Disseny i construcció d'un sistema de llit refrigerat per a una impressora 3D d'impressió amb xocolata

Abstract

Aquest treball forma part d’un projecte que té com a objectiu aconseguir una impressora 3D capaç d’imprimir peces sòlides i estables de xocolata. El resultat ha de ser un aparell d’ús domèstic, versàtil i fàcil d’utilitzar. En aquest treball es dissenya un sistema de llit refrigerat per a la BCN3D+, tenint en compte la sostenibilitat del projecte i la normativa aplicable, i es construeix un prototip per a poder-lo avaluar. Primerament, s’estudien les principals impressores 3D existents, en especial les que ja imprimeixen figures de xocolata, i els mètodes de refrigeració que poden ser útils per al llit d’impressió. Les cèl·lules Peltier són components electrònics que permeten refredar superfícies planes quan se’ls aplica una diferencia de potencial. Variant la potència subministrada es pot controlar la temperatura de les seves cares, fet que les converteix en un element idoni pera refrigerar el llit d’impressió. Per a determinar el material i el gruix de la superfície superior del llit, el nombre de cèl·lules Peltier necessàries i la seva distribució, es realitza un estudi tèrmic simplificat, mitjançant el programari SolidWorks Simulation. Amb aquesta informació, es duu a terme un altre estudi tèrmic tenint en compte tots els components del llit. D’aquests estudis s’obté el disseny final: entre dues xapes d’alumini es col·locaran quatre cèl·lules Peltier amb els seus corresponents dissipadors tèrmics, muntades sobre una placa de polietilè extrudit i amb un termistor per mesurar la temperatura. El sistema es controla amb una placa Arduino, que llegeix la temperatura al centre de la superfície superior, la compara amb la temperatura objectiu prèviament fixada, i decideix si ha d’augmentar o disminuir la potència subministrada a les cèl·lules Peltier. Tota aquesta informació es mostra per la pantalla, de manera que l’usuari pugui conèixer l’estat del sistema en tot moment. S’ha construït un prototip de llit refrigerat controlat per ordinador, i s’han realitzat proves per a avaluar-ne el seu funcionament. La capacitat de refrigeració del llit d’impressió és adequada i suposa una millora a l’hora d’imprimir peces de xocolata.