2017/Grupo5/DimensionamientoTecnico

Determinación de la localización

Matriz de localización

La localización de nuestra planta de fabricación sera en el partido bonaerense General San Martín, lugar donde detectamos mayor facilidad de obtener nuestras variables más ponderadas

Definición técnica del producto

Planos

Vista Frontal

Vista Lateral

Vista Superior

Listado de materiales

• 4x motores PAP NEMA 17
• 10x motores PAP NEMA 23
• 4x varillas lisas Ø12X495 mm
• 4x varillas lisas Ø12X765 mm
• 2x varillas lisas Ø8X575 mm
• 4x varillas roscadas M10 X450 mm
• 1x plancha de aluminio 450X550X3 mm
• 2x tubos acero inox T304 Ø 38.1X1.5X500 mm
• 1x Banda transportadora de PVC 1500X500 mm
• 1x Gabinete de chapa 800x800x500mm (conjunto armable)
• 2x correa gt2 x1500mm
• 4x piezas de acrilico 275mmx50mmx3mm
• 8x piezas de acrilico 60mmx60mmx3mm
• 4x piezas de acrilico 70mmx30mmx3mm
• 1x Kit de soportes impresos en PLA x700 gramos. Este kit incluye:
  • 4x soportes de extrusor
  • 4x idlers de extrusor
  • 4x ductos de cooler
  • 20x porta varillas
  • 6x portamotores
• 1x placa Arduino mega 2560
• 1x placa Ramps 1.4
• 4x Hotend E3D v6
• 1x Hotbed 30x30mm
• 4x Hobbed bold
• 1x Fuente switching 500w 220v-12v Imax=41,6 a
• 6x poleas gt2
• 1x Display LCD12864
• 1x Tarjeta SD 16gb
• 8x Acoples Racor 3/8"
• 4x Acoples anti wobble
• 2x finales de carrera
• 16 x Rodamientos lineales Ø12mm
• 2 x Rodamientos 608zz
• 4x Tuercas bolas recirculantes M10
• 4x Funda cables x600mm
• 4x manguera de PTFE Ø2x600mm
• 1x tira leds blancos x1000mm
• 4x coolers 60x60x25mm
• 70~80 Tornillos M5
• 30~40 Remaches M5
• Cables Ø0.75x4000mm
• 30 fichas crimpeables
  

Especificaciones técnicas

• Área de impresión 500x∞x300 mm
• 4 Extrusores en serie
• Cinta transportadora que produce que uno de los ejes sea "infinito"
• Impresión mínima de capa: 0.05mm
• Tolerancia +-0.01mm
• Boquillas intercambiables entre 0.1 y 1mm
• Velocidad máxima de impresión 150mm/s
• Materiales que imprime: PLA, ABS, PET, HIPS, FILAFLEX, PLA (40% Fibra de carbono)
• Diametro del filamento: 1.75mm
• Temperatura hotend: 0-240ºC
• Temperatura hotbed: 0-100ºC
• Potencia eléctrica máxima consumida 500W
• Volumen total de la maquina 800x800x500mm

Normas Aplicables

Seguridad eléctrica y electrónica

Según la Secretaria de Comercio, en la Resolución Nº 508/2015, se exige que: "el equipamiento eléctrico de baja tensión que se comercializa dentro del país cuente con una certificación que acredite el cumplimiento de los requisitos esenciales de seguridad, y debe ser emitida por un Organismo de Certificación acreditado por el OAA (Organismo Argentino de Acreditación) y reconocido por el Gobierno Nacional."

Entre otras cosas esta resolución estable que es menester el cumplimiento de las normas IRAM o IEC que se les aplican a cada producto.

Esta resolución establece cuales son los sistemas de certificación ISO aplicables a cada tipo de equipamiento eléctrico. También es necesario proveer catalogo o folleto con datos técnicos correspondientes al producto que permitan la identificación completa.

El Instituto Argentino de Normalización y Certificación estipula que los requisitos de seguridad eléctrica y electrónica en los distintos productos no son de carácter electivo por parte del consumidor sino una garantía.

Para efectuar las certificaciones necesarias es necesario ceñirse a la resolución de la misma secretaria (Resolución 92/98) de Lealtad Comercial, la cual determina los requisitos esenciales de seguridad que debe cumplir  el equipamiento eléctrico de baja tensión para su comercialización. En esta misma se especifican como son estos procedimientos y sus plazos para lograr la correspondiente certificación.

A su vez, la impresora deberá contar con el etiquetado correspondiente, brindándole al consumidor la información requerida, cumpliendo con la Resolución 731/87, en esta también se especifica como será la ficha de conexión a red, aún vigente al día de la fecha.

Plan de ensayos

Distinguiremos 2 tipos de ensayos: los correspondientes a la calidad de impresión, y los propios de los elementos mecánicos

En cuanto a la calidad de impresión:

• Se imprimirá una pieza de calibración correspondiente a 4 cubos de 40x40x40mm cuyas caras poseen diversas formas geometricas tales como agujeros, relieves, etc. Esta prueba demorará 1 hora aproximadamente. Se corroborara con calibre que las verdaderas dimensiones de cada cubo sean 40x40x40mm +-0.01mm, con escuadra que sus caras estén a 90º respecto de las otras y se observara que la calidad superficial sea aceptable. En caso de que no cumpla con las dimensiones se procedera a verificar las partes mecánicas detalladas a continuación

En cuanto a los mecánicos:

• Verificaremos que el pandeo en todas las varillas sea nulo
• Regularemos la tensión y corriente comandada por los drivers de los motores PAP sea óptima, esto quiere decir, que tenga el torque necesario sin generar un sobrecalentamiento en la placa ni en el motor
• Verificaremos la tensión de las 2 correas
• Regularemos la tensión de la cinta transportadora de tal manera que no tenga holguras
• Utilizaremos una escuadra para verificar que todos los parantes de la estructura formen 90º, una diferencia de angulo podría generar impresiones deformadas

Estos ensayos deberán ser realizados en todas las máquinas producidas ya que el mínimo error de calibración en el armado producirá que las impresiones realizadas por las máquinas tengan ligeras deformaciones.

Acondicionamiento del producto

El producto sera entregado en una caja de OSB de 1000x1000x600mm rellena de perlas EPS para amortiguar posibles golpes durante el traslado

La impresora sera embalada en papel film para que las perlas de EPS no se depositen dentro de ella.

El producto sera entregado con 4 rollos de 1 kg de PLA cuyos colores seran elegidos por el cliente. También se entregara con una tarjeta SD y 4 boquillas de 0.4mm que son las standard de la impresión 3D

Proceso de producción

Diagrama de flujo del proceso

Listado de medios de fabricación

• Impresora 3D convencional
• Cortadora láser
• Cortadora sensitiva
• Remachadora neumatica
• Atornillador inalámbrico
• Crimpeadora
• Voltímetro
• Soldador de estaño
• Calibre
• Computadora de medias/altas prestaciones
• Otras herramientas tales como alicate, pinza, destornillador manual o tijera

Tercerizaremos los cortes de las chapas de la estructura, y el de la placa de aluminio que utilizaremos de base de impresión.

Organigrama

Calificación y formación de los operadores

Gerente General

·         Edad: 45 años en adelante

·         Sexo: Indistinto

·         Estudios: Ingeniero Industrial/Mecanico

·         Requisitos: 5 años de experiencia comprobable en el puesto

Responsable de elaborar y dirigir la planeación estratégica y planificación de producción, definir y difundir la política de la empresa así como los objetivos de calidad. Transmitir la misión y visión a todas las áreas involucradas en el proyecto. Máxima autoridad sobre la coordinación de los recursos humanos y de capital, para la satisfacción plena del cliente, del accionista y al personal que la integra.

Jefe de ventas

·         Edad: 25 años en adelante

·         Sexo: Indistinto

·         Estudios: Carrera de grado terminada o últimos años. Administración de Empresas/Marketing 

·         Requisitos: Dominio del paquete Office y buen manejo del idioma inglés. Buena presencia ya que será la cara visible de la empresa. 

·         Capacitación post contratación: Manejo de programas utilizados por la empresa 

Coordinar con el Gerente General para establecer políticas de ventas, verificar que los clientes estén satisfechos con el producto. Encargado del contacto con los potenciales compradores, visitas periódicas para presentar el portafolio de productos de la empresa. Debe ser profundamente capacitado sobre los productos desarrollados en el proyecto, acompañado de conocimientos técnicos al respecto.

Jefe de compras

·         Edad: 25 años en adelante

·         Sexo: Indistinto

·         Estudios: Carrera de grado terminada o últimos años. Administracion de Empresas/Marketing 

·         Requisitos: Experiencia en negociación

Encargado de toda compra de materias primas y/o semielaborados utilizados en el proyecto. Analizar cotizaciones y presupuestos recibidos por los potenciales proveedores. Seguimiento de pedidos y pago a proveedores.

Área I+D

·         Edad: 25 años en adelante

·         Sexo: Indistinto

·         Estudios: Diseñador industrial

·         Requisitos: Experiencia comprobable en desarrollo de nuevos productos

Este empleado se encargara de desarrollar innovación en las operaciones y en los productos en forma permanente.

Operarios:

Serán 3 los operarios dentro del área de producción, encargados del armado y cableado de los productos y calibración final de los productos. Deberán cumplir con las asignaciones particulares otorgadas. Deberán revisar diariamente que el equipo y materiales que utilizan se encuentren en buen estado y  comunicar de inmediato en caso de falla de maquinaria, y controlar y revisar las medidas de seguridad de la planta periódicamente.

Área de procesado de materia prima:

·         Edad: 18 años en adelante

·          Sexo: indistinto

·          Estudios: Secundario completo. Técnico mecánico/electrónico

·          Capacitación post contratación en: Uso de impresora 3D, uso de cortadora láser y cortadora sensitiva.

Área de ensamblado:

·          Edad: 18 años en adelante

·          Sexo: indistinto

·          Estudios: Secundario completo.

·          Capacitación post contratación en: Uso de remachadora neumática, uso de crimpeadora

Se encargara del armado general del producto, sus principales tareas serán atornillar, remachar, y realizar todos los ajustes necesarios para realizar la estructura del producto. También se encargara del plan de calibración y verificación final de la calidad de la impresora.

Área electrónica

·          Edad: 18 años en adelante

·          Sexo: indistinto

·          Estudios: Secundario completo. Técnico electrónico/eléctrico

Encargado del cableado interno del producto, conexión de plaquetas, motores, displays, etc. Deberá realizar las pruebas necesarias de funcionamiento eléctrico previo al ensamblado del producto.

Área administrativa/contable

·          Edad: 25 años en adelante

·          Sexo: indistinto

·          Estudios: Universitario completo. Contador público

Encargado del pago de salarios y del área contable de la empresa .

Sistemas de Mantenimiento

Impresora 3D convencional:

• Limpieza del vidrio porta piezas después de cada impresión
• Lubricación con aceite de varillas lisas cada 3 semanas
• Lubricación con grasa de litio a las varillas roscadas cada 2 meses
• Limpieza general cada 1 mes
• Verificación de tensión de la correa cada 1 mes
• Re-calibración cada 2 meses

Cortadora láser:

• Sacar la malla metálica y limpiar los restos que pueda haber de cortes anteriores. Siempre evitando tocar el foco del láser.
• Ajustar el tubo flexible del extractor a la parte trasera del láser en caso de ser necesario, buscando siempre obtener el mayor flujo de aire
• Revisar conexiones de agua aire y gas semanalmente
• Limpiar el lente óptico en caso de notar irregularidades en las piezas trabajadas

Cortadora sensitiva:

• Limpieza con paño seco esporadicamente
• Guardado en lugar seco

• Verificación y reajuste en caso de ser necesario de tornillos y pernos
• Lubricación mensual de:
  1. Eje de tornillo de la prensa
  2. Eje de rotación frontal de la prensa
  3. Lado deslizante de la pieza

Maquinas e instalaciones

Especificaciones técnicas de las maquinas procesadoras de materia prima

Impresora 3D

• Marca: Replikat
• Modelo: M5 extendida
• Origen: Argentina
• Volumen de impresion: 230x230x400mm
• Materiales de impresión: PLA, ABS, Nylon, Flexible
• Dimensiones que ocupa la impresora en su totalidad: 460x460x600mm
• Boquillas intercambiables entre 0.1 mm y 1mm
• Velocidad máxima de impresión: 100mm/s
• Consumo de corriente máxima: 20 a
• Consumo de tension: 220V
• Fuente switching: 300W - 12 V 25 A

Cortadora láser

• Modelo: cma4030
• Marca: Han's yueming
• Origen: China
• Potencia: 25 W
• Area util: 400x300mm
• Altura maxima: 110mm
• Velocidad maxima: 100mm/s
• Eje Z: motorizado, foco manual
• Medidas maquina: 730x450x640mm
• Tension de alimentación: 220v monofasico
• Consumo: 1200 W/h
• Peso: 77kg (112 kg con accesorios)
• Accesorios incluidos:
  1. Chiller industrial
  2. Extractor de humo
  3. Compresor

Cortadora sensitiva

• Modelo: D28720
• Marca: DeWalt
• Origen: Estados Unidos
• Potencia: 2200 W
• Velocidad: 3800 rpm
• Tamaño de disco: 335mm (14'')
• Peso: 16kg
• Maxima profundidad de corte en perfil de seccion circular (nuestro uso): 130 mm a 90º y 115 mm a 45º

Balance anual de material

Cortes de acrílico

Según nuestros piezas de acrílico requeridas calculamos la manera óptima de disponer los cortes para tener el menor % de desperdicio posible. Los resultados se muestran en la imagen siguiente:

Obtenemos así que necesitaremos planchas de 240x400x3mm de las cuales obtendremos desperdicios del 3,958% por impresora. Este corte de placa se encuentra disponible en el mercado de proveedores, las medidas de este tamaño de corte no generan un costo adicional en el precio de la placa.

La sumatoria de mm de corte es 2520mm según el plano.

Con la producción en régimen con un volumen de producción de 180/año concluimos:

• Volumen total ingresado de acrílico: 51.840.000 mm³
• Consumo real de acrílico: 49.788.000 mm³
• Desperdicios totales: 2.052.000 mm²

Piezas impresas

Tendremos 5 tipos de piezas impresas:

• 4 Ductos de ventilación del hotend

• 4 soportes para el extrusor con 4 idlers

• 6 porta-motores

• 20 porta-varillas

Al cargar todas las piezas necesarias para la realización de una impresora obtenemos los siguientes datos según el software de impresión 3D "CURA 15.04.06" :

Tenemos un consumo de 700 gramos por maquina. Calculamos que por cada impresión se pierden 5 gramos de material debido a la purga que se debe realizar. Compraremos rollos de 5 kg ya que de las presentaciones que ofrecen los fabricantes es a la que mayor aprovechamiento podemos realizarle.

En 5000g/700g= 7 impresiones y sobran 100 gramos de los cuales 35 gramos se perderán en purga. Por lo tanto se obtendran:

35 gramos no recuperables = 0,7%

65 gramos recuperables = 1,3%

Por lo tanto:

En consumo real anual para 180 maquinas será 735*180= 132,3kg

Varillas

La presentación mas económica y óptima para nuestros cortes de varillas lisas es de 10m tanto para las de Ø12mm como las de Ø8mm. En cuanto a las varillas roscadas M10 la presentación que nos conviene es de 1,5m (no encontramos proveedores que vendan en otros tamaños mayores)

Tomamos 4 mm de desperdicio por corte debido al ancho de la sierra y a las rebabas producidas

En cuanto al resto de la materia prima no creemos necesario analizar su desperdicio ya que es nulo o casi nulo. Por ejemplo, las correas gt2 requerimos que sean de 1500mm y los fabricantes ofrecen esa medida como una de las medidas estándar.

Ritmo de trabajo

Consideraremos 365 días al año, 15 días de vacaciones en los que la planta permanecerá cerrada y 10 feriados. Contaremos con un turno diario de 8 horas de lunes a sabado.

Días activos de maquinas por año= 6*52-10-15= 287 días

Horas activas de maquinas por año=287*8 = 2296 horas

Horas al año trabajadas por cada operario = 2296 horas

Capacidad anual de la maquinaria

• Cortadora Láser:

Por los resultados obtenidos podemos determinar que tenemos excesivas horas maquina de sobra en la cortadora láser, por lo tanto evaluaremos la posibilidad de dar servicios de corte y/o grabado láser.

A su vez, vemos justificada la compra de la cortadora láser ya que nos permite la flexibilidad de probar nuevos diseños y mejoras.

• Impresora 3D:

Precisaremos contar con 4 impresoras 3D convencionales.

• Cortadora sensitiva:

Cuello de botella: Queda determinado que el cuello de botella se produce en la impresión 3D de las piezas plásticas ya que es el proceso de mayor aprovechamiento.

Evolución de las mercaderías

Tiempos de entrega y envíos

Aprovecharemos que nuestro ritmo de producción puede ser variable ya que no es una producción en serie y lo ajustaremos en base a la demanda inmediata para así conseguir no stockearnos por más de 5 unidades. De este modo podremos ofrecer entrega inmediata en caso de tener stock, ó en caso de un pico de demanda trabajaremos con lead times equivalentes a 3 días por cada maquina en fila de producción. En caso de producción regular trataremos de trabajar siempre con stock 0

El cliente podrá retirar el producto en planta y llevárselo por sus propios medios o tendrá la opción de pagar el envío a una empresa de distribución con la cual nosotros nos manejaremos.

En el caso de ser un cliente ubicado en el interior del país, lo consultaremos acerca de la empresa de expresos o transportadora con la que trabaja habitualmente para los envíos, a fin de lograr una distribución completa dentro de todo el territorio nacional.

Tamaños y frecuencias de compras

Equipos auxiliares, muebles y útiles

Gerencia

El gerente contara con una silla ergonómica, un escritorio y una computadora con acceso a Internet con la cual desarrollar las funciones propias del puesto. Sumado a ésto, tendrá a su disposición elementos básicos de librería y un armario para guardar sus archivos. La gerencia dispondrá de aire acondicionado.

Sector de corte de varillas: En este sector debemos tener una mesa utilizada específicamente para la cortadora sensitiva con un largo mayor a los 10 metros que ocuparan las varillas. También contara con 2 estanterías con trabas de seguridad para depositar las varillas ya cortadas que luego serán trasladadas según se requiera al sector de armado. Habrá un armario que contendrá todos los elementos referidos al mantenimiento de las maquinas tales como aceite, grasa grafitada y sellador de juntas. También se guardara en este armario los distintos discos de corte que utilizara la sensitiva. El operario de este sector trabajará en su función de procesado de la materia prima parado por lo tanto no requerirá una silla. Una vez finalizada dicha función diaria se trasladará al área de ensamblado y contribuirá con el armado mecánico donde dispondrá de un asiento.

Área de ensamblado

La zona en general contara con ventiladores industriales, estanterías para depositar los materiales tanto mecánicos como eléctricos y se dispondra de un carro tipo zorra para transportar el producto ya terminado a su correspondiente deposito. En cuanto a las subáreas en particular:

• Armado mecánico

El jefe de producción se desempeñará en paralelo como agente de compras, ya que el cumplimiento de una sola función le generaría mucho tiempo ocioso. Por este motivo detallaremos sus muebles y útiles en el sector de compras. Además del jefe, habrá un operario desarrollando tareas de ensamblaje durante toda la jornada laboral y contará con la ayuda parcial del operario de procesado de materia prima. Ambos contarán con sillas que les permitan un cómodo acceso a la mesa de trabajo, en la cual tendrán a su disposición una remachadora neumática, llaves Allen, Atornillador inalámbrico, calibre, computadora de medias/altas prestaciones y otras herramientas tales como alicate, pinza, destornillador manual y/o tijeras.

• Armado eléctrico

En éste sector se tendrá un operario fijo que se encargará del ensamble de los elementos electrónicos necesarios. Para dicha tarea necesitará una silla que le permita un cómodo acceso a la mesa de trabajo, en la cual tendrá a su disposición una crimpeadora, un voltímetro, un soldador de estaño, entre otras herramientas útiles para el puesto. También dispondrá de una computadora de medias/altas prestaciones para poder procesar y cargar el software del producto.

Oficina compartida

Este sector sera compartido a lo largo de toda la jornada por el jefe de compras, el jefe de ventas y el contador. Para ello, se necesitará una silla ergonómica, un escritorio, una computadora con acceso a Internet y un teléfono para cada uno. Habrá una impresora compartida por las 3 computadoras. La oficina estará equipada con armarios y estanterías para archivar todo tipo de documentación. La sala dispondrá de aire acondicionado .

Área I+D

El material necesario para este sector consiste en una silla ergonómica, un escritorio y una computadora con acceso a Internet de altas prestaciones para poder utilizar programas potentes de diseño. En paralelo a esto, tendrá a su disposición una pizarra con todo el material que este necesita para realizar planos y dibujos. En esta área se encontraran la cortadora láser y las impresoras 3D de producción por lo tanto habrá un armario disponible con todas las herramientas y elementos de mantenimiento de dichas maquinas. Este sector poseerá aire acondicionado y un ducto de extracción de aire detrás de la cortadora láser

Anteproyecto de planta

Diagrama de recorrido de materiales

Tiempo de operaciones

Cronograma de ejecución

Diagrama de Gantt

Lo que haremos sera mantener stock de un día de las piezas impresas. Es decir, se utilizaran las impresoras 3D todo el tiempo de la jornada laboral, mientras los operarios trabajan con las piezas fabricadas en el lote anterior para poder continuar el proceso como se puede observar en el diagrama de Gantt.

En conclusión, el tiempo total de operación será de 13 horas por producto finalizado.