, ya que se necesitan ambas partes al mismo tiempo para poder avanzar de manera óptima en la máquina. Además de esta forma cada integrante se dedica al área en el que tenga mayores conocimientos.
Se usan tres placas de desarrollo, una Raspberry Pi 2B+ encargada de ser el servidor y funciona como centro de contro entre la app web y la máquina. Un Arduino Mega conectado a la Raspeberri Pi 2B+ y a todos los actuadores de la BioMixer. Éste se encarga de recibir las señales digitales desde la Raspeberri Pi, las procesa y luego comanda los diferentes actuadores a través del tipo de señal correspondiente con el actuador. Finalmente se tiene un Arduino Nano que está conectado con todos los sensores, a la Raspberry Pi 2B+ y al Arduino Mega.
Se usará el mismo sistema para todos los materiales granulados que sean utilizados. Este sistema consta de una secuencia de pasos a realizar para lograr tener la cantidad necesaria y depositarla en la olla. Este tornillo sin fin es accionado por un motor nema 17 y se puede ver de forma más clara su funcionamiento en la Figura 4, 5 y 6. Para este proyecto en específico se usarán cuatro (4) de estos tornillos, permitiendo el uso de cuatro (4) materiales granulados distintos. Todo esto estará ubicado sobre la olla, protegido del calor con aislación.
Después de esto se determina la distribución de los tornillos que se puede observar en la Figura 12. Se tiene esta distribución de los tornillos sin fin porque permite que la salidas del material queden lo más cerca posible una de otras como se puede observar en la Figura 13, además se tiene que incluir un especia de conducto de tal forma que los recipientes tengan espacio para ser colocados. La carcasa será fabrica mediante impresora 3D usando PLA.
Sistema de Dispensado de Agua
Se necesita dispensar agua en cantidades del orden entre 100 ml y 300 ml con la mejor precisión posible, ya que un cambio a más de 5 ml en la receta podría provocar grandes cambios en el biomaterial resultante. El primero es que, al apagar la fuente de alimentación de la bomba de agua (al terminar el tiempo dado para dispensar agua), el motor seguía girando por su propia inercia, por o que seguía dispensando agua, entonces durante ese lapso de tiempo, se dispensaba una cantidad indeterminada de agua que variaba de prueba en prueba, lo que claramente agregaba un error aleatorio al sistema. Este primer error se elimina agregando una válvula (una válvula de agua cierra o abre el paso de agua rápidamente) a la salida de la bomba de agua, entonces cuando se apaga la fuente de la bomba, la siguiente instrucción del microcontrolador es cerrar la válvula y así evitar que se siga dispensando agua por inercia del motor.
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