Caso práctico: rodete de una bomba

¡Muy buenas a todos!

En el artículo anterior valorábamos cómo enfocar una pieza, el rodete de una bomba de agua, y como imprimirla para obtener el resultado deseado. Se trataba de saber la finalidad de la pieza e imprimir a razón de ello, sin penalizar el tiempo de impresión.

En este artículo analizaremos el comportamiento de la pieza durante los ensayos realizados con ella.

Finalidad

Realizar un prototipo funcional para poder realizar unas pruebas en el banco de trabajo. La pieza en cuestión, el rodete, se montó en un motor de 30cv de potencia. Como podéis imaginar, si la pieza es débil, cuando empiece a moverse no quedará de la pieza ni la primera capa, de ahí la importancia imprimir como toca.

Pero aquí no vamos a valorar más como se hizo, vamos a valorar los resultados de la prueba.

Objetivo

Validar el uso de la tecnología FDM para realizar los prototipos empleados en el banco de pruebas.

No se busca la producción, ni que tenga la misma vida útil que las piezas actuales, se trata de obtener las curvas características en un ensayo antes de producir las piezas.

Ensayo

Una vez instalado el rodete en el eje de la bomba y todo debidamente conectado se pone en marcha la misma. Transcurridos 30 minutos de funcionamiento sin incidentes da comiendo el test.

Mediante la apertura o cierre de una electroválvula se genera la perdida de carga en el sistema para obtener la curva característica de la bomba. Una vez realizado el test se procede a analizar los resultados.

Resultados

Al tratarse de un prototipo de un modelo completamente nuevo no había ninguna expectativa sobre los resultados. Se obtuvo un rendimiento superior al 70% en un rango comprendido entre 14 y 20 metros de columna de agua.

Estos valores son muy positivos y más teniendo en cuenta que se trata de la primera iteración y la primera pieza impresa. El objetivo es sustituir el actual rodete de latón que trabaja entre un rango de 6 a 18 mca. Se tendrá que modificar el diseño hasta obtener la curva característica deseada.

Segunda iteración.

Hay diferentes formas de modificar la curva característica, modificando el diámetro, cambiando el angulo de los álabes, etc… En este caso, se modificará el diámetro externo del rodete.

Mediante mecanizado se procede a eliminar 10mm de diámetro a la pieza (sí, ya sé que es PLA, no os volváis locos y sí, el siguiente post tratará sobre el mecanizado de piezas impresas). De esta manera se pueden realizar diversos tests hasta conseguir la curva característica deseada . La otra opción reimprimir modificando el diámetro, pero cada pieza tarda más de 50 horas.

Lamentablemente, cuando estaba en el punto de máxima carga durante la siguiente prueba la pieza rompió a la altura del chavetero, es la parte que más esfuerzos soporta y tras la primera prueba y un mecanizado…

Conclusiones

Este test nos ha permitido obtener una gran cantidad de información no solo a nivel de las pruebas que se realizaron con la pieza.

  • El FDM aprueba el test: a partir de ahora esta empresa dispondrá en sus instalaciones de su propia impresora para poder realizar todos sus test.
  • Curva característica: el prototipo impreso en FDM les ha permitido realizar las pruebas y avanzar en el diseño de la pieza.
  • Rotura de la pieza: La rotura de la pieza no es un “fallo”. La rotura nos indica el camino a seguir en siguientes piezas:
    • Elegir nuevos parámetros para hacer la pieza aún más resistente. Sí, el famoso Human Multiplier.
    • Rediseñar la zona en cuestión, al menos en la versión imprimible, para reforzar el chavetero, esto además permitiría hacer la pieza más sencilla de imprimir. Es decir, diseñar para la impresión 3D (DfAM).
  • Mecanizar piezas impresas: de esto hablaremos con más detenimiento en el siguiente post.
  • Resistencia de la pieza: personalmente, he de reconocer que me sorprendió que una pieza impresa en PLA PRO resistiera tanto, además de mover esa cantidad de agua. Pensaba que la presión en los álabes separaría las capas de la pieza, pero han aguantado de sobra. Incluso la rotura del chavetero se puede solucionar con un poco de DfAM. Esto demuestra que con PLA se puede imprimir prácticamente todo, sin complicarnos con otros materiales. Los siguientes prototipos se imprimirán probablemente en PETG, para facilitar el mecanizado.

Antes de acabar

Sé que este artículo no ha tratado sobre ningún aspecto técnico de la impresión, pero creo que puede arrojar un poco de luz a todos aquellos que se están planteando incorporar la impresión 3D. Puede que no diseñen turbinas ni nada similar, pero todo es extrapolable. Se trata de analizar detenidamente la idea y valorar como llevarla a cabo.

El siguiente artículo será más divertido y es consecuencia directa de este test:

¡Mecanizando piezas impresas!

¡Muchas gracias a todos y nos vemos en el siguiente post!

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