TESIS PERCEPCIÓN DE LAS PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LAS IMPRESORAS 3D AL PERSONALIZAR PROTOTIPOS VOLUMÉTRICOS COMPLEJOS EN EL FABLAB LIMA 2013 BACHILLERES: - IVONNE CONSUELO, CÁRDENAS CALDERÓN - DAVID MOISÉS, ORMEÑO CONTRERAS PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE: MAESTRO EN EDUMÁTICA Y DOCENCIA UNIVERSITARIA ASESORA: DRA. ALICIA AGROMELIS, ALIAGA PACORA LIMA PERÚ 2015
Con todo cariño y amor para nuestros padres y hermano que hicieron todo en la vida para que pudiéramos lograr nuestros sueños, por motivarnos y darnos la mano cuando sentíamos que el camino se terminaba; a ustedes por siempre nuestro corazón y reconocimiento. ii
AGRADECIMIENTO - A Dios, por hacer que no perdamos la fe. - A nuestros maestros que en este andar por la vida, influyeron con sus lecciones y experiencias en formarnos como personas de bien y prepararnos para los retos que pone la vida, a todos y cada uno de ustedes dedicamos cada una de estas páginas de nuestra tesis. iii
ÍNDICE GENERAL Carátula Dedicatoria Agradecimientos Índice general Índice de Tablas Índice de Gráficos Resumen Abstract Introducción i ii iii iv viii ix x xi xii CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 16 1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 19 1.2.1 Problema General. 19 1.2.2 Problemas Específicos. 19 1.3 OBJETIVOS DE INVESTIGACIÓN 20 1.3.1 Objetivo General. 20 1.3.2 Objetivos Específicos. 20 1.4 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 20 1.4.1 Justificación práctica. 21 1.4.2 Justificación Teórica. 21 1.4.3 Justificación metodológica. 21 iv
1.5 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN 22 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL 2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN 23 2.1.1 Antecedentes a nivel nacional. 23 2.2.2 Antecedentes a nivel internacional. 24 2.2 BASES TEÓRICAS 30 2.2.1 Definición del FabLab. 30 2.2.2 Impresora 3D. 31 2.2.3 Tipos de impresión 3D. 31 a. Proceso aditivo. 31 b. Proceso sustractivo. 32 c. Proceso formativo. 32 d. Modelado por deposición de Fundidos. 33 e. Sinterizado directo de metal con láser. 35 f. Sinterizado selectivo térmico. 37 g. Sinterizado selectivo por láser. 38 h. Fundición por emisión de electrones. 40 i. Impresión basada en inyección de ligante. 40 j. Estereolitografía. 41 k. Bio Impresión en 3D. 42 2.2.4 Modelos de Impresoras 3D 44 a. Makerbot Replicador 44 b Ultimaker 45 c. FELIX 2.0 45 2.2.5 Software especializado de diseño 46 a. 123D Design 47 b. Inventor 47 v
c. Rhinoceros 48 d. Solidwork 49 2.2.6 Materiales para imprimir en 3D. 49 a. Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS). 49 b. Poliácido Láctico (PLA). 52 2.2.7 Aplicaciones de la impresión 3D 54 a. Arquitectura. 54 b. Educación. 54 c. Ingeniería. 54 d. Joyería. 55 e. Medicina. 56 2.2.8 Ventajas de la impresión 3D. 57 2.2.9 Principios del FabLab 59 a. Democratización tecnológica. 59 b. Hazlo tú mismo. 59 c. Ser creativo y responsable. 59 d. Sobre derechos de Autor. 59 2.3 MARCO CONCEPTUAL 60 CAPÍTULO III METODOLOGÍA 3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN 62 3.2 NIVEL DE INVESTIGACIÓN 62 3.3 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 63 3.4 HIPÓTESIS DE INVESTIGACIÓN 63 3.4.1 Hipótesis General. 63 vi
3.4.2 Hipótesis Específicas. 64 3.5 VARIABLES E INDICADORES 65 3.6 POBLACIÓN Y MUESTRA 66 3.7 TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS - VALIDACIÓN 66 CAPITULO IV PRESENTACIÓN DE RESULTADOS 4.1 Análisis de confiabilidad y validez 68 4.1.1 Validez de contenido 68 4.1.2 Confiabilidad del instrumento 70 4.1.3 Validez de constructo 71 4.2 Resultados descriptivos 72 4.3 Prueba de hipótesis 80 CAPITULO V DISCUSIÓN DE RESULTADOS 5.1 DISCUSIÓN 87 5.1.1 Primera hipótesis 87 5.1.2 Segunda hipótesis 88 5.1.3 Tercera hipótesis 88 CONCLUSIONES 90 RECOMENDACIONES 91 BIBLIOGRAFÍA Y OTRAS FUENTES 95 ANEXOS 98 1. Matriz de Consistencia 99 2. Encuesta. 101 vii
ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1 : Variables de personalización de prototipos volumétricos 65 Tabla 2 : Validación de instrumentos 67 Tabla 3 : Juicio de Expertos y prueba binomial 69 Tabla 4 : Estadísticos de fiabilidad 70 Tabla 5 : Estadísticos de fiabilidad - Impresoras 70 Tabla 6 : Estadísticos de fiabilidad - Software 71 Tabla 7 : Estadísticos de fiabilidad - Materiales 71 Tabla 8 : Correlaciones de las dimensiones 72 Tabla 9 : Percepción comparativa de las Impresoras 73 Tabla 10 : Pruebas de normalidad - Impresoras 80 Tabla 11 : Rangos Percepción de marcas de impresoras 80 Tabla 12 : Estadísticos de contraste Percepción de marcas de impresoras Tabla 13 : Prueba de Duncan Opinión comparativa de usuarios 81 82 Tabla 14 : Prueba de Normalidad Software de diseño 83 Tabla 15 : Rango Percepción del Software de diseño 84 Tabla 16 : Estadísticos de contraste Percepción del Software de diseño 84 viii
Tabla 17 : Pruebas de normalidad Tipos de material 85 Tabla 18 : Estadísticos de grupo Tipos de material 86 Tabla 19 : Muestras independientes Tipos de material 86 ix
ÍNDICE DE GRÁFICOS Gráfico 1 : Trabajo óptimo del extrusor 74 Gráfico 2 : Resolución de la impresión 74 Gráfico 3 : Rapidez de la Impresora 75 Gráfico 4 : Entorno operativo del software de diseño 76 Gráfico 5 : Función del programa del software de diseño 77 Gráfico 6 : Rapidez del programa del software de diseño 77 Gráfico 7 : Tamaño de impresión - Tipo de material 78 Gráfico 8 : Resistencia del material Tipo de material 79 Gráfico 9 : Acabado de impresión Tipo de material 79 x
RESUMEN El presente estudio de investigación muestra la percepción del uso de tecnología de impresión 3D en la personalización de prototipos volumétricos que pueden tener formas simples o muy complejas. Hoy en día, la revolución digital se basa en la experimentación de otras formas de generación de diseños y su desarrollo asociado a la manufactura industrial. Es por ello que las últimas metodologías de diseño digital implican la concentración en un proceso exploratorio, el cual conlleva a un trabajo de manipulación formal utilizando equipamiento y maquinarias como las impresoras 3D. Para facilitar el proceso de creación o diseño de los objetos a imprimir estos deben de ser diseñados en una computadora con interfaces físicas conectadas a estas, para que las personas en tiempo real y a nivel mundial puedan expresar sus propias creaciones y propuestas de tendencias que ayudarán y reforzarán el desarrollo de sus habilidades creativas. PALABRAS CLAVE: Makerbot Replicator, Ultimaker, 123D design, Inventor, Rhinoceros, Solidwork, ABS, PLA, FABLAB, Prototipo, Volumetría, diseño complejo, impresora, software especializado, material plástico, proceso aditivo, proceso sustractivo, proceso formativo. xi