DISEÑO DE EMBARCACIÓN AUTOPROPULSADA A ESCALA
MANUFACTURA Y MEJORAMIENTO DEL DISEÑO DE COMPONENTES DE LA EMBARCACIÓN
En esta sección se describirá un poco más sobre la manufactura y el proceso de mejora realizado sobre ciertos componentes de la embarcación que fue necesario llevar a cabo para elementos como el soporte del motor, caja de componentes, platinas de dirección. El diseño de estas componentes y las mejoras anteriormente mencionadas fueron producto del ejercicio del Embodiment Design FMECA, donde se detectaron modos de falla, causas de falla y demás que permitieron optimizar los componentes.
Cabe resaltar y recordar en la presente sección que la geometría y la obtención del casco fueron "Inputs" (Entrada de información) para el proyecto y por ende, el proceso de manufactura y el material estarían limitados a lo previamente estipulado por los encargados del proyecto de Energética 2030. El casco tipo catamarán fue obtenido mediante manufactura aditiva y mediante el polímero conocido en la industria como PLA. Fue fabricado en módulos (Véase módulo en figura abajo) y sería posteriormente acoplado mediante barras de 3/16" y de 5/16" con sus respectivas tuercas y arandelas. Adicionalmente, como se mencionó en la etapa de diseño conceptual, la superficie en contacto con el agua sería previamente lijada, masillada y tratada para emular las condiciones hidrodinámicas del bote real.
Para el diseño de ciertas componentes que se mencionarán en la presente sección, fue necesario realizar un proceso de ingeniería inversa para garantizar un correcto acople entre el motor y el casco y la integración de los componentes. Este proceso de ingeniería inversa consistió en la toma de medidas básicas del motor, como se puede observar en la siguiente figura:
ELEMENTOS A MANUFACTURAR DIRECCIÓN
A partir de la segunda versión del FMECA y, a partir de la información suministrada por el grupo de hidrodinámica del proyecto de Energética 2030, los cuales ya tienen un casco fabricado sobre el cual se realizanpruebas hidrodinámicas actualmente, se pudo detectar una mejora sobre el mecanismo de dirección que ahorraría posteriores complicaciones por filtraciones de agua en el casco. Esta mejora incluiría el cambio de posicionamiento de eslabones que evitaría un recorte del casco para ubicar dicho mecanismo. A continuación se presenta la comparación entre el mecanismo previamente concebido y el actual:
Como se puede observar en la anterior figura, el eslabón de unión entre los motores estaría mediado por dos eslabones compuestos que irían sujetados en las perforaciones ya disponibles en la estructura del motor. Adicionalmente, esta propuesta supuso otros retos a nivel de manufactura para dichas platinas de acople en la estructura del motor y otra incertidumbre con relación al eslabón de unión ocasionada por el proceso de manufactura. Se definió entonces que dichas platinas serían fabricadas en los talleres de la Universidad EAFIT con apoyo de los técnicos a los cuales se les suministraría el CAD con las especificaciones para su manufactura mediante CNC. Para obtener estas dimensiones fue encesario realizar ingeniería inversa a los motores ya adquiridos y fue necesario asimismo adquirir un eslabón de unión de disponibilidad comercial con rótulas y con longitud variable para cubrir los posibles desvíos. En la siguiente figura se ilustra el eslabón de unión adquirido.
Características:
- Longitud variable (130mm a 155mm)
- Eje roscado M3
- Rótulas M3
- Costo 45.000 COP (Costo asumido por integrantes del equipo)
Finalmente, para la integración total, sería necesario un eje de acople entre el brazo del Servomotor y la primera platina acoplada al motor. Este eje maquinable sería de diametro 2mm para poder ser acoplado por el pin perforado ya disponible con el motor (ver figura debajo).
SOPORTE MOTOR
El segundo ejercicio del FMECA y la asesoría con el profesor de diseño mecatrónico permitió obtener mejoras sobre el diseño del soporte del motor, en el que el diseño inicial no consideró efectos de concentración de esfuerzos, sobrecarga en el tramsón por uniones pernadas, filtraciones de agua y posible falla del material. Durante este ejercicio se exploró la posibilidad de utilizar adhesivos especiales entre soporte-casco, sin embargo, se encontró una solución final con las siguientes consideraciones: Se fabricaría en Nylon al ser un material resistente y se obtendría mediante manufactura CNC; se aumentaría el área de contacto entre el soporte y la embracación apra reducir esfuerzos; se aumentaría el diametro (de M3 a M4) y separación entre las perforaciones de anclaje casco-soporte; se utilizaría Sikaflex u otro producto anti filtraciones para evitar inundaciones en el habitáculo y posterior daño de componentes. El uso de adhesivo fue descartado debido a la limitación con respecto al proceso de manufactura del soporte y a los materiales ya disponibles para la obtención del mismo. La siguiente figura ilustra la migración entre diseños del soporte del motor.
Tanto el soporte del motor como las platinas de anclaje del motor, como se mencionó anteriormente, serían fabricadas mediante apoyo del personal técnico de la Universidad EAFIT y fueron puestas bajo pedido de fabriación en la semana 13 académica y, por cuestiones de carga laboral, no serán entregadas hasta la semana 15. La siguiente figura ilustra la solicitud de manufactura realizada en la Universidad EAFIT:
CAJA DE COMPONENTES
Adicionalmente, para el almacenamiento de los componentes electrónicos y el microcontrolador, sería necesaria la implementación de una caja de componentes que permita una correcta integración y minimice la posibilidad de filtraciones de agua que ocasione daños. Este proceso empírico de acoplamiento de componentes en la caja de grado IP65 se puede observar en la siguiente figura:
