El potencial de la fabricacion aditiva desbloqueado: compliant mechanism

Los «compliant mechanisms» o mecanismos flexibles son dispositivos que transfieren fuerza o energía entre dos puntos, diferenciándose de los mecanismos tradicionales al obtener movilidad a través de la flexión de sus partes en lugar de utilizar bisagras, rodamientos o resortes.

Regla Mnemotécnica «Ochos P»:

  1. Cantidad de Partes Reducida: Al tener partes que se doblan en lugar de bisagras, rodamientos o resortes, se reduce la cantidad de piezas.
  2. Producción Versatil: Se pueden fabricar utilizando distintos métodos de producción, lo que facilita la adaptación a diferentes necesidades y reduce los costos de fabricación.
  3. Precio Reducido: Son más económicos en términos de numero de partes, material y ensamblaje.
  4. Movimientos Precisos: Ofrecen movimientos precisos y repetibles, ya que no hay juego entre las piezas y el mecanismo vuelve al mismo punto.
  5. Performance Superior: Al no requerir lubricación ni sufrir desgaste, la ausencia de numerosas partes móviles reduce la fricción, aumentando la durabilidad.
  6. Tamaños Pequeños: Pueden fabricarse en tamaños significativamente pequeños.
  7. Portabilidad y aplicaciones espaciales: Su diseño simple los hace fácilmente portables, ideales para aplicaciones espaciales.
  8. Comportamiento Predecible a largo plazo: Aunque no se utilicen durante décadas, su comportamiento sigue siendo totalmente predecible.

Caso de Estudio: Traba de Puerta en una Sola Pieza

Situación

Un hospital experimentaba una problemática persistente con la rotura frecuente de las bisagras en las ventanillas de sus incubadoras. Estas ventanillas deben permanecer cerradas de manera segura y evitar aperturas accidentales, a su vez deben ser faciles de abrir por el personal de enfermería. En las bisagras originales esto se lograba mediante un resorte. Sin embargo, el desgaste constante de estos resortes constituía la causa principal de las roturas. Buscando una solución sin resortes se optó por un enfoque de «compliant mechanism».

Solución

Se diseñó un modelo utilizando este concepto, aprovechando las ventajas de la fabricación aditiva para crear una bisagra sin resortes. Se pasó de la pieza original, compuesta por 3 partes, 1 tornillo y 1 resorte, a una sola pieza impresa.

Resultados

El modelo basado en el concepto de «compliant mechanism» cumplió con las expectativas de funcionamiento y seguridad necesarias. Esta solución no solo eliminó la rotura recurrente de las bisagras, sino que también demostró la capacidad de la fabricación aditiva para abordar problemas complejos en entornos hospitalarios, ofreciendo soluciones personalizadas y eficientes. Se redujo el precio del repuesto, disminuyendo la necesidad de roturas y mantenimiento, al tiempo que se mejoró la limpieza y la funcionalidad del dispositivo.

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